do an

Document Sample
do an Powered By Docstoc
					ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                      PHẦN I
    MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ
                      CHÍNH

   Đối tượng được bảo vệ ở đây là 1 trạm biến áp 220/110/35kV gồm hai máy biến
áp làm việc song song và được cung cấp nguồn từ hai hệ thống. Máy biến áp được sử
dụng trong trạm biến áp này là máy biến áp tự ngẫu có điều áp dưới tải, với các
thông số kỹ thuật được cho như trong bảng sau:



                     Cấp điện áp
                                       220kv           110kV            35kV
 Thông số
Công suất các cuộn dây, MVA             125              125               45
Điện áp các cuộn dây, kV                230              121               38,5
Tổ đấu dây                              Y0               Y0              Δ-11
Điện áp ngắn mạch, %                   10,78            32,72           20,35
Số nấc điều chỉnh điện áp             16 nấc điều chỉnh điện áp ±8x1,25%


   Do tính chất quan trọng của trạm biến áp này cũng như do công suất của các máy
biến áp lớn nên yêu cầu về hệ thống bảo vệ rơle là rất cao. Vì vậy ta cần lựa chọn
được một phương thức bảo vệ và các rơle thích hợp để đảm bảo an toàn trong vận
hành của trạm biến áp.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   1                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                    THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                       PHẦN II
       TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE

I.Tính toán các thông số của các phần tử.
1.1.Lựa chọn các đại lượng cơ bản.
   Tính toán ngắn mạch thường được tính trong hệ đơn vị tương đối.Các đại lượng
cơ bản được chọn như sau:
      Scb = SđmBA = 125 (MVA) ; Ucb = Utb các cấp
   Với các cấp điện áp của trạm biến áp ta có các đại lượng điện áp cơ bản sau:
      Ucb1 = Utb220 = 230 (kV)
      Ucb2 = Utb110 = 115 (kV)
      Ucb3 = Utb10 = 37(kV)
   Các dòng điện cơ bản được xác định như sau :
      Icb1 =         =             = 0,314    (kA)
               √ .       √ .

      Icb2 =         =             = 0,628    (kA)
               √ .       √ .

      Icb3 =         =             = 1,951   (kA)
               √ .       √ .
   1.2.Tính toán các thông số của các phần tử trong mạng điện.
  a.Hệ thống :
  Các thông số của hệ thống đã được cung cấp trong hệ đơn vị cơ bản Scb = 100
MVA và Ucb = Utb các cấp như sau :
  *Hệ thống 1 (Tại thanh cái 220kV) :
            * Chế độ Max : X1HT1 = 0,050                 ; X0HT1 = 0,020
            * Chế độ Min : X1HT1 = 0,060                 ; X0HT1 = 0,016
   *Hệ thống 2 (Tại thanh cái 110kV) :
              * Chế độ Max : X1HT2 = 0,014 ; X0HT2 = 0,060
              * Chế độ Min : X1HT2 = 0,15 ; X0HT2 = 0,050
    Với việc lựa chọn các đại lượng cơ bản mới ta cần quy đổi các thông số này của
hệ thống sang hệ đơn vị cơ bản mới.Các thông số được quy đổi như sau :
                               ∗
                X* = X.
Trong đó :
      - X* và S* tính trong hệ đơn vị tương đối với Scb = 125 (MVA)
      -X và Scb tính trong hệ đơn vị tương đối với Scb = 100 (MVA)


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                          2                     Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                      THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

   Tại thanh cái 220 kV :

    * Chế độ Max : X1HT1 = 0,05 .             = 0,063 ;        X0HT1 = 0,02 .    = 0,025

    * Chế độ Min : X1HT1 = 0,06.             = 0,075       ;   X0HT1 = 0,016 .    = 0,02

   Tại thanh cái 110 kV :

    * Chế độ Max : X1HT2 = 0,14 .             = 0,175 ;        X0HT2 = 0,06 .    = 0,075

    * Chế độ Min : X1HT2 = 0,15 .            = 0,188 ;         X0HT2 = 0,05 .    = 0,063

b. Máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2 :
- Điện áp ngắn mạch ở các phía cao, trung và hạ của máy biến áp tự ngẫu AT1 và
AT2 được xác định như sau :
- Từ giả thiết :
      UNC-T % = 10,78 % ;              UNC-H % = 32,72 % ;         UNT-H % = 20,35 %
- Ta có :
                1                                 1
      UNC % =     .(UNC-T % + UNC-H % - UNT-H %) = .(10,78 + 32,72 - 20,35)
                2                                 2
             = 11,575 %
                1                                 1
      UNT % =     .(UNC-T % + UNT-H % - UNC-H %) = .(10,78 + 20,35 - 32,72)
                2                                 2

               0%

                    1                                 1
      UNH % =         .(UNC-H % + UNT-H % - UNC-T %) = .(20,35 + 32,72-10,78)
                    2                                 2

            = 21,145 %
- Điện kháng (các cuộn dây) ở các phía cao, trung và hạ như sau :
                                  ,
      XC =      .         =             .   = 0,116
                     đ

                              ,
      XH =      .         =             .   = 0,211
                     đ

      XT  0.
II.Tính toán ngắn mạch.
    Để phục vụ cho bảo vệ rơle ta cần tính toán dòng điện ngắn mạch chạy qua các
BI trong hai chế độ làm việc của hệ thống là chế độ cực đại và chế độ cực tiểu.


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                            3                    Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

   * Chế độ cực đại (Max) :
      - Trạm vận hành 1 máy biến áp.
      - Trạm vận hành 2 máy biến áp song song.
      Trong chế độ này, ta chỉ cần xét các dạng ngắn mạch : N(3) ; N(1) ; N(1,1) ,
không xét ngắn mạch 2 pha N(2) vì dòng ngắn mạch 2 pha N(2) nhỏ hơn dòng ngắn
mạch ba pha N(3).
   * Chế độ cực tiểu (Min) :
       - Trạm vận hành 1 máy biến áp.
       - Trạm vận hành 2 máy biến áp song song.
   Trong chế độ này, ta chỉ cần xét các dạng ngắn mạch : N(2) ; N(1) ; N(1,1) .
   Ta cần tính toán dòng điện ngắn mạch chạy trong các BI khi ngắn mạch xảy ra tại
các điểm như hình vẽ sau :




2.1 CHẾ ĐỘ CỰC ĐẠI.
2.1.1.Trạm vận hành với 1 MBA
2.1.1.1.Ngắn mạch phía 220 kV (Tại điểm N1 và N1’)
   Ta có các sơ đồ thay thế như sau :
      - Sơ đồ thay thế thứ tự thuận - TTT




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                 4                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                    THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

       - Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch - TTN




      - Sơ đồ thay thế thứ tự không - TTK




- Từ các sơ đồ thay thế, ta có :
                                                                             ,            .( ,             ,       )
       1  =  2  = X1HT1 // (XC nt X1HT2) =                                                                         = 0,052
                                                                             ,                   ,             ,

        0  = X0HT1 // { XC nt ( XH // X0HT2) }

                                              ,       . ,                             ,          . ,
            = 0,025 // ( 0,116 +                                        ) =                                    = 0,022
                                          ,                 ,                     ,                    ,

1) Ngắn mạch ba pha N(3).
Sơ đồ thay thế của hệ thống :




Dòng ngắn mạch do hệ thống 1 cung cấp :
         I(3)HT1 =      =               = 15,873
                            ,
Dòng ngắn mạch do hệ thống 2 cung cấp :
         I(3)HT2 =              =                               =                = 3,436
                                    ,             ,                 ,

    Dòng ngắn mạch chạy qua các BI như sau :

- Ngắn mạch tại N1:
         IBI1 = IBI2 = I(3)HT2 = 3,436
         IBI3 = IBI4 = 0


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                              5                                         Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Ngắn mạch tại N1’:
         IBI1 = I(3)HT1 = 15,873
         IBI2 = I(3)HT2 = 3,436
                 IBI3 = IBI4 = 0

2) Ngắn mạch một pha chạm đất N(1).
- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N1 (hoặc N1’):

       I(1)a1N1 = I(1)a2N1= I(1)a0N1 =                                                         =                = 7,937
                                                                     ∑               ∑     ∑       ,   ,   ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :

       U(1)a1N1 = I(1)a1N1. (  2  +  0  ) = 7,937. (0,052+0,022) = 0,587

       U(1)a2N1 = - I(1)a2N1.  2  = - 7,937.0,052 = - 0,413

       U(1)a0N1 = - I(1)a0N1.  0  = - 7,937. 0,022 = - 0,175

    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :

   Dựa vào các sơ đồ TTT, TTN, TTK ở trên, ta có :
* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT)
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                   ( )
                                                                 ,
       I(1)a1HT1 =                           =                                       = 6,556
                                                             ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                   ( )
                                                                         ,
       I(1)a1HT2 =                           =                                            = 1,419
                                                     ,                           ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN)
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                             ( )
                                                     (           ,               )
       I(1)a2HT1 =                       =                                           = 6,556
                                                         ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                              ( )
           (1)                                           (           ,               )
       I         a2HT2   =               =                                               = 1,419
                                                 ,                           ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK)
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 :


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                    6               Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                                   ( )
           (1)                                   (       ,       )
       I         a0HT1     =               =                         = 7,0
                                                     ,
- Dòng TTK qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
                                     ( )
           (1)                                                       (           ,     )
       I         a0C   =                             =                       ,       . ,       = 1,021
                               (           //    )           ,
                                                                         ,                 ,

Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
      I(1)a0C (kA) = 1,021. Icb1 = 1,021. 0,314 = 0,321 (kA)
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 (cũng là qua phía trung của MBA) :
                                                                                                     ,
       I(1)a0HT2 = I(1)a0T = I(1)a0C .                                           = 1,021.                    = 0,753
                                                                                                 ,       ,
Đổi I(1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
       I(1)a0T (kA) = 0,753. Icb2 = 0,753. 0,628 = 0,473 (kA)
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
       I(1)a0TT(kA) = 3x [I(1)a0T - I(1)a0C] = 3x [0,473 - 0,321] = 0,456(kA).
Phân bố dòng ngắn mạch qua cuộn dây trung tính của MBA như sau :




    Phân bố dòng qua các BI.

- Ngắn mạch tại N1:
       I(1)BI1 = I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0C = 1,419+ 1,419 + 1,021                                         = 3,859
       I(1)BI2 = I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0HT2 = 1,419+ 1,419 + 0,753                                       = 3,591
       I(1)BI3 = 0
       I(1)BI4 = I(1)a0TT (kA) = 0,456 (kA).


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                          7                       Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Ngắn mạch tại N1’:
      I(1)BI1 = I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0HT1 = 8,059 + 8,078+ 7,08= 20,112
      I(1)BI2 = 3,591
      I(1)BI3 = 0
      I(1)BI4 = I(1)a0TT (kA) = 0,456 (kA).
3) Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1).
- Dòng tại điểm ngắn mạch N1 :
      I(1,1)a1N1 =                   ∑.      ∑
                                                    =                                    ,     . ,            = 14,824
                                                                ,
                              ∑                                                         ,         ,
                                    ∑         ∑

                                                    ∑                                                         ,
      I(1,1)a2N1 = - I(1,1)a1N1.                                    = - 14,824.                                                 = - 4,407
                                                ∑           ∑                                         ,                 ,
                                                    ∑                                                         ,
      I(1,1)a0N1 = - I(1,1)a1N1.                                    = - 14,824.                                                 = - 10,417
                                                ∑           ∑                                         ,                 ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :
                                                                                                              ∑.            ∑
      U(1,1)a1N1 = U(1,1)a2N1 = U(1,1)a0N1 = I(1,1)a1N1.
                                                                                                              ∑             ∑
                                                                                                          ,       . ,
                                                                        = 14,824.                                               = 0,229
                                                                                                      ,                 ,

    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                          ( , )
                                                                            ,
      I(1,1)a1HT1 =                                 =                                        = 12,238
                                                                    ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                          ( , )
          (1,1)                                                                     ,
      I           a1HT2   =                         =                                             = 2,649
                                                                ,                       ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                  ( , )
          (1,1)                                             ,
      I           a2HT1   =                 =                                   = - 3,635
                                                    ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                  ( , )
          (1,1)                                                         ,
      I           a2HT2   =                   =                                               = - 0,787
                                                        ,                       ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 :

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                   8                                   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                                     ( , )
           (1,1)                                       ,
       I           a0HT1     =                =                = - 9,16
                                                   ,
- Dòng TTK qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
                                         ( , )
           (1,1)                                                       ,
       I           a0C   =                             =               ,       . ,       = - 1,337
                                 (           //    )       ,
                                                                   ,                 ,

Đổi I(1,1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
       I(1,1)a0C (kA) = 1,337. Icb1 = 1,337.0,314 = 0,42 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 (cũng là qua phía trung của MBA) :
                                                                                              ,
       I(1,1)a0HT2 = I(1,1)a0T = I(1,1)a0C .                               = 1,337.                     = 0,986
                                                                                          ,       ,
Đổi I(1,1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
       I(1,1)a0T (kA) = 0,986. Icb2 = 0,986. 0,628 = 0,619 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
       I(1,1)a0TT(kA) = 3x [I(1,1)a0T - I(1,1)a0C] = 3x [0,619 - 0,42] = 0,597 (kA).
    Phân bố dòng qua các BI :
      Với ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1), ta sẽ xác định dòng qua các BI ứng
với pha sự cố là pha B.
- Ngắn mạch tại N1:
       I(1,1)BI1 = │a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0C │
                                 1        3            1     3
                         =│[- - j           ].2,649+ [- + j    ].(-0,787) +(-1,337) │
                                 2       2             2    2
                         = │- 2,268 – j2,976│ = 3,741
       I(1,1)BI2 = │a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0HT2│
                                 1         3             1     3
                         = │[- - j           ]. 2,649+ [- + j    ].(-0,787) +(-0,986) │
                                 2        2              2    2
                         = │- 1,917 – j 2,976│ = 3,54
       I(1,1)BI3 = 0
       I(1,1)BI4 = I(1,1)a0TT (kA) = 0,597(kA).
- Ngắn mạch tại N1’:
       I(1,1)BI1 = │a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0HT1│
                                     1        3              1     3
                         = │ [- - j             ]. 12,238+ [- + j    ]. (-3,635) + (-9,16) │
                                     2       2               2    2

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                9                          Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                      THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                 =│- 13,462 - j13,746│ = 19,24
           (1,1)
       I BI2 = 3,54
       I(1,1)BI3 = 0
       I(1,1)BI4 = I(1,1)a0TT (kA) = 0,597 (kA).

2.1.1.2. Ngắn mạch phía 110 kV (Tại N2 và N2’).
   Ta có các sơ đồ thay thế như sau :
       -       Sơ đồ thay thế thứ tự thuận - TTT




       - Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch - TTN




      - Sơ đồ thay thế thứ tự không - TTK




- Từ các sơ đồ thay thế, ta có :
                                                                            ,    .( ,           ,       )
       1  =  2  = X1HT2 // (XC nt X1HT1)                   =                                            = 0,088
                                                                            .             .         .
        0  = X0HT2 // { XH // ( XC nt X0HT1) }

                                  ,   .( ,       ,       )              ,       . ,
                   = 0,075 // [                              ] =                              = 0,04
                                  .          .       .              ,                 .

  1) Ngắn mạch ba pha N(3).



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                    10                                       Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                         THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

Sơ đồ thay thế của hệ thống:




Dòng ngắn mạch do hệ thống 1 cung cấp :
             I(3)HT1 =               =                             = 5,587
                                          ,            ,
Dòng ngắn mạch do hệ thống 2 cung cấp :
             I(3)HT2 =       =                = 5,714
                                 ,

    Phân bố dòng ngắn mạch qua các BI :

- Ngắn mạch tại N2 :
         IBI1 = IBI2 = I(3)HT1 = 5,587
         IBI3 = IBI4 = 0.
- Ngắn mạch tại N2’ :
         IBI1 = I(3)HT1 = 5,587
         IBI2 = I(3)HT2 = 5,714
         IBI3 = IBI4 = 0.
  2) Ngắn mạch một pha chạm đất N(1).
- Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N2 :
       I(1)a1N2 = I(1)a2N2= I(1)a0N2 =                                    =               = 4,63
                                                   ∑           ∑      ∑       ,   ,   ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :

       U(1)a1N2 = I(1)a1N2. (  2  +  0  ) = 4,63. (0,088+0,04) = 0,593
       U(1)a2N2 = - I(1)a2N2.  2  = - 4,63. 0,088 = - 0,407
       U(1)a0N2 = - I(1)a0N2.  0  = - 4,63. 0,04 = - 0,186

    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                             ( )
           (1)                                         ,
       I         a1HT1   =               =                          = 2,274
                                               ,           ,


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                           11                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                           ( )
           (1)                                                           ,
       I         a1HT2   =                           =                               = 2,326
                                                                     ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
 - Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1:
                                   ( )
                                                             (           ,           )
       I(1)a2HT1 =                               =                                       = 2,274
                                                         ,                   ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                  ( )
           (1)                                           (           ,           )
       I         a2HT2   =                   =                                       = 2,326
                                                             ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 (cũng là qua phía cao của MBA) :
                                                     ( )
           (1)                                                                       (    ,        )
       I         a0HT1   =   I(1)a0C   =                                 =                             = 1,319
                                                                                 ,            ,

Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
        I(1)a0C (kA) = 1,319. Icb1 = 1,319. 0,314 = 0,414 (kA).
- Dòng TTK qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu :
                                (1)
                         0−Ua0N2                     (           ,           )
       I(1)a0H =                         =                                       = 0,882
                           XH                            ,
- Dòng TTK qua phía trung của máy biến áp :
      I(1)a0T = I(1)a0C + I(1)a0H = 1,319 + 0,882 = 2,201
Đổi I(1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
        I(1)a0T (kA) = 2,201. Icb2 = 2,201. 0,628 = 1,382 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
       I(1)a0TT(kA) = 3x [I(1)a0T - I(1)a0C] = 3x [1,382 – 0,414] = 2,904 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 :
                                  ( )
           (1)                                           (           ,           )
       I         a0HT2   =                   =                                       = 2,48
                                                             ,

    Phân bố dòng pha qua các BI :

- Ngắn mạch tại N2 :
      I(1)BI1 = I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0HT1 = 2,274 + 2,274 + 1,319 = 5,867
      I(1)BI2 = I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0T = 2,274 + 2,274 + 2,201 = 6,749
      I(1)BI3 = 0

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                       12             Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

       I(1)BI4 = I(1)a0TT (kA) = 2,904 (kA).
- Ngắn mạch tại N2’ :
      I(1)BI1 = 5,867
      I(1)BI2 = I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0HT2 = 2,326 + 2,326 + 2,48 = 7,132
      I(1)BI3 = 0
      I(1)BI4 = I(1)a0TT (kA) = 2,904 (kA).
  3) Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N2 :

       I(1,1)a1N2 =                   ∑.      ∑
                                                     =                                    ,     . ,                = 8,658
                                                                 ,                       ,         ,
                               ∑
                                     ∑         ∑

                                                     ∑                                                             ,
       I(1,1)a2N2 = - I(1,1)a1N2.                                    = - 8,658 .                                                 = - 2,706
                                                 ∑       ∑                                             ,                ,
                                                     ∑                                                         ,
       I(1,1)a0N2 = - I(1,1)a1N2.                                    = - 8,658 .                                                 = - 5,952
                                                 ∑       ∑                                             ,                ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :
                                                                                                                   ∑.        ∑
       U(1,1)a1N2 = U(1,1)a2N2 = U(1,1)a0N2 = I(1,1)a1N2.
                                                                                                                   ∑         ∑
                                                                                                           ,           . ,
                                                                             = 8,658 .                                           = 0,238
                                                                                                       ,                ,

    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :
* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT) :
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                           ( , )
           (1,1)                                                                     ,
       I           a1HT1   =                         =                                          = 4,257
                                                             ,                           ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                           ( , )
                                                                             ,
       I(1,1)a1HT2 =                                 =                                       = 4,354
                                                                     ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                   ( , )
           (1,1)                                                         ,
       I           a2HT1   =                  =                                               = -1,33
                                                     ,                           ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                   ( , )
           (1,1)                                         ,
       I           a2HT2   =                 =                                   = - 1,36
                                                     ,


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                     13                                     Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                    THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 (cũng là qua phía cao của MBA) :
                                                            ( , )
           (1,1)                                                                    ,
       I           a0HT1     =   I(1,1)a0C   =                           =                  = -1,688
                                                                             ,          ,
Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
        I(1,1)a0C (kA) = 1,688. Icb1 = 1,688. 0,314 = 0,53 (kA).
- Dòng TTK qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu :
                                    ( , )
           (1,1)                                             ,
       I           a0H   =                      =                        = -1,128
                                                        ,
- Dòng TTK qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu :
      I(1,1)a0T = I(1,1)a0C + I(1,1)a0H = -1,688 + (-1,128) = - 2,816
Đổi I(1,1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
        I(1,1)a0T (kA) = 2,816. Icb2 = 2,816. 0,628 = 1,768(kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
       I(1,1)a0TT(kA) = 3x [I(1,1)a0T - I(1,1)a0C] = 3x [1,768- 0,53] = 3,714 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 :
                                        ( , )
                                                                     ,
       I(1,1)a0HT2 =                                =                     = - 3,173
                                                                 ,

    Phân bố dòng qua các BI .
      Với ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1), ta sẽ xác định dòng qua các BI ứng
với pha sự cố là pha B .
- Ngắn mạch tại N2 :
       I(1,1)BI1 = │a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0HT1 │
                                    1            3             1     3
                         = │ [- - j                ]. 4,257+ [- + j    ].(-1,33) + (-1,688) │
                                    2           2              2    2
                         = │- 3,152 – j4,838│ = 5,774
       I(1,1)BI2 = │a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0T│
                                    1         3              1     3
                         = │[- - j              ]. 4,257 + [- + j    ].(-1,33) + (-2,816)│
                                    2        2               2    2
                 = │- 4,28 - j 4,838│ = 6,459
           (1,1)
       I BI3 = 0
       I(1,1)BI4 = I(1,1)a0TT (kA) = 3,714 (kA).



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                      14                    Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                      THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Ngắn mạch tại N2’ :
      I(1,1)BI1 = 5,774
      I(1,1)BI2 = │a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0HT2│
                        1        3             1     3
                   = │[- - j       ]. 4,354+ [- + j    ].(-1,36) + (-3,173)│
                        2       2              2    2
                = │- 4,67 - j 4,948│ = 6,804
       (1,1)
      I BI3 = 0
      I(1,1)BI4 = I(1,1)a0TT (kA) = 3,714 (kA).
2.1.1.3. Ngắn mạch phía hạ áp 35kV (Tại điểm N3 và N3’)
      Do cuộn phía hạ áp 35kV đấu tam giác cho nên ở phía 35kV ta không xét các
dạng sự cố chạm đất, mà trong chế độ cực đại này ta chỉ cần xét dạng ngắn mạch ba
pha N(3) là đủ.
      Sơ đồ thay thế của N(3) :




- Dòng ngắn mạch tại điểm N3 là :

      I(3)N3 =                                  =
                   [(           )//      ]          [( ,            ,       )// ,        ]        ,

               =                 = 3,339
                   ,        ,
    Phân bố dòng qua các BI như sau :

- Ngắn mạch tại N3 :
                                                                             ,
      I(3)BI1 = I(3)N3.(                     ) = 3,339.                                               = 1,651
                                                            ,                ,           ,
                                                                        ,            ,
      I(3)BI2 = I(3)N3. (                     ) = 3,339.                                              = 1,688
                                                                ,                ,           ,
      I(3)BI3 = I(3)N3 = 3,339
      I(3)BI4 = 0

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                            15                                        Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                    THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Ngắn mạch tại N3’ :
      I(3)BI1 = 1,651
      I(3)BI2 = 1,688
      I(3)BI3 = I(3)BI4 = 0.
2.1.2.Trạm vận hành với 2 MBA làm việc song song.
2.1.2.1.Ngắn mạch phía 220 kV (Tại điểm N1 và N1’).
    Ta có các sơ đồ thay thế như sau :
      - Sơ đồ thay thế thứ tự thuận - TTT :




      - Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch - TTN :




     - Sơ đồ thay thế thứ tự không - TTK :




      - Từ các sơ đồ thay thế, ta có :
                                                           ,        .( ,                  ,        )
      X1∑ = X2∑ = X1HT1 // (            + X1HT2) =                                                     = 0,05
                                                           ,                ,                 ,

      X0∑ = X0HT1 // {             +(   // X0HT2) }
                               ,            ,   . ,                     ,       . ,
            = 0,025 // (            +                     ) =                                     = 0,02
                                        ,             ,             ,                 ,



  1) Ngắn mạch ba pha N(3).




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                    16                                        Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA




 Dòng ngắn mạch do hệ thống 1 cung cấp :

        I(3)HT1 =         =           = 15,873
                              ,
Dòng ngắn mạch do hệ thống 2 cung cấp :
        I(3)HT2 =                 =                    = 4,292
                                       ,       ,

    Phân bố dòng qua các BI như sau :




- Ngắn mạch tại N1 :
                      1         1
      IBI1 = IBI2 =     . IHT2 = . 4,292 = 2,146
                      2         2
      IBI3 = IBI4 = 0
- Ngắn mạch tại N1’ :
                      1                        1
      IBI1 = IHT1 + . IHT2 = 15,873 + . 4,292 = 18,019
                      2                        2
               1         1
      IBI2 =     . IHT2 = . 4,292 = 2,146
               2         2
      IBI3 = IBI4 = 0
  2) Ngắn mạch một pha chạm đất N(1).
- Dòng tại điểm ngắn mạch N1 :

      I(1)a1N1 = I(1)a2N1= I(1)a0N1 =                       =                = 8,333
                                           ∑       ∑    ∑        ,   ,   ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                 17                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

          U(1)a1N1 = I(1)a1N1. (  2  +  0  ) = 8,333.(0,05+0,02) = 0,583

          U(1)a2N1 = - I(1)a2N1.  2  = - 8,333. 0,05 = - 0,417

          U(1)a0N1 = - I(1)a0N1.X0∑ = - 8,333. 0,02 = - 0,167
    Phân bố dòng qua các phần tử như sau .
* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT) :
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                        ( )
              (1)                                                 ,
          I         a1HT1     =                   =                               = 6,619
                                                              ,


- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                        ( )
                                                                      ,
          I(1)a1HT2 =                             =                                        = 1,79
                                                      ,                       ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                  ( )
                                                      (           ,           )
          I(1)a2HT1 =                         =                                       = 6,619
                                                          ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                      ( )
              (1)                                                 (       ,            )
          I         a2HT2     =                   =                                        = 1,79
                                                          ,                       ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK) :
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 :
                                  ( )
                                                      (           ,           )
          I(1)a0HT1 =                         =                                       = 6,68
                                                          ,
- Dòng TTK qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
                                         ( )
              (1)                                                                          (           ,     )
          I         a0C   =                                           =                            ,       . ,               = 1,64
                                  (            //                 )               ,            ,                 ,
        (1)
Đổi I     a0C sang hệ đơn vị có tên :

          I(1)a0C (kA) = 1,64. Icb1 = 1,64.                               0,314 = 0,515 (kA)
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 (cũng là qua phía trung của MBA) :
                                                                                                                         ,
          I(1)a0HT2 = I(1)a0T = I(1)a0C.                                                    = 1,64.                                   = 0,959
                                                                                                                     ,         ,

Đổi I(1)a0T sang hệ đơn vị có tên :

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                    18                                      Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                    THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

      I(1)a0T (kA) = 0,959. Icb2 = 0,959. 0,628 = 0,602 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
      I(1)a0TT(kA) = 3x [I(1)a0T - I(1)a0C] = 3x [0,602 – 0,515] = 0,261(kA).
    Phân bố dòng qua các BI.




- Ngắn mạch tại N1 :
                  1 (1)                              1
      I(1)BI1 =     (I a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0C) = .(1,79+ 1,79+ 1,64) = 2,61
                  2                                  2
                  1 (1)                                 1
      I(1)BI2 =     .(I a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0HT2) = .(1,79 + 1,79+ 0,959) = 2,27
                  2                                     2
      I(1)BI3 = 0
                  1 (1)           1
      I(1)BI4 =     .I a0TT (kA) = .0,261= 0,131 (kA).
                  2               2
- Ngắn mạch tại N1’ :
      I(1)BI1 = (I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0HT1) + .(I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0C)

             = (6,619 + 6.619 + 6,68) + .(1,79 + 1,79 + 1,64)                     = 22,528
      I(1)BI2 = 2,27
      I(1)BI3 = 0 ; I(1)BI4 = 0,131 (kA).
   3) Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1).
- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N1 :

      I(1,1)a1N1 =           ∑.     ∑
                                           =          ,   . ,        = 15,556
                      ∑                        ,     ,       ,
                             ∑       ∑
                                     X0∑                             ,
      I(1,1)a2N1 = - I(1,1)a1N1.               = - 15,556.                   = - 4,445
                                   X0∑ +X2∑                      ,       ,



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                19                       Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                                                             ∑                                                         ,
          I(1,1)a0N1 = - I(1,1)a1N1.                                             = - 15,556.                                             = - 11,111
                                                     ∑               ∑                                             ,             ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :
                                                                                                                       ∑.            ∑
          U(1,1)a1N1 = U(1,1)a2N1 = U(1,1)a0N1 = I(1,1)a1N1.
                                                                                                                       ∑             ∑
                                                         ,       . ,
                                = = 15,556.                                              = 0,222
                                                     ,                   ,

    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                             ( , )
                                                                                     ,
          I(1,1)a1HT1 =                                      =                                           = 12,349
                                                                                 ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                             ( , )
              (1,1)                                                                          ,
          I           a1HT2     =                            =                                              = 3,339
                                                                             ,                       ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                     ( , )
                                                                     ,
          I(1,1)a2HT1 =                          =                                               = - 3,524
                                                                 ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                         ( , )
              (1,1)                                                                      ,
          I           a2HT2     =                            =                                              = - 0,953
                                                                         ,                       ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 :
                                     ( , )
              (1,1)                                                  ,
          I           a0HT1     =                =                                           = - 8,88
                                                                 ,
- Dòng TTK qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
                                             ( , )
              (1,1)                                                                                                ,
          I           a0C   =                                                        =                             ,       . ,            = - 2,18
                                     (           //                          )                   ,
                                                                                                               ,                 ,
        (1,1)
Đổi I       a0C sang hệ đơn vị có tên :
           (1,1)
          I a0C (kA) = 2,18. Icb1 = 2,18.                                            0,314 = 0,685 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 (cũng là qua phía trung của MBA) :


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                               20                                   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA


                                                                                 ,
     I(1,1)a0HT2 = I(1,1)a0T = I(1,1)a0C.                      = -2,18.                   = -1,274
                                                                             ,       ,

Đổi I(1,1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
        I(1,1)a0T(kA) = 1,274. Icb2 = 1,274. 0,628 = 0,8 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
      I(1,1)a0TT(kA) = 3x [I(1,1)a0T - I(1,1)a0C] = 3x [0,8 – 0,685] = 0,345 (kA).
    Phân bố dòng qua các BI :

      Với ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1), ta sẽ xác định dòng qua các BI ứng
với pha sự cố là pha B.
- Ngắn mạch tại N1 :
                          1
       I(1,1)BI1 =          .│ a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0C│
                          2
                          1      1     3             1     3
                      =     .│ [- - j    ]. 3,339+ [- + j    ].(-0,953) + (-2,18) │
                          2      2    2              2    2
                      = │-1,687 – j1,858│ = 2,51
                          1
       I(1,1)BI2 =          . │ a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0HT2│
                          2
                          1           1       3     3             1     3
                      = . │ [- - j              ].    ]. 3,339+ [- + j    ].(-0,953) + (-1,274) │
                          2           2      2     2              2    2
                       = │-1,234 – j1,858│ = 2,231
           (1,1)
       I           BI3 = 0

                          1 (1,1)          1
       I(1,1)BI4 =          . I a0TT (kA) = .0,345= 0,173 (kA).
                          2                2

- Ngắn mạch tại N1’ :
       I(1,1)BI1 = │(a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0HT1)
                              1
                          + . (a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0C)│
                              2
                                  1        3               1     3
                    = │{ [- - j              ]. 12,349 + [- + j    ]. (-3,524) + (-8,88) }
                                  2       2                2    2
                          + (-1,687 – j1,858) │
              = │- 14,98 - j15,604│ = 21,631
           (1,1)
       I BI2 = 2,231
       I(1,1)BI3 = 0
                          1 (1,1)          1
       I(1,1)BI4 =          . I a0TT (kA) = .0,345 = 0,173 (kA).
                          2                2

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                    21                        Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                   THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

2.1.2.2.Ngắn mạch phía 110 kV (Tại N2 và N2’).
   Ta có các sơ đồ thay thế như sau :
       - Sơ đồ thay thế thứ tự thuận – TTT:




       - Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch - TTN :




       - Sơ đồ thay thế thứ tự không - TTK :




- Từ các sơ đồ thay thế, ta có :
                                                             ,            .( ,                 ,         )
       1  =  2  = X1HT2 // ( + X1HT1) =                                                                  = 0,072
                                                             .                   .                 .


        0  = X0HT2 // {       // (      + X0HT1) }

                            ,      .( ,        ,       )              ,              . ,
            = 0,075 // [                                   ] =                                         = 0,029
                            .             .        .              ,                        .

1) Ngắn mạch ba pha N(3).
      Sơ đồ thay thế :




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                  22                                              Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

Dòng ngắn mạch do hệ thống 1 cung cấp :
        I(3)HT1 =                 =                     = 8,264
                                        ,       ,

Dòng ngắn mạch do hệ thống 2 cung cấp :

        I(3)HT2 =         =        = 5,714
                              ,

    Phân bố dòng qua các BI như sau :




- Ngắn mạch tại N2 :
                      1         1
      IBI1 = IBI2 =     . IHT1 = . 8,264 = 4,132
                      2         2
      IBI3 = IBI4 = 0
- Ngắn mạch tại N2’ :
             1           1
      IBI1 = . IHT1 =      . 8,264 = 4,132
             2           2
                      1                 1
      IBI2 = IHT2 +     . IHT1 = 5,714 + . 8,264 = 9,846
                      2                 2
      IBI3 = IBI4 = 0
2) Ngắn mạch một pha chạm đất N(1).

- Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N2 :

      I(1)a1N2 = I(1)a2N2= I(1)a0N2 =                        =                = 5,780
                                            ∑       ∑    ∑       ,   ,   ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :

      U(1)a1N2 = I(1)a1N2. (  2  +  0  ) = 5,780 (0,072+0,029) = 0,584

      U(1)a2N2 = - I(1)a2N2.  2  = - 5,780. 0,072 = - 0,416

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                              23                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                     THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

       U(1)a0N2 = - I(1)a0N2.  0  = - 5,780. 0,0292 = - 0,168

    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :
* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):

- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                             ( )
           (1)                                                                   ,
       I         a1HT1     =                         =                                                   = 3,438
                                                                     ,                       ,

- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                             ( )
           (1)                                                               ,
       I         a1HT2     =                         =                                           = 2,377
                                                                         ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):

- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                         ( )
           (1)                                                           (           ,               )
       I         a2HT1     =                         =                                                   = 3,438
                                                                 ,                       ,

- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                    ( )
           (1)                                           (               ,           )
       I         a2HT2     =                     =                                           = 2,377
                                                             ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 (cũng là qua phía cao của MBA) :
                                                         ( )
           (1)                                                                                       (    ,       )
       I         a0HT1     =   I(1)a0C   =                                       =                                    = 2,024
                                                                                                 ,            ,

Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :

       I(1)a0C (kA) = 2,024. Icb1 = 2,024. 0,314 = 0,636 (kA)
- Dòng TTK qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu :
                                  ( )
           (1)                                       (           ,               )
       I         a0H   =                     =                                           = 1,592
                                                         ,

- Dòng TTK qua phía trung của máy biến áp :
      I(1)a0T = I(1)a0C + I(1)a0H = 2,024 + 1,592 = 3,616
Đổi I(1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
        I(1)a0T (kA) = 3,616. Icb2 = 3,616. 0,628 = 2,271 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
      I(1)a0TT(kA) = 3x [I(1)a0T - I(1)a0C] = 3x [2,271- 0,636] = 4,905 (kA).

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                               24                    Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 :
                                ( )
          (1)                                     (       ,       )
      I         a0HT2   =                 =                           = 2,24
                                                      ,

    Phân bố dòng pha qua các BI




- Ngắn mạch tại N2 :
                    1                                        1
     I(1)BI1 =        . (I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0HT1) = (3,438 + 3,438 +2,024) = 4,45
                    2                                        2
                    1 (1)                               1
     I(1)BI2 =        .(I a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0T) = (3,438 + 3,438 + 3,616) = 5,246
                    2                                   2
     I(1)BI3 = 0
                    1 (1)           1
     I(1)BI4 =        .I a0TT (kA) = . 4,905 = 2,453 (kA).
                    2                2

- Ngắn mạch tại N2’ :
     I(1)BI1 = 4,45
                                                                              1 (1)
     I(1)BI2 = (I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0HT2) +                            .(I a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0T)
                                                                              2
                                                                      1
                  = (2,377 + 2,377 + 2,24) +                            .(3,438 + 3,438 + 3,616) = 12,282
                                                                      2
     I(1)BI3 = 0 ; I(1)BI4 = 2,453(kA).
  3) Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1).

- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N2 :

      I(1,1)a1N2 =                    ∑.      ∑
                                                          =               ,     . ,     = 10,791
                            ∑
                                                              ,
                                      ∑       ∑
                                                                         ,         ,




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                   25                      Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                   THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                                                       ∑                                                          ,
       I(1,1)a2N2 = - I(1,1)a1N2.                                  = - 10,791 .                                                     = - 3,098
                                                   ∑           ∑                                          ,                     ,

                                                       ∑                                                          ,
       I(1,1)a0N2 = - I(1,1)a1N2.                                  = - 10,791 .                                                     = - 7,693
                                                   ∑           ∑                                          ,                     ,


- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :
                                                                                                              ∑.            ∑
       U(1,1)a1N2 = U(1,1)a2N1 = U(1,1)a0N1 = I(1,1)a1N2.
                                                                                                              ∑             ∑
                                                                                                          ,           . ,
                                                                       = 10,791 .                                                   = 0,223
                                                                                                      ,                     ,
    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):

- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                            ( , )
           (1,1)                                                                   ,
       I           a1HT1   =                           =                                          = 6,421
                                                               ,                       ,

- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                            ( , )
           (1,1)                                                           ,
       I           a1HT2   =                           =                                   = 4,44
                                                                   ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                      ( , )
           (1,1)                                                       ,
       I           a2HT1   =                       =                                           = -1,843
                                                           ,                   ,

- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                    ( , )
           (1,1)                                           ,
       I           a2HT2   =                   =                       = - 1,274
                                                       ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 (cũng là qua phía cao của MBA) :
                                                           ( , )
           (1,1)                                                                                  ,
       I           a0HT1   =   I(1,1)a0C   =                                       =                                  = -2,687
                                                                                           ,          ,

-Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
       I(1,1)a0C (kA) = 2,687. Icb1 = 2,687. 0,314 = 0,684 (kA).




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                     26                                       Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                     THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Dòng TTK qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu :
                                 ( , )
           (1,1)                                         ,
       I           a0H   =                   =                   = -2,114
                                                     ,

- Dòng TTK qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu :
       I(1,1)a0T = I(1,1)a0C + I(1,1)a0H = -2,687+ (-2,114) = - 4,801
Đổi I(1,1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
       I(1,1)a0T (kA) = 4,801. Icb2 = 4,801. 0,628 = 3,015 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
       I(1,1)a0TT(kA) = 3x [I(1,1)a0T - I(1,1)a0C] = 3x [3,015 - 0,684] = 6,993 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 :
                                   ( , )
           (1,1)                                             ,
       I           a0HT2     =                   =                = - 2,973
                                                         ,

    Phân bố dòng qua các BI :

  Với ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1), ta sẽ xác định dòng qua các BI ứng
với pha sự cố là pha B.
- Ngắn mạch tại N2 :
                             1
       I(1,1)BI1 =             .│ (a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0HT1) │
                             2
                             1      1     3              1     3
                         =     .│ [- - j    ]. 6,421 + [- + j    ].(-1,843) + (-2,687) │
                             2      2    2               2    2
                         = │- 2,488 - j3,578│ = 4,358

       I(1,1)BI2 = . │ (a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0T) │
                                         1            3              1     3
                         = . │ { [- - j                 ]. 6,421 + [- + j    ].(-1,843) + (-4,801) }│
                                         2           2               2    2
                         = │- 3,55 - j3,578│ = 5,037
       I(1,1)BI3 = 0

       I(1,1)BI4 = . I(1,1)a0TT (kA) = . 6,993(kA) = 3,497 (kA).

- Ngắn mạch tại N2’ :
       I(1,1)BI1 = 4,358



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                 27            Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                       THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

       I(1,1)BI2 = │(a2.I(1,1)a1HT2 +a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0HT2)

                          + . (a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0T)│
                             1      3             1     3
                     = │{ [- - j      ]. 4,44 + [- + j    ].(-1,274) + (-2,973) }
                             2     2              2    2

                         + (- 3,55 - j3,578) │
                      = │- 8,106 – j8,526│ = 11,764
           (1,1)               (1,1)
       I           BI3 = 0 ; I       BI4 = 3,497 (kA).


2.1.2.3. Ngắn mạch phía hạ áp 35kV (Tại N3 và N3’).

  Do cuộn dây phía hạ áp 35kV nối tam giác nên ở phía 35kV ta không xét các dạng
sự cố chạm đất, mà trong chế độ cực đại này ta chỉ cần xét dạng ngắn mạch 3 pha
N(3) là đủ.
       Sơ đồ thay thế của N(3) :




Dòng ngắn mạch tại điểm N3 :

   I(3)N3 =                                           =
               [(                )//       ]              [( ,      ,       )// ,   ]       ,


           = 5,649
    Phân bố dòng qua các BI :

- Ngắn mạch tại N3 :
                                                                                ,
       I(3)BI1 = .I(3)N3                              = .5,649.
                                                                        ,       ,       ,

                    = 1,67




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                  28                         Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA


                                                        ,       ,
      I(3)BI2 = .I(3)N3.                = .5,649.
                                                    ,       ,        ,

             = 1,155
      I(3)BI3 = .5,649 = 2,825
      I(3)BI4 = 0
- Ngắn mạch tại N3’ :
      I(3)BI1 = 1,67
      I(3)BI2 = 1,155
      I(3)BI3 = I(3)BI4 = 0
       Các kết quả tính toán được ở trên tại các điểm ngắn mạch được tổng kết lại
trong các bảng sau để phục vụ cho việc chỉnh định các thông số của rơle:




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                29                       Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP          THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                                   Bảng 2.1.1
   Bảng kết quả tính ngắn mạch - Chế độ cực đại - Trạm vận hành 1 MBA
Điểm NM    Dạng ngắn mạch                       Dòng chạy qua các BI
                                      BI1            BI2     BI3       BI4 (kA)

   N1       N(3)                      3,436          3,436    0           0
                                      3,859          3,591    0         0.456
            N(1)     Loại trừ I0      2,838          2,838    0           0
                                      3,741          3,54     0         0,597
            N(1,1)   Loại trừ I0      3,118          3,118    0           0
            N(3)                     15,873          3,436    0           0
  N1’                                20,112          3,591    0         0,456
            N(1)     Loại trừ I0     13,112          2,838    0           0
                                      19,24          3,54     0         0,597
            N(1,1)   Loại trừ I0     14,404          3,118    0           0
            N(3)                      5,587          5,587    0           0
   N2                                 5,867          6,749    0         2,904
            N(1)     Loại trừ I0      4,548          4,548    0           0
                                      5,774          6,459    0         3,714
            N(1,1)   Loại trừ I0      5,055          5,055    0           0
            N(3)                      5,587          5,714    0           0
  N2’                                 5,867          7,132    0         2,904
            N(1)     Loại trừ I0      4,548          4,652    0           0
                                      5,774          6,804    0         3,714
            N(1,1)   Loại trừ I0      5,055          5,169    0           0
   N3       N(3)                      1,648          1,685   3,333        0
  N3’       N(3)                      1,648          1,685    0           0




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                     30                   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP        THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                              Bảng 2.1.2
 Bảng kết quả tính ngắn mạch - Chế độ cực đại - Trạm vận hành 2MBA song
                                   song
Điểm NM     Dạng ngắn mạch                      Dòng chạy qua các BI
                                    BI1            BI2       BI3       BI4 (kA)

            N(3)                   2,146          2,146       0           0
                                    2,61           2,27       0         0,131
  N1
            N(1)    Loại trừ I0     1,79           1,79       0           0
                                    2,51          2,231       0         0,173

           N(1,1)   Loại trừ I0    1,952          1,952       0           0
            N(3)                  18,019          2,146       0           0
                                  22,528           2,27       0         0,131
  N1’
            N(1)    Loại trừ I0   15,028           1,79       0           0
                                  21,631          2,231       0         0,173
           N(1,1)   Loại trừ I0   16,388          1,952       0           0
            N(3)                   4,132          4,132       0           0
                                    4,45          5,246       0         2,453
  N2
            N(1)    Loại trừ I0    3,438          3,438       0           0
                                   4,358          5,037       0         3,497
           N(1,1)   Loại trừ I0    3,757          3,757       0           0
            N(3)                   4,132          9,846       0           0
                                    4,45          12,282      0         2,453
  N2’
            N(1)    Loại trừ I0    3,438          8,192       0           0
                                   4,358          11,764      0         3,497
           N(1,1)   Loại trừ I0    3,757          8,952       0           0
  N3        N(3)                    1,67          1,155     2,825         0
  N3’       N(3)                    1,67          1,155       0           0




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                31                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

2.2 - CHẾ ĐỘ CỰC TIỂU.
2.2.1.Trạm vận hành với 1 MBA.
2.2.1.1.Ngắn mạch phía 220 kV (Tại N1 và N1’).
   Ta có các sơ đồ thay thế như sau :
       - Sơ đồ thay thế thứ tự thuận- TTT :




       - Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch - TTN :




       - Sơ đồ thay thế thứ tự không - TTK :




- Từ các sơ đồ thay thế, ta có :
                                                                   ,           .( ,           ,       )
       1  =  2  = X1HT1 // (XC + X1HT2) =                                                             = 0,06
                                                                   ,                  ,           ,

        0  = X0HT1 // { XC + ( XH // X0HT2) }

                                              ,       . ,                  ,     . ,
             = 0,02 // [ 0,116 + (                              )] =                          = 0,018
                                          ,                 ,          ,                  ,
1) Ngắn mạch hai pha N(2)
- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N1 :
       I(2)a1N1 =                 =                         = 8,333
                    1   + 2       ,           ,



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                       32                                      Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                         THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

       I(2)a2N1 = - I(2)a1N1 = - 8,333
- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :

       U(2)a1N1 = U(2)a2N1 = I(2)a1N1.  2  = 8,333. 0,06 = 0,5

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                   ( )
           (2)                                                ,
       I         a1HT1   =                   =                            = 6,667
                                                         ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                   ( )
           (2)                                                            ,
       I         a1HT2   =                   =                                      = 1,645
                                                         ,                    ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                             ( )
           (2)                                       ,
       I         a2HT1   =           =                       = -6,667
                                             ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                             ( )
           (2)                                                    ,
       I         a2HT2   =               =                                        = -1,645
                                                 ,                    ,

    Dòng ngắn mạch chạy qua các BI :

- Ngắn mạch tại N1 :
                                                                              1       3             1     3
  I(2)BI1 =│a2.I(2)a1HT2 + a.I(2)a2HT2│=│[- - j                                         ].1,645 + [- + j    ].(-1,645)│
                                                                              2      2              2    2
            = │- j2,849│ = 2,849
                                                                              1      3              1     3
  I(2)BI2=│a2.I(2)a1HT2 + a.I(2)a2HT2│=│[- - j                                         ]. 1,645 + [- + j    ].(-1,645)│
                                                                              2     2               2    2
           = │- j2,849│ = 2,849
  I(2)BI3 = I(2)BI4 = 0
- Ngắn mạch tại N1’ :
                                                                              1       3             1     3
  I(2)BI1 =│a2.I(2)a1HT1 + a.I(2)a2HT1│=│[- - j                                         ].6,667 + [- + j    ].(-6,667)│
                                                                              2      2              2    2
            = │- j11,548│ = 11,548
  I(2)BI2 = 2,849
  I(2)BI3 = I(1,1)BI4 = 0


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                           33                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

2) Ngắn mạch một pha chạm đất N(1).
- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N1 :
      I(1)a1N1 = I(1)a2N1= I(1)a0N1 =                                                                           =                       = 7,246
                                                                        ∑                   ∑               ∑             ,    ,    ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :

      U(1)a1N1 = I(1)a1N1. (  2  +  0  ) = 7,246. (0,06+0,018) = 0,565
      U(1)a2N1 = - I(1)a2N1.  2  = - 7,246. 0,06                                                                  = - 0,435

      U(1)a0N1 = - I(1)a0N1.  0  = - 7,246. 0,018 = - 0,131

    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :

      Dựa vào các sơ đồ TTT, TTN, TTK ở trên, ta có :
* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                      ( )
                                                                    ,
      I(1)a1HT1 =                               =                                           = 5,8
                                                                ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                      ( )
          (1)                                                                   ,
      I         a1HT2   =                       =                                                   = 1,431
                                                        ,                               ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                ( )
          (1)                                           (           ,                   )
      I         a2HT1   =                   =                                               = 5,8
                                                            ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                ( )
                                                            (               ,               )
      I(1)a2HT2 =                           =                                                   = 1,431
                                                    ,                               ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK) :
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 :
                                ( )
          (1)                                           (           ,                   )
      I         a0HT1   =                   =                                               = 6,55
                                                                ,
- Dòng TTK qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
                                  ( )
                                                                                            (           ,           )
      I(1)a0C =                                         =                                           ,           . ,           = 0,796
                            (           //          )                   ,                       ,                     ,




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                                     34                      Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :

       I(1)a0C (kA) = 0,796. Icb1 = 0,796. 0,314 = 0,25 (kA).

- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 (cũng là qua phía trung của MBA) :
                                                              ,
       I(1)a0HT2 = I(1)a0T = I(1)a0C.         = 0,796.                = 0,613
                                                          ,       ,
Đổi I(1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
       I(1)a0T (kA) = 0,613. Icb2 = 0,613. 0,628 = 0,385 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
       I(1)a0TT(kA) = 3x [I(1)aT - I(1)a0C] = 3x [0,385 - 0,25] = 0,405 (kA).
Phân bố dòng ngắn mạch qua cuộn dây trung tính của máy biến áp như sau




    Phân bố dòng qua các BI:

- Ngắn mạch tại N1 :
       I(1)BI1 = I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0C = 1,431 + 1,431 + 0,796= 3,658
       I(1)BI2 = I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0HT2 = 1,431 + 1,431 + 0,613= 3,475
       I(1)BI3 = 0
       I(1)BI4 = I(1)a0TT (kA) = 0,405 (kA).
- Ngắn mạch tại N1’ :
       I(1)BI1 = I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0HT1 = 5,8 + 5,8 + 6,55 = 18,15
       I(1)BI2 = 3,475
       I(1)BI3 = 0
       I(1)BI4 = 0,405 (kA).

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                        35                    Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

3) Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1).
- Dòng tại điểm ngắn mạch N1 :

      I(1,1)a1N1 =                   ∑.      ∑
                                                      =                                   ,   . ,                       = 13,542
                              ∑
                                                                  ,
                                    ∑         ∑
                                                                                      ,             ,

                                                      ∑                                                                     ,
      I(1,1)a2N1 = - I(1,1)a1N1.                                      = - 13,542 .                                                         = - 3,125
                                                ∑             ∑                                                     ,                 ,
                                                      ∑                                                                     ,
      I(1,1)a0N1 = - I(1,1)a1N1.                                      = - 13,542 .                                                         = - 10,417
                                                ∑             ∑                                                 ,                 ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :
                                                                                                                        ∑.        ∑
      U(1,1)a1N1 = U(1,1)a2N1 = U(1,1)a0N1 = I(1,1)a1N1.
                                                                                                                        ∑         ∑
                                                                                                            ,           . ,
                                                                          = 13,542                                                        = 0,188
                                                                                                        ,                     ,

Phân bố dòng qua các phần tử như sau :
* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT ):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                          ( , )
                                                                          ,
      I(1,1)a1HT1 =                                   =                                       = 10,827
                                                                      ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                          ( , )
          (1,1)                                                                   ,
      I           a1HT2   =                           =                                                 = 2,671
                                                                  ,                       ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN) :
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                  ( , )
                                                              ,
      I(1,1)a2HT1 =                         =                                 = - 2,507
                                                      ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                   ( , )
          (1,1)                                                           ,
      I           a2HT2   =                       =                                             = - 0,618
                                                          ,                   ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):

- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 :
                                  ( , )
          (1,1)                                               ,
      I           a0HT1   =                 =                                 = - 9,4
                                                          ,




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                    36                                              Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                           THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Dòng TTK qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
                                   ( , )
                                                            ,
          I(1,1)a0C =                           =           ,        . ,       = -1,142
                              (       //    )       ,   ,                  ,
        (1,1)
Đổi I           a0C   sang hệ đơn vị có tên :
          I(1,1)a0C (kA) = 1,142. Icb1 = 1,142. 0,314 = 0,359 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 (cũng là qua phía trung của MBA) :
                                                                                    ,
          I(1,1)a0HT2 = I(1,1)a0T = I(1,1)a0C.                  = - 1,142.                    = -0,88
                                                                                ,       ,

Đổi I(1,1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
          I(1,1)a0T (kA) = 0,88. Icb2 = 0,88. 0,628 = 0,553 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
      I(1,1)a0TT(kA) = 3x [I(1,1)a0T - I(1,1)a0C] = 3x [0,553- 0,359] = 0,582 (kA).
    Phân bố dòng qua các BI :

      Với ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1), ta sẽ xác định dòng qua các BI ứng
với pha sự cố là pha B.
- Ngắn mạch tại N1 :
          I(1,1)BI1 = │a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0C │
                              1       3              1     3
                        =│ [- - j       ]. 2,671 + [- + j    ].(-0,618) + (-1,142) │
                              2      2               2    2
                        = │- 2,169 – j2,848│ = 3,58
          I(1,1)BI2 = │a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0HT2│

                               1      3              1     3
                        = │ [- - j      ]. 2,671 + [- + j    ].(-0,618) + (-0,88) │
                               2     2               2    2
                    = │-1,907 – j2,848│ = 3,428
          I(1,1)BI3 = 0
          I(1,1)BI4 = I(1,1)a0TT (kA) = 0,582 (kA).
- Ngắn mạch tại N1’ :
           I(1,1)BI1 = │a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0HT1│
                               1      3               1     3
                        = │ [- - j      ]. 10,827 + [- + j    ]. (-2,507) + (-9,4) │
                               2     2                2    2
                        = │- 13,56 - j11,548│ = 17,811
          I(1,1)BI2 = 3,428

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                     37                          Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

       I(1,1)BI3 = 0
       I(1,1)BI4 = I(1,1)a0TT (kA) = 0,582 (kA).

2.2.1.2. Ngắn mạch phía 110 kV (Tại N2 và N2’).
   Ta có các sơ đồ thay thế như sau :
      - Sơ đồ thay thế thứ tự thuận- TTT :




       - Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch - TTN :




      - Sơ đồ thay thế thứ tự không - TTK :




- Từ các sơ đồ thay thế, ta có :
                                                               ,       .( ,            ,       )
       1  =  2  = X1HT2 // (XC + X1HT1) =                                                      = 0,095
                                                                   .             .         .
        0  = X0HT2 // { XH // ( XC + X0HT1) }
                            ,   .( ,        ,       )          ,       . ,
             = 0,063 // [                           ] =                              = 0,036
                            .           .       .          .                 .

1) Ngắn mạch hai pha N(2)
- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N2 :
       I(2)a1N2 =               =                       = 5,263
                    1   2       ,       ,

       I(2)a2N2 = - I(2)a1N2 = - 5,263



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                38                                      Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                           THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :
         U(2)a1N2 = U(2)a2N2 = I(2)a1N2.  2  = 5,263. 0,095 = 0,5

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):

- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                     ( )
             (2)                                                            ,
         I         a1HT1   =                       =                                    = 2,618
                                                           ,                    ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                     ( )
             (2)                                                ,
         I         a1HT2   =                       =                        = 2,66
                                                           ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                               ( )
             (2)                                                    ,
         I         a2HT1   =               =                                        = -2,618
                                                   ,                    ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                               ( )
             (2)                                       ,
         I         a2HT2   =          =                        = -2,66
                                               ,

    Dòng ngắn mạch chạy qua các BI :

- Ngắn mạch tại N2 :
                                                                                1        3             1     3
  I(2)BI1=│a2.I(2)a1HT1 + a.I(2)a2HT1│= │[- - j                                            ]. 2,618+ [- + j    ].(-2,618)│
                                                                                2       2              2    2
             = │- j4,535│ = 4,535
                                                                                1        3             1     3
  I(2)BI2=│a2.I(2)a1HT1 + a.I(2)a2HT1│= │[- - j                                            ]. 2,618+ [- + j    ].(-2,618)│
                                                                                2       2              2    2
       = │- j4,535│ = 4,535
   (2)
  I BI3 = I(2)BI4 = 0
- Ngắn mạch tại N2’ :
  I(2)BI1 = 4,535
                                                                                    1      3            1     3
  I(2)BI2 = │a2.I(2)a1HT2 + a.I(2)a2HT2│ = │[- - j                                           ]. 2,66+ [- + j    ].(-2,66)│
                                                                                    2     2             2    2
              = │- j4,607│ = 4,607

2) Ngắn mạch một pha chạm đất N(1).

- Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N2 :

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                              39                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                      THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA


       I(1)a1N2 = I(1)a2N2= I(1)a0N2 =                                                                           =                     = 4,425
                                                                                ∑                   ∑        ∑        ,       ,   ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :

       U(1)a1N2 = I(1)a1N2. (  2  +  0  ) = 4,425 (0,095+0,036) = 0,58
       U(1)a2N2 = - I(1)a2N2.  2  = - 4,425. 0,095 = - 0,420
       U(1)a0N2 = - I(1)a0N2.  0  = - 4,425. 0,036 = - 0,16

    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT) :
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                              ( )
           (1)                                                                              ,
       I         a1HT1     =                            =                                                = 2,199
                                                                    ,                           ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                              ( )
           (1)                                                                  ,
       I         a1HT2     =                            =                                       = 2,234
                                                                        ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1:
                                        ( )
           (1)                                                      (               ,           )
       I         a2HT1     =                        =                                                   = 2,199
                                                            ,                           ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                    ( )
           (1)                                              (               ,       )
       I         a2HT2     =                      =                                         = 2,234
                                                                ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 (cũng là qua phía cao của MBA) :
                                                        ( )
           (1)                                                                                      (    ,       )
       I         a0HT1     =   I(1)a0C   =                                      =                                    =1,176
                                                                                            ,            ,

Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
       I(1)a0C (kA) = 1,176. Icb1 = 1,176. 0,314 = 0,369 (kA).
- Dòng TTK qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu :
                                  ( )
           (1)                                          (           ,           )
       I         a0H   =                      =                                             = 0,758
                                                         ,
- Dòng TTK qua phía trung của máy biến áp :
      I(1)a0T = I(1)a0C + I(1)a0H = 1,176 + 0,758 = 1, 934


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                                  40                       Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                               THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

Đổi I(1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
        I(1)a0T (kA) = 1, 934. Icb2 = 1,934. 0,628 = 1,215kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
       I(1)a0TT(kA) = 3x [I(1)a0T - I(1)a0C] = 3x [1,215 - 0,369] = 2,538 (kA)
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 :
                                 ( )
           (1)                                     (        ,       )
       I         a0HT2   =                 =                            = 2,54
                                                    ,

    Phân bố dòng pha qua các BI:

- Ngắn mạch tại N2 :
       I(1)BI1 = I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0HT1 = 2,199+ 2,199+ 1,176 = 5,574
       I(1)BI2 = I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0T = 2,199+ 2,199+ 1,934 = 6,332
       I(1)BI3 = 0
       I(1)BI4 = I(1)a0TT (kA) = 2,538 (kA).
- Ngắn mạch tại N2’ :
       I(1)BI1 = 5,574
       I(1)BI2 = I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0HT2 = 2,234+ 2,234+ 2,54 = 7,008
       I(1)BI3 = 0
       I(1)BI4 = I(1)a0TT (kA) = 2,538 (kA).
3) Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1).
- Dòng tại điểm ngắn mạch N2 :

       I(1,1)a1N2 =                    ∑.      ∑
                                                        =                   ,            . ,              = 8,257
                             ∑
                                                                ,
                                       ∑       ∑
                                                                           ,                ,

                                                        ∑                                         ,
       I(1,1)a2N2 = - I(1,1)a1N2.                               = - 8,257 .                                      = - 2,269
                                               ∑            ∑                              ,               ,
                                                        ∑                                         ,
       I(1,1)a0N2 = - I(1,1)a1N2.                               = - 8,257 .                                     = - 5,988
                                               ∑            ∑                              ,               ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :
                                               ∑.           ∑                        ,          . ,
       U(1,1)a1N2 = I(1,1)a1N2.                                 = 8,257.                                       = 0,216
                                               ∑            ∑                    ,                    ,

       U(1,1)a1N2 = U(1,1)a2N1 = U(1,1)a0N1 = 0,216




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                      41                                      Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :
* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                              ( , )
           (1,1)                                                                           ,
       I           a1HT1     =                            =                                              = 4,105
                                                                       ,                       ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                              ( , )
           (1,1)                                                                   ,
       I           a1HT2     =                            =                                        = 4,17
                                                                           ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):

- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                       ( , )
           (1,1)                                                               ,
       I           a2HT1     =                    =                                                = -1,131
                                                           ,                           ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                      ( , )
           (1,1)                                                   ,
       I           a2HT2     =                    =                                    = -1,149
                                                               ,
* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 (cũng là qua phía cao của MBA) :
                                                          ( , )
           (1,1)                                                                                     ,
       I           a0HT1     =   I(1,1)a0C   =                                     =                         = -1,588
                                                                                               ,         ,

 Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
       I(1,1)a0C (kA) 1,588. Icb1 = 1,588. 0,314 = 0,5(kA).

- Dòng TTK qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu :
                                    ( , )
           (1,1)                                           ,
       I           a0H   =                    =                            = -1,024
                                                      ,
- Dòng TTK qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu :
      I(1,1)a0T = I(1,1)a0C + I(1,1)a0H = -1,588 + (-1,024) = - 2,612
Đổi I(1,1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
       I(1,1)a0T (kA) = 2,612. Icb2 = 2,612. 0,628 = 1,64 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
       I(1,1)a0TT(kA) = 3x [I(1,1)a0T - I(1,1)a0C] = 3x [1,64 – 0,5] = 3,42 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 :
                                      ( , )
           (1,1)                                                   ,
       I           a0HT2     =                    =                                    = - 3,429
                                                               ,


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                           42                Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

    Phân bố dòng qua các BI :
      Với ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1), ta sẽ xác định dòng qua các BI ứng
với pha sự cố là pha B .
- Ngắn mạch tại N2 :
      I(1,1)BI1 = │a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0HT1│
                       1      3             1     3
               = │ [- - j       ]. 4,105+ [- + j    ].(-1,131) + (-1,588) │
                       2     2              2    2
               = │-3,075 - j4,535│ = 5,479
      I(1,1)BI2 = │a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0T│
                       1      3             1     3
               = │ [- - j       ]. 4,105+ [- + j    ].(-1,131) + (-2,612) │
                       2     2              2    2
                = │-4,099 - j4,535│ = 6,112
       (1,1)
      I BI3 = 0
      I(1,1)BI4 = I(1,1)a0TT (kA) = 3,42 (kA).
- Ngắn mạch tại N2’ :
      I(1,1)BI1 = 5,479
      I(1,1)BI2 = │a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0HT2│
                       1      3            1     3
               = │ [- - j       ]. 4,17+ [- + j    ].(-1,149) + (-3,429) │
                       2     2             2    2
                = │- 4,94 – j4,606│ = 6,754
       (1,1)
      I BI3 = 0
      I(1,1)BI4 = I(1,1)a0TT (kA) = 3,42 (kA).


2.2.1.3. Ngắn mạch phía hạ áp 35kV (Tại N3 và N3’).
        Do cuộn phía hạ áp 35kV đấu tam giác cho nên ở phía 35 kV ta không xét các
dạng sự cố chạm đất, mà trong chế độ cực tiểu này, để tính dòng bé nhất qua bảo vệ
ta chỉ cần xét dạng ngắn mạch hai pha N(2) là đủ.
      Sơ đồ thay thế TTT của N(2) :




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                           43             Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                               THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA




Từ sơ đồ rút gọn trên, ta có :

        X 1  = X 2  = { (X1HT1+XC) // X1HT2 } + XH
                         ( ,               ,     ). ,
                     =                                    + 0,211 = 0,306
                          ,            ,              ,
- Thành phần dòng điện tại điểm ngắn mạch :
       Ia1N3 =                 =                          = 1,634
                 ∑         ∑       ,              ,

- Dòng điện ngắn mạch (viết cho pha sự cố B) :
       I(2)N3 = 3 . Ia1N3 =            3 .1,634= 2,83

    Phân bố dòng qua các BI :

- Ngắn mạch tại N3 :
                                                                                     ,
       I(2)BI1 = I(2)N3. (                                 ) = 2,83.                                      = 1,404
                                                                         ,           ,           ,
                                                                                 ,           ,
       I(2)BI2 = I(2)N3. (                                  ) = 2,83.                                     = 1,426
                                                                             ,           ,           ,
       I(2)BI3 = I(2)N3 = 2,83
       I(2)BI4 = 0
- Ngắn mạch tại N3’ :
      I(2)BI1 = 1,404
      I(2)BI2 = 1,426
      I(2)BI3 = I(2)BI4 = 0
2.4.2.Trạm vận hành với 2 MBA làm việc song song.
2.4.2.1.Ngắn mạch phía 220 kV (Tại N1 và N1’).




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                         44                                   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

      - Sơ đồ thay thế thứ tự thuận - TTT :




       - Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch – TTN:




        - Sơ đồ thay thế thứ tự không - TTK :




      - Từ các sơ đồ thay thế, ta có :
                                     X                             ,           .( ,        ,       )
      1  =  2  = X1HT1 // (              2 + X1HT2) =                                              = 0,057
                                                                   ,                  ,        ,

                            X       X
       0  = X0HT1 // {         2+(  2 // X0HT2) }

                                             ,   . ,                       ,    . ,
            = 0,02 // [ 0,058 + (                           )] =                          = 0,017
                                         ,             ,               ,              ,

1) Ngắn mạch hai pha N(2).

- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N1 :
      I(2)a1N1 =                 =                         = 8,772
                   1   + 2       ,           ,

      I(2)a2N1 = - I(2)a1N1 = - 8,772
- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :

      U(2)a1N1 = U(2)a2N1 = I(2)a1N1.  2  = 8,772. 0,057 = 0,5


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                   45                                   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                       ( )
          (2)                                                ,
      I         a1HT1   =                        =                   = 6,667
                                                         ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                       ( )
          (2)                                                            ,
      I         a1HT2   =                        =                                = 2,033
                                                         ,                   ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                ( )
          (2)                                        ,
      I         a2HT1   =               =                    = -6,667
                                             ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                 ( )
                                                                 ,
      I(2)a2HT2 =                            =                                   = -2,033
                                                     ,               ,

Phân bố dòng qua các BI :




- Ngắn mạch tại N1 :
      I(2)BI1 = .│ (a2.I(2)a1HT2 + a.I(2)a2HT2)│

                                          3                    3
                   = .│ [- -. j             ]. 2,033 + [- + j    ].(-2,033) │
                                         2                    2
                   = │- j1,761│ = 1,761
      I(2)BI2 =             .│ (a2.I(2)a1HT2 + a.I(2)a2HT2)│

                                 1        3              1     3
                   =        .│ [- - j       ]. 2,033 + [- + j    ].(-2,033) │
                                 2       2               2    2
                   = │- j1,761│ = 1,761
      I(2)BI3 = I(2)BI4 = 0


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                        46       Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Ngắn mạch tại N1’ :
      I(2)BI1 = │(a2.I(2)a1HT1 + a.I(2)a2HT1 + . (a2.I(2)a1HT2 + a.I(2)a2HT2│

                            1           3             1     3
                  = │{ [- - j             ]. 6,667+ [- + j    ]. (-6,667) }+ - j1,761│
                            2          2              2    2
                  = │- j13,309│ = 13,309
      I(2)BI2 = 1,761
      I(2)BI3 = I(2)BI4 = 0
2) Ngắn mạch một pha chạm đất N(1)

- Dòng tại điểm ngắn mạch N1 :

      I(1)a1N1 = I(1)a2N1= I(1)a0N1 =                                                        =               = 7,634
                                                                 ∑               ∑      ∑        ,   ,   ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :

      U(1)a1N1 = I(1)a1N1. (  2  +  0  ) = 7,634. (0,057+0,017) = 0,565
      U(1)a2N1 = - I(1)a2N1.  2  = - 7,634. 0,057 = - 0,435
      U(1)a0N1 = - I(1)a0N1.  0  = - 7,634. 0,017 = - 0,130

Phân bố dòng qua các phần tử như sau :
* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                      ( )
          (1)                                                        ,
      I         a1HT1   =                       =                                    = 5,8
                                                             ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                      ( )
          (1)                                                                ,
      I         a1HT2   =                       =                                       = 1,768
                                                         ,                       ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN) :
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                ( )
                                                     (           ,               )
      I(1)a2HT1 =                           =                                        = 5,8
                                                         ,
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                ( )
          (1)                                        (               ,           )
      I         a2HT2   =                   =                                        = 1,768
                                                 ,                       ,




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                 47               Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                    THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 :
                                    ( )
              (1)                                     (       ,   )
          I         a0HT1   =                   =                     = 6,5
                                                          ,
- Dòng TTK qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
                                          ( )
                                                                         (            ,    )
          I(1)a0C =                                           =                   ,       . ,           = 1,334
                                (           //        )           ,           ,                 ,
        (1)
Đổi I     a0C sang hệ đơn vị có tên :

          I(1)a0C (kA) = 1,334. Icb1 = 1,334.                         0,314 = 0,419 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 (cũng là qua phía trung của MBA) :
                                                                                                         ,
          I(1)a0HT2 = I(1)a0T = I(1)a0C.                                  = 1,334.                                = 0,835
                                                                                                    ,        ,

Đổi I(1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
        I(1)a0T (kA) = 0,835. Icb2 = 0,835. 0,628 = 0,524 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
          I(1)a0TT(kA) = 3x [I(1)a0T - I(1)a0C] = 3x [0,524 - 0,419] = 0,315 (kA).
     Phân bố dòng qua các BI như sau :




- Ngắn mạch tại N1 :
    I(1)BI1 = (I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0C) = (1,768 + 1,768 + 1,334) = 2,435
                      1
    I(1)BI2 = (I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0HT2) = .(1,768 + 1,768 + 0,835) = 2,186
                      2
    I(1)BI3 = 0
    I(1)BI4 = .I(1)a0TT (kA) = .0,315 = 0,158 (kA)


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                       48                              Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Ngắn mạch tại N1’ :
                                                                                     1 (1)
   I(1)BI1 = (I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0HT1) +                                     (I a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0C)
                                                                                     2

             = (5,8+ 5,8+ 6,5) + .(1,768 + 1,768 + 1,334) = 20,535
   I(1)BI2 = 2,186
   I(1)BI3 = 0
   I(1)BI4 = 0,158 (kA)
3) Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1).

- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N1 :

      I(1,1)a1N1 =                   ∑.      ∑
                                                    =                                    ,    . ,                   = 14,266
                              ∑
                                                                ,
                                    ∑         ∑                                      ,              ,

                                                    ∑                                                               ,
      I(1,1)a2N1 = - I(1,1)a1N1.                                    = - 14,266 .                                                      = - 3,277
                                                ∑       ∑                                               ,                     ,
                                                    ∑                                                               ,
      I(1,1)a0N1 = - I(1,1)a1N1.                                    = - 14,266 .                                                      = - 10,989
                                                ∑       ∑                                               ,                     ,

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 :
                                                                                                                ∑.        ∑
      U(1,1)a1N1 = U(1,1)a2N1 = U(1,1)a0N1 = I(1,1)a1N1.
                                                                                                                ∑                 ∑
                                                                                                            ,           . ,
                                                                            = 14,266.                                                 = 0,187
                                                                                                        ,                     ,
    Phân bố dòng qua các phần tử như sau :

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                          ( , )
          (1,1)                                                         ,
      I           a1HT1   =                         =                                    = 10,84
                                                                    ,
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                          ( , )
          (1,1)                                                             ,
      I           a1HT2   =                         =                                        = 3,305
                                                            ,                    ,
* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                  ( , )
          (1,1)                                         ,
      I           a2HT1   =                 =                                   = - 2,493
                                                    ,


- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                  49                                         Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                                 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                                                   ( , )
                  (1,1)                                                              ,
              I           a2HT2       =                           =                               = - 0,76
                                                                         ,               ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 :
                                                   ( , )
                  (1,1)                                                          ,
              I           a0HT1       =                         =                            = - 9,35
                                                                             ,
- Dòng TTK qua phía cao của máy biến áp tự ngẫu :
                                                           ( , )
                  (1,1)                                                                                         ,
              I           a0C   =                                                        =                      ,       . ,       = - 1,919
                                                   (                //               )        ,             ,                 ,
Đổi I(1,1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
        I(1,1)a0C (kA) = 1,919. Icb1 = 1,919. 0,314 = 0,603 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 (cũng là qua phía trung của MBA) :
                                                                                             ( , )
      (1,1)                         (1,1)               (1,1)                                                                             ,
  I           a0HT2 =           I           a0T   = I           a0C.                                                    = - 1,919.                = - 1,202
                                                                                     (            //                )                 ,       ,

Đổi I(1,1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
      I(1,1)a0T (kA) = 1,202. Icb2 = 1,202.0,628 = 0,755 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
      I(1,1)a0TT(kA) = 3x [I(1,1)a0T - I(1,1)a0C] = 3x [0,755 – 0,603] = 0,456 (kA).
        Phân bố dòng qua các BI :

      Với ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1), ta sẽ xác định dòng qua các BI ứng
với pha sự cố là pha B :
- Ngắn mạch tại N1 :

              I(1,1)BI1 = .│ (a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0C) │

                                                   1             3             1     3
                                = .│ [- - j                        ]. 3,305+ [- + j    ].(-0,76) + (-1,919) │
                                                   2            2              2    2
                                = │-1,596 – j1,760│ = 2,376

              I(1,1)BI2 = . │ (a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0HT2) │

                                                   1             3             1     3
                                = . │ [- - j                       ]. 3,305+ [- + j    ].(-0,76) + (-1,202 │
                                                   2            2              2    2
                                = │-1,237 – j1,76│ = 2,151
              I(1,1)BI3 = 0


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                            50                                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                      THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA


      I(1,1)BI4 = . I(1,1)a0TT (kA) = . 0,456 = 0,228 (kA).

- Ngắn mạch tại N1’ :
      I(1,1)BI1 = │ (a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0HT1)
                      + . (a2.I(1,1)a1HT2 + a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0C) │

                            1      3              1     3
                    = │{ [- - j      ]. 10,84 + [- + j    ]. (-2,493) + (-9,35) }
                            2     2               2    2
                      + (-1,596 – j1,760) │
                     = │- 15,12- j13,307│ = 20,142
          (1,1)
      I           BI2 = 2,151

      I(1,1)BI3 = 0
      I(1,1)BI4 = . I(1,1)a0TT (kA) = . 0,456 = 0,228(kA).
2.2.2.2.Ngắn mạch phía 110 kV (Tại N2 và N2’).
   Ta có các sơ đồ thay thế như sau :
      - Sơ đồ thay thế thứ tự thuận - TTT :




   - Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch - TTN :




     - Sơ đồ thay thế thứ tự không – TTK :




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                51              Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

      - Từ các sơ đồ thay thế, ta có :
                               X            ,                                                                   .( ,           ,       )
      1  =  2  = X1HT2 // ( 2+ X1HT1) =                                                                                                = 0,078
                                             ,                                                                           ,         ,

                                        X               X
       0  = X0HT2 // {                          2 // ( 2 + X0HT1) }

                                          ,           .( ,                     ,               )           ,   . ,
                   = 0,063 // [                                                                ] =                           = 0,026
                                          ,                   ,                    ,                   ,             ,
1) Ngắn mạch hai pha N(2).

- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N2 :

      I(2)a1N2 =                                  =                                                = 6,410
                            1    2                    ,                    ,

      I(2)a2N2 = - I(2)a1N2 = - 6,410
- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :
      U(2)a1N2 = U(2)a2N2 = I(2)a1N2.  2  = 6,410. 0,078 = 0,5

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                        ( )
          (2)                                                                          ,
      I         a1HT1   =                                 =                                         = 3,759
                                                                      ,                    ,

- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                        ( )
          (2)                                                              ,
      I         a1HT2   =                                 =                    = 2,66
                                                                      ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                    ( )
                                                                                   ,
      I(2)a2HT1 =                                     =                                             = - 3,759
                                                                  ,                    ,

- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                  ( )
          (2)                                                 ,
      I         a2HT2   =                     =                           = - 2,66
                                                      ,




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                           52                               Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                          THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

     Phân bố dòng qua các BI như sau :




- Ngắn mạch tại N2 :

      I(2)BI1 = │(a2.I(2)a1HT1 + a.I(2)a2HT1│

                              1         3              1     3
                      = │ [- - j          ]. 3,759 + [- + j    ].(-3,759)│
                              2        2               2    2
                      = │- j3,256│ = 3,256
      I(2)BI2 = │(a2.I(2)a1HT1 + a.I(2)a2HT1│

                               1        3              1     3
                      = │ [- - j          ]. 3,759 + [- + j    ].(-3,759)│
                               2       2               2    2
              = │- j3,256│ = 3,256
      I(2)BI3 = I(2)BI4 = 0
- Ngắn mạch tại N2’ :
      I(2)BI1 = 3,256
      I(2)BI2 = │(a2.I(1,1)a1HT2 +a.I(1,1)a2HT2 + (a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1) │

                                       3                   3
                      = │ (- - j         ). 2,66 + (- + j    ).(-2,66) + (-j3,256)│
                                      2                   2
                      = │- j7,864│ = 7,864
          (2)
      I         BI3   = I(2)BI4 = 0
2) Ngắn mạch một pha chạm đất N(1).

- Dòng ngắn mạch tại điểm ngắn mạch N2 :

      I(1)a1N2 = I(1)a2N2= I(1)a0N2 =                          =                      = 5,495
                                                 ∑    ∑    ∑       ,    ,     ,




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                 53                    Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                     THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :

       U(1)a1N2 = I(1)a1N2. (  2  +  0  ) = 5,495.(0,065+0,021) = 0,571
       U(1)a2N2 = - I(1)a2N2.  2  = - 5,495. 0,078 = - 0,429
       U(1)a0N2 = - I(1)a0N2.  0  = - 5,495. 0,026 = - 0,143

Phân bố dòng qua các phần tử như sau :
* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT) :
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                             ( )
                                                                                 ,
       I(1)a1HT1 =                                   =                                                   = 3,226
                                                                     ,                       ,

- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                             ( )
           (1)                                                               ,
       I         a1HT2     =                         =                                           = 2,282
                                                                         ,

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                         ( )
           (1)                                                           (           ,               )
       I         a2HT1     =                         =                                                   = 3,226
                                                                 ,                       ,

- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                    ( )
                                                         (               ,           )
       I(1)a2HT2 =                               =                                       = 2,282
                                                             ,

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 (cũng là qua phía cao của MBA) :
                                                         ( )
           (1)                                                                                       (    ,        )
       I         a0HT1     =   I(1)a0C   =                                       =                                     = 1,833
                                                                                                 ,            ,

Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
       I(1)a0C (kA) = 1,833. Icb1 = 1,833. 0,314 = 0,576 (kA).
- Dòng TTK qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu :
                                  ( )
           (1)                                       (           ,               )
       I         a0H   =                     =                                           = 1,356
                                                         ,

-Dòng TTK qua phía trung của máy biến áp :
       I(1)a0T = I(1)a0C + I(1)a0H = 1,833+ 1,356 = 3,188




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                                                   54                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                           THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

Đổi I(1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
        I(1)a0T (kA) = 3,188. Icb2 = 3,188. 0,628 = 2,002 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
       I(1)a0TT(kA) = 3x [I(1)a0T - I(1)a0C] = 3x [2,002 - 0,576] = 4,278 (kA).

- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 :
                                 ( )
           (1)                               (       ,   )
       I         a0HT2   =             =                     = 2,27
                                                 ,

     Phân bố dòng pha qua các BI :




- Ngắn mạch tại N2 :
    I(1)BI1 = .(I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0HT1) = .(3,226 + 3,226+1,833) = 4,143

    I(1)BI2 =            .(I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0T) =     . (3,226 + 3,226+ 3,188) = 4,82
    I(1)BI3 = 0
    I(1)BI4 =            .I(1)a0TT (kA) =        .4,278= 2,139 (kA).

- Ngắn mạch tại N2’ :
    I(1)BI1 = 4,143
    I(1)BI2 = (I(1)a1HT2 + I(1)a2HT2 + I(1)a0HT2) +               .(I(1)a1HT1 + I(1)a2HT1 + I(1)a0T)

             = (2,282+ 2,282+ 2,27) +                    . (3,226+ 3,226 + 3,188) = 11,654
    I(1)BI3 = 0
    I(1)BI4 = 2,139(kA).
3) Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
- Dòng điện tại điểm ngắn mạch N2 :



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                       55                      Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                                                                          1
       I(1,1)a1N2 =                        ∑.   ∑
                                                            =                         = 10,256
                                                                         0,078.0,026
                                ∑                               0,078 
                                       ∑        ∑
                                                                        0,078  0,026
                                                        ∑                             0,026
       I(1,1)a2N2 = - I(1,1)a1N2.                                   = - 10,256.                 = - 2,564
                                                    ∑           ∑                 0,026  0,078
                                                        ∑                             0,078
       I(1,1)a0N2 = - I(1,1)a1N2.                                   = - 10,256.                 = - 7,692
                                                    ∑           ∑                 0,026  0,078

- Điện áp tại điểm ngắn mạch N2 :
                                                                                      ∑.   ∑
       U(1,1)a1N2 = U(1,1)a2N2 = U(1,1)a0N2 = I(1,1)a1N2.
                                                                                     ∑     ∑

                                                                                   0,078.0,026
                                                                     = 10,256.                  = 0,2
                                                                                  0,078  0,026

     Phân bố dòng qua các phần tử như sau :

* Phân bố dòng thứ tự thuận (TTT):
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 1 :
                                            ( , )
           (1,1)                                               1  0,2
       I           a1HT1   =                            =                 = 6,015
                                                            0,075  0,058
- Dòng TTT qua điện kháng hệ thống 2 :
                                            ( , )
           (1,1)                                            1  0,2
       I           a1HT2   =                            =           = 4,255
                                                             0,188

* Phân bố dòng thứ tự nghịch (TTN):
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 1 :
                                      ( , )
                                                               0  0,2
       I(1,1)a2HT1 =                                    =                 = -1,504
                                                            0,075  0,058
- Dòng TTN qua điện kháng hệ thống 2 :
                                    ( , )
           (1,1)                                    0  0,2
       I           a2HT2   =                    =           = -1,064
                                                     0,188

* Phân bố dòng thứ tự không (TTK):
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 1 (cũng là qua phía cao của MBA) :
                                                        ( , )
           (1,1)                                                              0  0,2
       I           a0HT1   =   I(1,1)a0C   =                           =                = -2,564
                                                                           0,02  0,058
Đổi I(1)a0C sang hệ đơn vị có tên :
        I(1,1)a0C (kA) = 2,564. Icb1 = 2,564. 0,314 = 0,805 (kA).


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                   56                   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

- Dòng TTK qua phía hạ của máy biến áp tự ngẫu :
                                   ( , )
           (1,1)                                 0  0,2
       I           a0H   =                   =           = -1,896
                                                  0,106
- Dòng TTK qua phía trung của máy biến áp tự ngẫu :
       I(1,1)a0T = I(1,1)a0C + I(1,1)a0H = = -2,564+ (-1,896) = -4,46
Đổi I(1,1)a0T sang hệ đơn vị có tên :
        I(1,1)a0T (kA) = 4,46. Icb2 = 4,46. 0,628 = 2,801 (kA).
- Dòng TTK qua dây trung tính của máy biến áp :
      I(1,1)a0TT(kA) = 3x [I(1,1)a0T - I(1,1)a0C] = 3x [2,801 - 0,805] = 5,988 (kA).
- Dòng TTK qua điện kháng hệ thống 2 :
                                     ( , )
           (1,1)                                     0  0,2
       I           a0HT2     =                   =           = - 3,175
                                                      0,063

     Phân bố dòng qua các BI :

      Với ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1), ta sẽ xác định dòng qua các BI ứng
với pha sự cố là pha B.
- Ngắn mạch tại N2 :
       I(1,1)BI1 =               .│ a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0HT1 │

                                        1         3                       3
                         =       .│ [- - j          ]. 6,015+ [-    +j      ].(-1,504) + (-2,564) │
                                        2        2                       2
                         = │- 2,41- j3,256│ = 4,051
       I(1,1)BI2 =               .│ (a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0T) │
                                        1         3             1     3
                         =       .│ [- - j          ]. 6,015+ [- + j    ].(-1,504) + (-4,46)
                                        2        2              2    2
                 = │- 3,358- j3,256│ = 4,677
       I(1,1)BI3 = 0
       I(1,1)BI4 =               .I(1,1)a0TT (kA) =         .5,988 (kA) = 2,994(kA)

- Ngắn mạch tại N2’ :
      I(1,1)BI1 = 4,051
       I(1,1)BI2 = │ (a2.I(1,1)a1HT2 +a.I(1,1)a2HT2 + I(1,1)a0HT2)
                             +     .(a2.I(1,1)a1HT1 + a.I(1,1)a2HT1 + I(1,1)a0T) │




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                         57                   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                           1         3              1     3
                 = │ [- - j            ]. 4,255 + [- + j    ].(-1,064) + (-3,175)
                           2        2               2    2
                   + (- 3,358- j3,256) │
                 = │- 8,129 – j7,862│ = 11,309
        (1,1)
       I BI3 = 0
       I(1,1)BI4 = 2,994 (kA).


2.2.2.3. Ngắn mạch phía hạ áp 35kV (Tại N3 và N3’):
       Do cuộn phía hạ áp đấu tam giác cho nên ở phía 35 kV ta không xét các dạng
sự cố chạm đất, mà trong chế độ cực tiểu này, để tính dòng bé nhất qua bảo vệ ta chỉ
cần xét dạng ngắn mạch hai pha N(2) là đủ.
       Sơ đồ thay thế TTT của N(2) :




Từ sơ đồ rút gọn trên, ta có :
                                X                  X
       X 1  = X 2  = { (X1HT1+  2 ) // X1HT2 } +   2
                          ( ,            ,     ). ,
                      =                               + 0,106 = 0,183
                           ,         ,           ,

- Thành phần dòng điện tại điểm ngắn mạch :
       Ia1N3 =                  =                     = 2,732
                  ∑         ∑        ,           ,

- Dòng điện ngắn mạch (viết cho pha sự cố) :
       I(2)N3 = 3 . Ia1N3 =              3 .2,732= 4,732




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                     58           Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                    THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

     Phân bố dòng qua các BI :

- Ngắn mạch tại N3 :
                                                            ,               0,188
       I(2)BI1 =     .I(2)N3. (                    )=           .                         = 1,386
                                                                    0,075  0,058  0,188

                                                        ,               0,075  0,058
       I(2)BI2 = . I(2)N3. (                       )=           .                         = 0,98
                                                                    0,075  0,058  0,188

       I(2)BI3 =     .I(2)N3=     .4,732 = 2,366
       I(2)BI4 = 0
- Ngắn mạch tại N3’ :
      I(2)BI1 1,386
      I(2)BI2 = 0,98
      I(2)BI3 = I(2)BI4 = 0


  Ta có bảng tổng kết kết quả tính toán ngắn mạch trong chế độ cực tiểu khi vận
hành 1 máy biến áp độc lập và khi vận hành 2 máy biến áp song song như trong các
bảng sau :




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                         59                          Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP         THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                               Bảng 2.2.1
  Bảng kết quả tính ngắn mạch - Chế độ cực tiểu - Trạm vận hành 1 MBA
 Điểm                                            Dòng chạy qua các BI
 NM        Dạng ngắn mạch
                                    BI1             BI2       BI3       BI4 (kA)
           N(2)                    2,849           2,849       0           0
                                   3,658           3,475       0         0,405
  N1
           N(1)      Loại trừ I0   2,862           2,862       0           0
                                    3,58           3,428       0         0,582
           N(1,1)    Loại trừ I0   3,028           3,028       0           0
           N(2)                    11,548          2,849       0           0
                                   18,15           3,475       0         0,405
  N1’
           N(1)      Loại trừ I0    11,6           2,862       0           0
                                   17,811          3,428       0         0,582
           N(1,1)    Loại trừ I0   12,274          3,028       0         0,582
           N(2)                    4,535           4,535       0           0
                                   5,574           6,332       0         2,538
  N2
           N(1)      Loại trừ I0   4,398           4,398       0           0
                                   5,479           6,112       0          3,42
           N(1,1)    Loại trừ I0   4,772           4,772       0           0
           N(2)                    4,535           4,607       0           0
                                   5,574           7,008       0         2,538
  N2’      N(1)      Loại trừ I0   4,398           4,468       0           0

                                   5,479           6,754       0          3,42

           N(1,1)    Loại trừ I0   4,772           4,848       0           0
  N3       N(2)                    1,404           1,426      2,83         0
               (2)
  N3’      N                       1,404           1,426       0           0




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                 60                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP         THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                                  Bảng 2.2.2
Bảng kết quả tính ngắn mạch - Chế độ cực tiểu - Trạm vận hành 2MBA song
                                  song


  Điểm                                              Dòng chạy qua các BI
  NM        Dạng ngắn mạch
                                       BI1            BI2        BI3       BI4 (kA)
           N(2)                       1,761           1,761       0           0

                                      2,435           2,186       0         0,159
   N1
           N(1)     Loại trừ I0       1,768           1,768       0           0
                                      2,376           2,152       0          0,23

           N(1,1)   Loại trừ I0       1,871           1,871       0           0
           N(2)                      13,309           1,761       0           0

                                     20,535           2,186       0         0,159
  N1’
           N(1)     Loại trừ I0      13,369           1,768       0           0
                                     20,140           2,152       0          0,23

           N(1,1)   Loại trừ I0       14,15           1,871       0           0
           N(2)                       3,256           3,256       0           0
                                      4,143           4,82        0         2,139
   N2      N(1)     Loại trừ I0       3,226           3,226       0           0

                                      4,051           4,677       0         2,994

           N(1,1)   Loại trừ I0       3,446           3,446       0           0
           N(2)                       3,256           7,863       0           0
                                      4,143          11,654       0         2,139
  N2’      N(1)     Loại trừ I0       3,226           7,79        0           0

                                      4,051          11,309       0         2,994

           N(1,1)   Loại trừ I0       3,446           8,323       0           0
   N3      N(2)                       1,386           0,98      2,366         0
  N3’      N(2)                       1,386           0,98        0           0


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                    61                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                           PHẦN III
                 LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ

 3.1.NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI THIẾT BỊ BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN.
   Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ phần tử bị sự cố ra khỏi hệ
thống càng nhanh càng tốt, nhằm ngăn chặn và hạn chế tối đa những hậu quả của sự
cố. Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện đại là
các rơle. Khái niệm rơle thường dùng chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một
nhóm chức năng cho từng phần tử cụ thể cũng như toàn bộ hệ thống. Chúng có các
yêu cầu cơ bản sau đó là : tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh, nhậy và kinh tế.
    1.Tin cậy.
    Là tính năng đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng, chắc chắn. Người ta phân biệt :
    - Độ tin cậy khi tác động là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra
trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ.
    - Độ tin cậy không tác động là khả năng tránh làm việc nhầm ở các chế độ vận
hành bình thường hoặc các sự cố xảy ra ngoải phạm vi bảo vệ đã được xác định.
    2.Chọn lọc.
    Là khả năng bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử sự cố ra khỏi hệ
thống. Theo nguyên lý làm việc các bảo vệ được phân thành hai loại :
    - Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối : Chỉ làm việc khi sự cố xảy ra trong phạm vi
hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho các bảo vệ đặt ở phần tử lân
cận.
    - Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối: Ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng
được bảo vệ còn thực hiện chức năng dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận.
    3.Tác động nhanh.
    Bảo vệ phát hiện và cách ly phần tử bị sự cố càng nhanh thì càng giảm được
thiệt hại cho hệ thống. Bảo vệ được coi là tác động nhanh nếu thời gian tác động
không vượt quá 50ms (tức 2,5 chu kỳ của dòng công nghiệp).
    4.Độ nhạy.
    Đặc trưng cho khả năng “cảm nhận” sự cố của hệ thống bảo vệ, nó được biểu
diễn bằng hệ số độ nhạy K n, nó là tỉ số giữa trị số của đại lượng vật lí đặt vào rơle
khi có sự cố với ngưỡng tác động của nó. Tùy theo vai trò của bảo vệ mà yêu cầu vệ
độ nhạy đối với nó cũng khác nhau. Các bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số
độ nhạy trong khoảng từ 1,5 đến 2, các bảo vệ dự phòng từ 1,2 đến 1,5.
   5. Tính kinh tế.
Đối với lưới trung và hạ áp, số lượng các phần tử cần được bảo vệ lớn, yêu cầu bảo

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   62                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP               THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

vệ không cao bằng lưới truyền tải cao áp nên cần cân nhắc về kinh tế sao cho thiết bị
bảo vệ có thể đảm bảo được các yêu cầu kĩ thuật với chi phí nhỏ nhất.
 3.2.CÁC LOẠI SỰ CỐ VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG
   CỦA MBA.
 Các hư hỏng của máy biến áp có thể được chia thành hai nhóm hư hỏng :
      Hư hỏng bên trong của máy biến áp :
 -     Chạm chập giữa các vòng dây .
 -     Ngắn mạch giữa các cuộn dây.
 -     Chạm vỏ (đất) và ngắn mạch chạm đất.
 -     Hư hỏng bộ chuyển đầu phân áp.
 -     Thùng dầu bị hỏng hoặc rò dầu.
  Hư hỏng bên ngoài máy biến áp :
 - Ngắn mạch nhiểu pha trong hệ thống điện.
  -  Ngắn mạch một pha trong hệ thống điện.
  -  Quá tải.
  -  Quá bão hòa mạch từ.
      Tuy nhiên, tùy theo tính chất quan trọng của máy biến áp trong hệ thống,
  công suất định mức,vị trí lắp đặt của máy biến áp mà ta lựa chọn phương thức bảo
  vệ cũng như các loại rơle bảo vệ thích hợp. Để bảo vệ cho máy biến áp trong
  những chế độ làm việc không bình thường cũng như trong các sự cố ta thường sử
  dụng các loại bảo vệ sau :

                 Bảng 3.1 : Các loại hư hỏng và bảo vệ thường dùng

            Loại hư hỏng                              Loại bảo vệ

                                  So lệch có hãm, so lệch thứ tự không (bảo vệ chính)
      Ngắn mạch một pha hoặc      Quá dòng có thời gian(dự phòng)
        nhiều pha chạm đất        Khoảng cách (dự phòng)
                                  Quá dòng thứ tự không

      Chạm chập các vòng dây,
      thùng dầu hỏng hoặc bị rò   Rơle khí (BUCHHOLZ)(bảo vệ chính)
                 dầu
                                  Quá dòng điện
               Quá tải
                                  Hình ảnh nhiệt
        Quá bão hòa mạch từ       Chống quá bão hòa mạch từ


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   63                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

  3.3.NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP.
  3.3.1.Bảo vệ so lệch có hãm (87T).
   Bảo vệ so lệch cho máy biến áp thường có đặc điểm là dòng điện sơ cấp ở các
phía của máy biến áp thường khác nhau về trị số và góc pha. Tuy nhiên hiện nay
người ta đã có thể cân bằng trị số và góc pha ngay trong rơle so lệch.
  Nguyên lý làm việc của rơle so lệch có hãm cho máy biến áp tự ngẫu như hình vẽ
sau:

                        Is1                                     Is2
              1                                                             2

                  IT1                                     IT2



                                                    Is3
                                                                            3

                                              IT3


                                         LV
                              ILV                   H2
                                         HM

                                                                                IHM   ILV

                                                                      IH1       I
                                    H1
                                                                      IH2



  Giả sử phía cuộn dây 1 của máy biến áp nối với nguồn cung cấp, phía cuộn dây 2
và 3 nối với phụ tải. Bỏ qua dòng điện kích từ của máy biến áp trong chế độ làm việc
bình thường của máy biến áp ta có :
              IS1 = IS2 + IS3
  Dòng điện đi vào cuộn dây làm việc :ILV = IT1 – (IT2 + IT3).
  Dòng điện hãm : IH1 = IT1 + IT2
                     IH2 = IT3
  Các dòng điện hãm được cộng với nhau theo trị số tuyệt đối để tạo nên hiệu ứng
hãm theo quan hệ : IH = (|IT1+ IT2| + |IT3|).KH
  Trong đó KH ≤ 0,5 là hệ số hãm của bảo vệ so lệch.
  Ngoài ra để ngăn chặn tác động sai do ảnh hưởng của dòng từ hóa khi đóng máy
biến áp không tải và khi cắt ngắn mạch ngoài, bảo vệ còn được hãm bằng thành phần
hài bậc 2 trong dòng điện từ hóa IHM.


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   64                                Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

  Để đảm bảo được tác động hãm khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ cần thực hiện
điều kiện |IH| > |ILV|.


  3.3.2.Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (87N).
  Nguyên lý của bảo vệ chống chạm đất hạn chế được thể hiện như trong hình vẽ
sau:


                                                I0 '        I0 "

                                                       N2
                                                                                         I0 '        I0 "


                                                                   3I0 "                        N1

                   ID                                                            3I0 '

                                       ID
                                                                   I 0
                                                                           ISL



   Thực chất đây là loại bảo vệ so lệch dòng thứ tự không có miền bảo vệ được giới
hạn bởi máy biến dòng đặt ở trung tính của máy biến áp và tổ máy biến dòng nối
theo bộ lọc dòng điện thứ tự không được đặt ở phía đầu ra của cuộn dây nối hình sao
của máy biến áp. Rơle so lệch tổng trở cao được nối song song với điện trở R có trị
số khá lớn.
  Trong chế độ làm việc bình thường và khi ngắn mạch chạm đất ngoài vùng bảo vệ
(điểm N1) ta có :     ΔIo = 3Io – IĐ.
  Trong đó : Io là dòng thứ tự không chạy trong cuộn dây của máy biến áp.
              IĐ là dòng điện chạy trong cuộn dây trung trung tính máy biến áp.
  Nếu bỏ qua sai số của các máy biến dòng, ta có dòng điện thứ cấp chạy qua điện
trở R bằng không và điện áp đặt trên rơle so lệch cũng bằng không, rơle không tác
động.
  Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (điểm N2), toàn bộ dòng chạm đất sẽ chạy qua
điện trở R tạo nên điện áp đặt trên rơle so lệch rất lớn, rơle sẽ tác động.


  3.3.3.Bảo vệ quá dòng.
    Quá dòng là hiện tượng khi dòng điện chạy qua phần tử của hệ thống vượt quá trị
số dòng điện tải lâu dài cho phép. Lúc đó rơle quá dòng sẽ tác động.


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                     65                                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

  -   Bảo vệ quá dòng có thời gian:

    Bảo vệ quá dòng có thời gian thường được dùng làm bảo vệ chính cho máy biến
áp có công suất bé và làm bảo vệ dự phòng cho các máy biến áp có công suất trung
bình và lớn để chống các dạng ngắn mạch bên trong và bên ngoài của máy biến áp.
   Dòng điện khởi động của bảo vệ được chọn theo dòng danh định của máy biến áp
có xét đến khả năng quá tải. Tính chọn lọc của bảo vệ 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 lớn.
   Có hai loại đặc tính thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng điện : đặc tính độc lập
và đặc tính phụ thuộc.
   Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính độc lập không phụ thuộc trị số của dòng
điện chạy qua bảo vệ, còn của bảo vệ có đặc tính phụ thuộc thì tỉ lệ nghịch với dòng
điện chạy qua bảo vệ : dòng điện càng lớn thì thời gian tác động càng nhanh.
  Bảo vệ quá dòng có thời gian có thể được thực hiện với dòng thứ tự không đối với
lưới điện có trung tính trực tiếp nối đất.
  - Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (I>>; 50):

  Dòng điện khởi động của bảo vệ được chọn theo dòng điện ngắn mạch ngoài lớn
nhất. Bảo vệ thường làm việc tức thời hoặc với một độ trễ rất nhỏ.


  3.3.4.Bảo vệ chống quá tải (49)
   Quá tải làm tăng nhiệt độ của máy biến áp. Nếu mức quá tải cao và kéo dài,
MBA bị tăng nhiệt độ quá mức cho phép, tuổi thọ của MBA bị suy giảm nhanh
chóng. Để bảo vệ chống quá tải ở các MBA có công suất nhỏ có thể sử dụng loại bảo
vệ quá dòng điện thông thường, tuy nhiên rơle quá dòng điện không phản ánh được
chế độ mang tải của MBA trước khi xảy ra quá tải.
    Vì vậy đối với MBA có công suất lớn, người ta sử dụng nguyên lý “hình ảnh
nhiệt” để bảo vệ chống quá tải. Bảo vệ loại này phản ánh mức tăng nhiệt độ ở những
điểm kiểm tra khác nhau trong MBA và tùy theo mức tăng nhiệt độ mà có nhiều cấp
tác động khác nhau : cảnh báo, khởi động các mức làm mát bằng cách tăng tốc độ
tuần hoàn của không khí hoặc dầu, giảm tải MBA. Nếu các cấp tác động này không
mang lại hiệu quả và nhiệt độ của MBA vẫn vượt quá giới hạn cho phép và kéo dài
quá thời gian quy định thì MBA sẽ được cắt ra khỏi hệ thống.


  3.3.5.Bảo vệ bằng rơle khí (BUCHHOLZ).
  Những hư hỏng bên trong thùng của MBA có cuộn dây ngâm trong dầu đều làm

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   66                     Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

cho dầu bốc hơi và chuyển động. Đối với những MBA có công suất trên 5MVA bảo
vệ bằng rơle khí có 2 cấp tác động : Cấp 1 báo tín hiệu, cấp 2 cắt các máy cắt nối với
MBA. Rơle khí được đặt ở ống nối từ thùng dầu đến bình giãn dầu của MBA. Cấu
tạo của rơle gồm có 2 phao bằng kim loại mang bầu thủy tinh con có tiếp điểm thủy
ngân hoặc tiếp điểm từ. Ở chế độ làm việc bình thường, trong bình rơle đầy dầu, các
phao nổi lơ lửng trong dầu, tiếp điểm của rơle ở trạng thái hở. Khi xuất hiện trạng
thái làm việc không bình thường rơle sẽ làm việc với hai cấp tác động :
- Cấp 1 : Cấp cảnh báo. Khi sự cố nhẹ (ví dụ dầu nóng do quá tải), khí bốc ra yếu,
tích tụ trên thành bình rơle đẩy phao số 1 xuống, rơle gửi tín hiệu cảnh báo và tăng
cường hệ thống làm mát cưỡng bức nếu có.
- Cấp 2 : Cắt máy cắt.
   Khi sự cố lớn (ví dụ ngắn mạch trong thùng dầu ) khí bốc ra mạnh, luồng dầu vận
chuyển từ thùng dầu lên bình giãn dầu đẩy phao số 2 chìm xuống, rơle gửi tín hiệu đi
cắt máy cắt.
                                                     B×nh gi·n dÇu
                                   Chç ®Æt
                                   r¬le khÝ




                                              Gãc nghiªng a
                       Thïng MBA




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                     67                   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                        THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

 3.4.SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP.

                                                 52
                             7SJ621
                             50
                 67N
                             BF    46      67




                                                           87T   87N
                                                                       7UT613


            52                                                                    52



                                   67

                                   50                                       67
                                   BF                                       50

                                                                            46
                       59N
                                  7SJ621
                                                                            50    7SJ621
                                                                            BF



                                                                            67N




 Chức năng của các loại rơle sử dụng trong sơ đồ bảo vệ :
    87T- Bảo vệ so lệch có hãm.
    87N- Bảo vệ so lệch chống chạm đất hạn chế .
    67- Bảo vệ quá dòng có hướng.
     67N- Bảo vệ quá dòng thứ tự không có hướng.
     46- Bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch.
     59N- Bảo vệ chống quá tải theo nhiệt độ.
     50BF- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                           68                     Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                        PHẦN IV
    GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE
                       SỬ DỤNG.



  4.1.RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH SIPROTEC 7UT613.
  4.1.1.Giới thiệu tổng quan về rơle SIPROTEC 7UT613.




                           Hình 4.1- Rơle so lệch 7UT613


  Rơle số 7UT613 là rơle so lệch do tập đoàn SIEMENS AG chế tạo. Đây là loại
bảo vệ được sử dụng để bảo vệ nhanh và có chọn lọc cho máy biến áp 3 cuộn dây
hoặc máy biến áp tự ngẫu ở mọi cấp điện áp. Ngoài chức năng bảo vệ cho máy biến
áp, rơle 7UT613 còn được sử dụng để bảo vệ cho các loại máy điện quay như máy
phát, động cơ, các đường dây ngắn và các thanh cái cỡ nhỏ (có từ 3 đến 5 lộ ra).
Rơle 7UT613 được sử dụng như là bảo vệ riêng từng pha đối với thanh cái có 9 lộ ra.
Các chức năng khác được tích hợp trong rơle 7UT613 làm nhiệm vụ dự phòng: Bảo
vệ quá dòng, quá tải nhiệt, bảo vệ quá kích thích, chống hư hỏng máy cắt. Bằng cách
tích hợp các chức năng sẵn có trong thiết bị bảo vệ ta có thể đưa ra phương thức bảo
vệ phù hợp và kinh tế cho các đối tượng cần bảo vệ mà chỉ cần sử dụng một rơle.
Đây là quan điểm chung để chế tạo các rơle số ngày nay.


  1.Đặc điểm của rơle 7UT613.
  -Rơle 7UT613 được trang bị hệ thống vi xử lý 32bit rất mạnh.


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                  69                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

  -Thực hiện xử lý hoàn toàn tín hiệu số từ quá trình đo lường, lấy mẫu, số hóa các
đại lượng đầu vào tương tự đến việc xử lý tính toán và tạo các tín hiệu đầu ra.
  -Cách ly hoàn toàn về điện giữa mạch xử lý bên trong của 7UT613 và mạch đo
lường điều khiển và nguồn điện do cách sắp xếp đầu vào tương tự của các bộ chuyển
đổi, các đầu vào, đầu ra nhị phân, các bộ chuyển đổi DC/AC hoặc AC/DC.
   -Hoạt động của thiết bị đơn giản, sử dụng bảng điều khiển tích hợp hoặc máy tính
cá nhân sử dụng phần mềm DIGSI4.


  2.Giới thiệu các chức năng bảo vệ của rơle 7UT613.
      Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp : Là chức năng chính có các đặc điểm
       sau:
          - Đặc tính tác động có hãm của dòng điện.
          -Có khả năng ổn định đối với quá trình quá độ gây ra bởi các hiện tượng
       quá kích thích máy biến áp bằng cách sử dụng sóng hài bậc cao (chủ yếu là
       sóng hài bậc 3 và bậc 5).
          -Có khả năng ổn định đối với các dòng xung kích dựa vào sóng hài bậc 2.
          -Không phản ứng với thành phần dòng một chiều và bão hòa máy biến
       dòng.
          -Ngắt với tốc độ cao và tức thời đối với dòng sự cố lớn.
      Bảo vệ so lệch cho động cơ, máy phát, đường dây ngắn và thanh cái cỡ nhỏ.
      Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF).
      Bảo vệ so lệch trở kháng cao.
      Bảo vệ chống chạm đất vỏ thùng dầu máy biến áp.
      Bảo vệ quá dòng điện thứ tự không và các dòng điện pha.
      Bảo vệ quá dòng đối với dòng chạm đất.
      Bảo vệ quá dòng một pha.
      Bảo vệ chống mất cân bằng tải.
      Bảo vệ quá tải theo nguyên lý hình ảnh nhiệt.
      Bảo vệ quá kích thích.
      Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt.
 Ngoài ra rơle 7UT613 còn có các chức năng khác sau:

 -Đóng cắt trực tiếp từ bên ngoài.
     Tác động cắt máy cắt bằng các thiết bị bên ngoài thông qua các đầu vào nhị
phân, xử lý các thông tin và đưa ra các yêu cầu cho phép đóng cắt có hoặc không có
thời gian.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                  70                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

 - Xử lý các thông tin từ bên ngoài.
      Rơle nhận tín hiệu từ bên ngoài đưa vào thông qua các đầu vào nhị phân .
Chẳng hạn rơle có thể nhận thông tin về việc kết hợp với rơle khí Buchholz để bảo
vệ cho máy biến áp. Sau khi xử lý các thông tin đưa vào, rơle sẽ có các tín hiệu phản
hồi đến đầu ra của rơle, các đèn LED,...
 - Cung cấp các công cụ trợ giúp thuận lợi cho công việc kiểm tra, thử nghiệm rơle.
Cho phép người sử dụng xác định các hàm logic phục vụ cho các phương thức bảo
vệ.
 - Liên tục tự giám sát các mạch đo lường bên trong nguồn điện cho rơle, cả phần
cứng cũng như phần mềm.
  - Liên tục đo lường, tính toán và hiển thị các đại lượng vận hành lên màn hình hiển
thị (LCD) ở mặt trước của rơle.
  - Lưu giữ các số liệu, sự cố và hiển thị chúng lên màn hình hoặc truyển đến các
trung tâm điều khiển thông qua các cổng giao tiếp.
  - Giám sát các mạch tác động ngắt.


  3.Khả năng truyền thông và kết nối của rơle 7UT613.
   Với nhu cầu ngày càng cao trong việc điều khiển và tự động hóa trong hệ thống
điện, các rơle số ngày nay phải đáp ứng tốt vấn đề truyển thông và đa kết nối.Rơle
7UT613 được thiết kế chế tạo đã thỏa mãn những yêu cầu trên. Rơle 7UT613 có các
cổng giao tiếp sau :
  a.Cổng giao tiếp với máy tính trạm (PLC).
  Cổng này được đặt ở mặt trước của rơle hỗ trợ chuẩn truyền tin công nghiệp
RS232. Kết nối thông qua cổng giao tiếp này cho phép ta truy cập nhanh tới rơle
thông qua phần mềm điều khiển rơle DIGSI4 cài đặt trên máy tính, do đó ta dễ dàng
chỉnh định các thông số, chức năng cũng như dữ liệu có trong rơle. Điều này đặc biệt
thuận lợi cho kiểm tra, thử nghiệm rơle trước khi đưa vào vận hành.
  b.Cổng giao tiếp dịch vụ.
    Cổng giao tiếp này đặt ở phía sau của rơle sử dụng chuẩn truyền tin công nghiệp
RS485, do đó ta có thể điều khiển tập trung một số bộ bảo vệ rơle bằng phần mềm
DIGSI4. Thiết bị cũng có thể điều khiển, vận hành được từ xa thông qua MODEM,
do đó cho phép nhanh chóng phát hiện xử lý sự cố.
  Với những phương án kết nối bằng cáp quang theo cấu trúc hình sao có thể thực
hiện việc thao tác tập trung.
  Đối với mạng kết nối quay số (dial up network connection), rơle hoạt động như



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   71                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

một Web_server nhỏ và gửi thông tin đi dưới dạng các siêu liên kết văn bản
(HTML_pages) đến các trình duyệt chuẩn (Standard Brower) có trên máy tính.
 c.Cổng giao tiếp hệ thống.
    Cổng này cũng được đặt ở phía sau, hỗ trợ chuẩn giao tiếp hệ thống của
IEC:60870-5-103 Đây là một chuẩn giao thức truyền tin quốc tế có hiệu quả tốt
trong lĩnh vực truyền thông bảo vệ hệ thống điện. Giao thức này được hỗ trợ bởi
nhiều nhà sản xuất và được ứng dụng trên toàn thế giới. Thiết bị được nối qua cáp
điện hoặc cáp sợi quang đến hệ thống bảo vệ và điều khiển trạm như SINAULTLSA
hoặc SICAM qua giao diện này. Cổng kết nối này cũng được hỗ trợ các giao thức
khác như :
      - PROFIBUS_FMS cho hệ thống SICAM.
      - PROFIBUS_DP.
      - DNP3.0.


  4.1.2.Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7UT613.
       + Đầu vào tương tự AI truyền tín hiệu dòng và áp nhận được từ các thiết bị
biến dòng, biến điện áp sau đó lọc tạo ngưỡng tín hiệu cung cấp cho quá trình xử lý
tiếp theo. Rơle 7UT613 có 12 đầu vào dòng điện và 4 đầu vào điện áp. Ba đầu vào
dòng điện sử dụng cho dòng điện của các pha (ở vị trí đặt thiết bị đo lường) của đối
tượng được bảo vệ. Một đầu vào phụ Ix có thể được sử dụng cho bất kỳ dòng điện
nào yêu cầu. Ví dụ : dòng điện trung tính của máy biến áp . Một hoặc hai đầu vào
thiết kế cho chức năng bảo vệ dòng điện sự cố với độ nhạy cao. Ví dụ : dòng điện
chạm vỏ thùng dầu máy biến áp. Với 4 đầu vào điện áp, 3 đầu có thể được nối với
điện áp pha, 1 đầu được nối với bất kỳ điện áp nào. Bảo vệ so lệch không yêu cầu về
đại lượng áp nhưng có thể được sử dụng trong các chức năng bảo vệ quá kích thích.
       +Tiếp theo, tín hiệu tương tự sẽ được đưa vào khói khuyếch đại đầu vào IA
(Input Amplifier). Khối IA làm nhiệm vụ khuyếch đại, lọc tín hiệu để phù hợp với
tốc độ và băng thông của khối chuyển đổi số-tương tự AD.
       + Khối AD gồm một bộ dồn kênh, một bộ chuyển đổi tương tự và các mô đun
nhớ dùng để chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, sau đó truyền tín hiệu
sang khối vi xử lý µC.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                  72                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

               AI                      IA             AD    C        OA



      IL1M1                                                                        Error

                                                                                   Run
      IL2M1


      IL3M1                                                                    Out put relays
                                                                               userprogammable

      IL1M2


      IL2M2                                                                      LEDs on the
                                                                                 front panel,
                                                                                 user-programmable
      IL3M2


      IL1M3                                                 C
                                                                              Display on
                                                                                                     To PC
                                                                            the front panel
      IL2M3
                                                                               Front serial
                                                                                                     PC/Modem/
                                                                           operating interface
      IL3M3                                                                                          RTD-box

                                                                             Serial service
      IX1                                                                                            eg.RTD-box
                                                                              interface

      IX2                                                                      Additional
                                                                                                     To PC
                                                                            serial interface

                Operator                      7   8   9

              control panel                   4   5   6                      Serial System
                                                                                                     To SCADA
                                                                              interface
                                              1   2   3
                                ESC   ENTER   .   0   
                                                                                Time
                                                                                                     eg.radio clock
                                                                            synchronization
                         Binary inputs, programmable

                PS

                              Power supply
      UauX



                     Hình 4.2 – Cấu trúc phần cứng của rơle so lệch 7UT613
      + Khối vi xử lý µC chính là bộ phận vi xử lý 32bit thực hiện các chức năng
sau đây :
  - Lọc và chuẩn hóa các đại lượng đo. Ví dụ xử lý các đại lượng sao cho phù hợp
     với tổ đấu dây của máy biến áp, phù hợp với tỉ số biến đổi của máy biến dòng.
  - Liên tục giám sát các đại lượng đo, các giá trị đặt cho từng bảo vệ.
  - Hình thành các đại lượng so lệch và hãm.
  - Phân tích tần số của các dòng điện pha và dòng điện hãm.
  -   Tính toán các dòng điện hiệu dụng phục vụ cho bảo vệ quá tải,liên tục theo dõi
      sự tăng nhiệt độ của đối tượng bảo vệ.
  -   Kiểm soát các giá trị giới hạn và kiểm soát các đại lượng thời gian.
  -   Xử lý tín hiệu cho các chức năng logic và các chức năng logic do người sử
      dụng xác định.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                      73                        Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

 -   Quyết định và đưa ra các lệnh ngắt.
 -   Lưu giữ và đưa ra các thông số sự cố phục vụ cho việc tính toán và phân tích
     sự cố.
 -   Thực hiện các chức năng quản lý khác như ghi dữ liệu, đồng hồ thời gian thực,
     giao tiếp truyền thông...Tiếp đó thông tin sẽ được đưa đến khối khuyếch đại tín
     hiệu đầu ra OA (Output Amplifier) và truyền đến các thiết bị bên ngoài.

 4.1.3.Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613.
 1.Mạch đầu vào.
 -Dòng danh định : Iđm= 1A;5A hoặc 0,1A (có thể lựa chọn).
 -Tần số danh định : fđm = 50Hz ; 60Hz ;16,7Hz (có thể lựa chọn).
 -Công suất tiêu thụ :
      + Với Iđm = 1A : Công suất là 0,02VA.
      + Với Iđm = 5A : Công suất là 0,2VA.
     + Với Iđm = 0,1A : Công suất là 1mVA.
 -Khả năng quá tải về nhiệt:
         Theo giá trị dòng xung kích :
            Dòng trong nửa chu kỳ :250 x Iđm trong ½ chu kỳ.
         Theo nhiệt độ (trị hiệu dụng):
            + Dòng trong 1sec : 100x Iđm
            + Dòng trong 10sec : 30x Iđm
            + Dòng lâu dài cho phép : 4 x Iđm

 -Khả năng quá tải về dòng điện cho đầu vào chống chạm đất có độ nhạy cao :
          Theo nhiệt độ(trị hiệu dụng):
            + Dòng lâu dài cho phép : 15A.
           + Dòng trong 10sec : 100A.
           + Dòng trong 1sec : 300A.
          Theo giá trị dòng xung kích : 750A trong ½ chu kỳ.

 -Điện áp cung cấp định mức :
     +Điện áp một chiều : 24 đến 48V, dải thay đổi cho phép 19÷58V
                            60 đến 110V, dải thay đổi cho phép 48÷144V
                            110 đến 250V, dải thay đổi cho phép 176÷288V
     +Điện áp xoay chiều : 115V (f = 50/60Hz)
                              230V
             Khoảng cho phép : ≤15% (AC).
 -Công suất tiêu thụ : (5 ÷ 7 )W.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                  74                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

 2.Các đầu vào nhị phân.
 - 5 đầu vào.

 -   Điện áp điều khiển 24 ÷ 250V (DC).

 -   Dòng tiêu thụ :1,8 mA.

 -   Điện áp lớn nhất cho phép : 300V (DC).

 3.Đầu ra nhị phân.
 -Có 8 tiếp điểm và 1 tiếp điểm cảnh báo.
 -Khả năng đóng cắt :
      + Đóng : 1000W/VA
      + Cắt : 30W/VA
 -Điện áp đóng cắt : 250V
 -Dòng điện cho phép : 30A trong 1 sec, 5A không hạn chế về thời gian.
 4.Đèn tín hiệu LED.
 - Một đèn màu xanh báo rơle sẵn sàng làm việc.

 -   Một đèn màu đỏ báo sự cố xảy ra trong rơle.

 -   14 đèn mày đỏ còn lại có thể lựa chọn để phân định tình trạng làm việc của
     rơle.

4.1.4.Cách chỉnh định và cài đặt các thông số cho rơle 7UT613.
    Việc cài đặt các thông số, chức năng bảo vệ và chỉnh định các chức năng đó
trong rơle 7UT613 được thực hiện theo 2 cách sau :

       -Bằng bàn phím ở mặt trước của rơle.
       -Bằng phần mềm điều khiển rơle DIGSI4 cài đặt trên máy tính thông qua các
cổng giao tiếp.
  Rơle của hãng SIEMENS thường tổ chức các thông số trạng thái và chức năng bảo
vệ theo địa chỉ, tức là dối với một chức năng thông số cụ thể sẽ ứng với một địa chỉ
nhất định. Mỗi địa chỉ thường có các lựa chọn để cài đặt.
 4.1.5. Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT613.
       Đây là chức năng chính của rơle 7UT613 :

 -   Sử dụng đặc tính tác động có hãm .

 -   Có khả năng ổn định đối với quá trình quá độ gây ra bởi hiện tượng quá kích
     thích MBA bằng cách sử dụng các sóng hài bậc cao, chủ yếu là bậc 3 và 5.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   75                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

 -    Có khả năng ổn định đối với các dòng xung kích dựa vào sóng hài bậc 2.

 -    Không phản ứng với thành phần một chiều và bão hòa máy biến dòng.

 -    Ngắt với tốc độ cao và tức thời đối với dòng sự cố lớn.

 -    Bảo vệ so lệch cho máy phát điện, động cơ điện, đường dây ngắn hoặc thanh
      góp cỡ nhỏ.

         Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ so lệch máy biến áp như sau :




               Hình 4.3 – Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch của máy biến áp
  1.Sự phối hợp các đại lượng đo.
    Ở 2 phía sơ cấp và thứ cấp của MBA có đặt các máy biến dòng, dòng thứ cấp của
các máy biến dòng ở các phía không hoàn toàn bằng nhau. Sự sai khác này phụ
thuộc chủ yếu vào các yếu tố : Tỉ số biến đổi, tổ nối dây, sự điều chỉnh điện áp của
các máy biến áp được bảo vệ và còn phụ thuộc vào dòng điện định mức, sai số, sự
bão hòa của các máy biến dòng. Vì những lý do trên, để so sánh dòng điện thứ cấp
của máy biến dòng ở các phía của MBA thì chúng ta phải quy đổi chúng về cùng
một phía, chẳng hạn về phía sơ cấp.

   Việc phối hợp các đại lượng đo ở các phía được thực hiện bằng cách thuần túy
toán học. Việc chuyển đổi này được thực hiện theo phương trình sau :
                      Im=k. K. In
     Trong đó :

        +Im: Ma trận của các dòng điện đã được biến đổi: IA, IB, IC
        + k: Hệ số
        + K: Ma trận hệ số, phụ thuộc vào tổ đấu dây của máy biến áp.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                     76                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

      + In: Ma trận dòng các pha : IL1, IL2, IL3 của các cuộn dây.

 2. So sánh các đại lượng đo lường.

    Sau khi dòng đầu vào đã thích ứng với tỉ số biến dòng, tổ đấu dây, xử lý dòng thứ
tự không, các đại lượng cần thiết cho bảo vệ so lệch được tính toán từ dòng các pha
IA, IB, IC , bộ xử lý sẽ so sánh về mặt trị số :

                                  .       .   .
      + Dòng so lệch : ISL= I1  I 2  I 3 
                             .        .       .
      + Dòng hãm : IH= I1    I2    I3 

 với I1, I2, I3 là dòng trong cuộn dây phía cao, trung và hạ của MBA.

 Để làm rõ hơn ta xét 2 chế độ vận hành của MBA :

       Trường hợp máy biến áp vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngắn
        mạch ngoài :

      Khi đó (I2, I3) ngược chiều I1 và cùng độ lớn :

                   ̇ =    ̇ + ̇

                  ISL=  ̇ + ̇ + ̇  = I1 – I2 –I3 | = 0

                  IH=| ̇ | + | ̇ | + | ̇ | =2. I1

       Trường hợp ngắn mạch bên trong vùng bảo vệ, nguồn cung cấp từ bên cao
        tạo nên. Khi đó I2 = I3 = 0 :

                                 ISL= ISL=  ̇ + ̇ + ̇  =  I1 
                            IH=| ̇ | + | ̇ | + | ̇ | = I1

 Từ các kết quả trên cho thấy rằng trường hợp sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ thì
IH = ISL. Do vậy đường đặc tính sự cố là một đường thẳng có độ dốc bằng 1.

 Để đảm bảo bảo vệ so lệch tác động chắc chắn khi có sự cố trong vùng bảo vệ và
không tác động khi ngắn mạch ngoài ta cần chỉnh định các trị số tác động cho phù
hợp với yêu cầu cụ thể. Rơle 7UT613 được sử dụng có đường đặc tính tác động cho
chức năng bảo vệ so lệch thỏa mãn các yêu cầu bảo vệ như sau:



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                          77                Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA




                    Hình 4.4- Đặc tính tác động của rơle 7UT613

 Theo hình vẽ đường đặc tính tác động gồm các đoạn :

   + Đoạn a : Biểu thị dòng điện khởi động ngưỡng thấp IDIFF > của bảo vệ (địa chỉ
1221), với mỗi máy biến áp coi như là hằng số. Dòng điện này phụ thuộc dòng từ
hóa của máy biến áp.

   +Đoạn b : Đoạn đặc tính có kể đến sai số biến đổi của máy biến dòng và sự thay
đổi đầu phân áp của MBA. Đoạn b có độ dốc SLOPE 1(địa chỉ 1241) với điểm bắt
đầu BASE POINT 1 (địa chỉ 1242).

    +Đoạn c : Đoạn đặc tính có tính đến chức năng khóa bảo vệ khi xuất hiện hiện
tượng quá bão hòa không giống nhau ở các máy biến dòng. Đoạn có độ dốc SLOPE
2 (địa chỉ 1243) với điểm bắt đầu là BASE POINT 2(địa chỉ 1244).

   +Đoạn d : Biểu thị giá trị khởi động ngưỡng cao IDIFF>> của bảo vệ (địa chỉ
1231). Khi dòng điện so lệch ISL vượt quá ngưỡng cao này bảo vệ sẽ tác động không
có thời gian mà không quan tâm đến dòng điện hãm IH và các sóng hài sử dụng để
bảo vệ.

  Qua hình vẽ ta thấy đường đặc tính sự cố luôn nằm trong vùng tác động. Các dòng
điện ISL và IH được biểu diễn trên hệ trục tọa độ theo hệ đơn vị tương đối định mức.
Nếu điểm hoạt động (IH, ISL) xuất hiện gần đặc tính sự cố (≥ 90% độ dốc) sẽ xảy ra
tác động.
 3.Vùng hãm bổ sung (Add-on stabilization).

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                  78                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

   Đây là vùng hãm khi máy biến dòng bão hòa. Khi xảy ra ngắn mạch ngoài vùng
bảo vệ, ở thời điểm ban đầu dòng điện lớn làm cho máy biến dòng bão hòa mạnh,
hằng số thời gian của hệ thống dài. Hiện tượng này không xuất hiện khi xảy ra sự cố
bên trong vùng bảo vệ. Các giá trị đo được bị biến dạng được nhận ra trong cả thành
phần so lệch cũng như thành phần hãm. Hiện tượng bão hòa máy biến dòng dẫn đến
dòng điện so lệch đạt trị số khá lớn, đặc biệt là khi hiện tượng bão hòa của các máy
biến dòng là khác nhau. Trong thời gian đó nếu điểm hoạt động (IH,ISL) rơi vào vùng
tác động thì bảo vệ sẽ tác động nhầm. Rơle 7UT613 cung cấp chức năng tự động
phát hiện hiện tượng bão hòa và sẽ tạo ra vùng hãm bổ sung. Sự bão hòa của các
máy biến dòng trong suốt thời gian xảy ra ngắn mạch ngoài được phát hiện bởi trị số
dòng điện hãm có giá trị rất lớn. Trị số này sẽ di chuyển điểm hoạt động đến vùng
hãm bổ sung giới hạn bởi đoạn đặc tính b và trục IH (khác với 7UT513).




 Hình 4.5- Đặc tính tác động và đặc tính sự cố của rơle 7UT613

 Từ hình vẽ ta thấy :

   + Tại điểm bắt đầu sự cố (điểm A), dòng sự cố tăng nhanh sẽ tạo nên thành phần
hãm lớn. BI lập tức bị bão hòa (điểm B). Thành phần so lệch được tạo thành và
thành phần hãm được giảm xuống. Kết quả là điểm hoạt động (IH,ISL) sẽ dịch chuyển
sang vùng tác động (C).

   + Ngược lại, khi sự cố trong vùng bảo vệ xảy ra, điểm hoạt động ngay lập tức
dịch chuyển dọc theo đường đặc tính sự cố.

   Hiện tượng bão hòa máy biến dòng được phát hiện ngay trong ¼ chu kỳ đầu xảy

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                  79                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

ra sự cố. Khi sự cố ngoài vùng được xác định, bảo vệ so lệch sẽ bị khóa với lượng
thời gian có thể điều chỉnh được. Lệnh khóa được giải trừ ngay khi điểm hoạt động
dịch chuyển sang đường đặc tính sự cố. Điều này cho phép phân tích chính xác sự cố
liên quan đến các MBA. Bảo vệ so lệch làm việc đúng đắn và tin cậy ngay cả khi
máy biến dòng bị bão hòa.

   + Vùng hãm bổ sung có thể hoạt động độc lập cho mỗi pha được xác định bằng
việc chỉnh định các thông số, chúng được sử dụng để hãm các pha bị sự cố hoặc các
pha khác, hay còn gọi là chức năng khóa chéo.

 4.Chức năng hãm theo thành phần sóng hài.

  Khi đóng cắt MBA không tải hoặc kháng bù ngang khi trên thanh cái đang có điện
áp có thể xuất hiện dòng điện từ hóa đột biến. Dòng đột biến này có thể lớn gấp
nhiều lần Iđm và có thể tạo thành dòng so lệch. Dòng điện này cũng xảy ra khi đóng
MBA làm việc song song với MBA đang vận hành hoặc quá kích thích MBA.

  Phân tích thành phần đột biến này ta thấy có một thành phần đáng kể sóng hài bậc
2, thành phần này không xuất hiện trong dòng ngắn mạch. Do đó người ta tách thành
phần sóng hài bậc 2 ra để phục vụ cho mục đích hãm bảo vệ so lệch. Nếu thành phần
bậc 2 vượt quá ngưỡng đã chọn, thiết bị bảo vệ sẽ được khóa lại.

  Bên cạnh sóng hài bậc 2, các thành phần sóng hài khác cũng có thể được chọn cho
mục đích hãm bảo vệ so lệch như : Thành phần hài bậc 4 thường xuất hiện khi có sự
cố không đồng bộ, thành phần hài bậc 3 và bậc 5 thường xuất hiện khi MBA quá
kích thích. Hài bậc 3 thường bị triệt tiêu trong MBA có cuộn đấu tam giác nên hài
bậc 5 thường được sử dụng hơn. Bộ lọc kỹ thuật số phân tích các sóng vào thành
chuỗi Fourier và khi thành phần nào đó vượt quá giá trị cài đặt bảo vệ sẽ gửi tín hiệu
đến các khối chức năng để khóa hay trễ.

  Tuy nhiên bảo vệ so lệch vẫn làm việc đúng đắn khi MBA được đóng vào một pha
bị sự cố, khi đó thì dòng đột biến vẫn có thể xuất hiện trong pha làm việc bình
thường hay còn gọi là chức năng khóa chéo.

 5.Giá trị khởi động/cắt.

   Khi thành phần sóng hài cơ bản của bảo vệ so lệch đạt tới 70% giá trị chỉnh định
của nó hoặc trị số dòng hãm cũng vượt quá 70% giá trị dòng ngưỡng khi vào vùng
hãm bổ sung thì bảo vệ sẽ khởi động. Do đó bảo vệ làm việc ngay cả trong trường



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   80                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

hợp sự cố ngoài vùng, đồng thời các chức năng ghi sự cố và phát hiện các hiện tượng
bão hòa có thể hoạt động.

   Nếu các điều kiện cắt đã đầy đủ thì lệnh cắt được đưa ra tức thì. Trong một số
trường hợp, lệnh cắt sẽ được trễ. Bảo vệ sẽ trở về nếu trong 2 chu kỳ liên tiếp không
nhận được tín hiệu dòng so lệch hoặc khi dòng so lệch giảm xuống dưới 70% giá trị
chỉnh định.

 4.1.6.Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của rơle 7UT613.

  Đây chính là bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không. Chức năng REF dùng phát
hiện sự cố trong MBA lực có trung điểm nối đất. Vùng bảo vệ là vùng giữa máy biến
dòng đặt ở dây trung tính và tổ máy biến dòng nối theo sơ đồ bộ lọc dòng điện thứ tự
không đặt ở phía đầu ra cuộn dây nối hình sao của MBA.

 1.Nguyên lý làm việc của REF trong rơle 7UT613.

    Bảo vệ chống chạm đất hạn chế REF sẽ so sánh dạng sóng cơ bản của dòng điện
trong dây trung tính (ISP) và dạng sóng cơ bản của dòng điện thứ tự không tổng 3
pha.

                                                                       L1
                                           I01

                                                                       L2
                                           I02

                                                                       L3
                                           I03

                                         3I"
                                           0


                     ISP= 3I'0                   7UT613


       Hình 4.6- Nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong rơle 7UT613

 - Dòng điện chạy trong dây trung tính : 3I0’ = ISP

 - Dòng điện tổng từ các BI đặt ở các pha : 3I0’’ = I01 + I02 + I03

 - Trị số dòng điện cắt IREF và dòng điện hãm IH được tính như sau :

                        IREF = |3I’0|

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                        81                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP               THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                        IH = k.(|3 I’0- 3I’’0| - |3I’0+ 3I’’0|)

 Trong đó k là hệ số, trong trường hợp chung giả thiết k=1.

 Xét các trường hợp sự cố sau:

   + Sự cố chạm đất ngoài vùng bảo vệ : Khi đó 3I’’0 và 3I’0 sẽ ngược pha và cũng
biên độ, do đó 3I’’0 = -3I’0 .Vậy ta có :

                     IREF = |3I”o|

                     IH = |3I’0 – 3I”0| - |3I’0 + 3I”o| =2.|3I’0|

 - Dòng tác động cắt (IREF) bằng dòng chạy qua điểm đấu sao, dòng hãm bằng 2 lần
dòng cắt.

 +Sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ của cuộn dây nối sao mà không có nguồn ở
phía cuộn dây nối sao đó. Trong trường hợp này thì 3.I”0 = 0, do đó ta có:

             IREF = |3I’0|

             IH = (|3I’o – 0 | - |3I’0 + 0|) = 0

 Dòng tác động cắt bằng dòng chạy qua điểm đấu sao, dòng hãm bằng 0.

 + Sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ ở phía cuộn dây hình sao có nguồn đi đến:

                     3I”0 ≠ 3I’0

                     IREF = |3I’o|

                     IH = |3I’o – 3I”o| - |3I’o – 3I”o| = -2.|3I”o|

 Dòng tác động cắt (IREF) bằng dòng chạy qua điểm đấu sao, dòng hãm âm.

   Từ kết quả trên ta thấy :

 - Khi sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ, dòng hãm luôn có giá trị âm hoặc bằng
    không (IH≤0) và dòng cắt luôn tồn tại (IREF >0) do đó bảo vệ luôn tác động.

 - Khi sự cố ở ngoài vùng bảo vệ không phải là sự cố chạm đất sẽ xuất hiện dòng
    điện không cân bằng do sự bão hòa khác nhau giữa các BI đặt ở các pha, bảo vệ
    sẽ phản ứng như trong trường hợp chạm đất một điểm trong vùng bảo vệ. Để
    tránh bảo vệ tác động sai, chức năng REF trong 7UT613 được trang bị chức
    năng hãm theo góc pha.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                        82                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

  Thực tế 3I’o và 3I”o không trùng pha nhau khi chạm đất trong vùng bảo vệ và
ngược pha nhau khi chạm đất ngoài vùng bảo vệ do các máy biến dòng không phải là
lý tưởng. Giả sử góc lệch pha của 3I”o và 3I’o là φ. Dòng điện hãm IH phụ thuộc trực
tiếp vào hệ số k, hệ số này lại phụ thuộc vào góc lệch pha giới hạn φgh . Ví dụ ở rơle
7UT613 cho k=4 thì φgh = 100, có nghĩa là với φ >100 sẽ không có lệnh cắt gửi đi.
Ta có đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong rơle 7UT613 :

                                                 I REF
                                        4        I REF >
                                        Tripping
                                             3


                                             2
                  Blocking
                                             1



        120        110       100            90             80   70  '0 ; 3I" )
                                                                               0


        Hình 4.7-Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế REF

 4.2.RƠLE SỐ SIPROTEC 7SJ621




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                       83              Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

 4.2.1.Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ621.
      Rơle 7SJ621 là rơle quá dòng điện do hãng SIEMENS chế tạo. Đây là thiết bị
hợp bộ tích hợp nhiều chức năng bảo vệ nhưng chức năng bảo vệ quá dòng là chức
năng chính được thiết kế để bảo vệ, điều khiển và giám sát một cách linh hoạt, tin
cậy các đưòng dây trên không, cáp, máy biến áp cỡ nhỏ, động cơ trong mạng điện
phân phối với các cấu trúc khác nhau : mạng hình tia, mạng có một nguồn cung cấp,
mạng kín vận hành hở…Ngoài ra chúng có thể được sử dụng như một bảo vệ dự
phòng cho các đường dây trong lưới truyền tải, máy biến áp công suất lớn, máy phát
và thanh cái…


 1.Các chức năng được tích hợp trong rơle 7SJ621.
     Bảo vệ quá dòng : 50; 50N; 51; 51N.
     Bảo vệ quá dòng có hướng : 67; 67N.
     Bảo vê điện áp : 27; 59.
     Bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch :46.
     Bảo vệ động cơ : gồm có bảo vệ khởi động động cơ và bảo vệ ngăn chặn
       khởi động lại :66.
    Bảo vệ tần số : 81O/U.
    Bảo vệ quá tải theo nguyên lý hình ảnh nhiệt : 49
    Bảo vệ chống chạm đất với độ nhạy cao.
    Bảo vệ chống chạm đất thoáng qua.
    Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt : 50BF.
    Tự động đóng lại một pha hay nhiều pha.
 Ngoài ra 7SJ621 còn có các chức năng khác như :
       -Liên tục tính toán và hiển thị thông số đo lường lên mặt trước của thiết bị
trong điều kiện bình thường cũng như sự cố.

       -Lưu giữ các thông tin, số liệu chi tiết về các sự cố, truyền đến trung tâm điều
khiển để phục vụ việc phân tích và xử lý sự cố. Thiết bị có thể lưu trữ tối đa 8 sự cố.

     -Thường xuyên giám sát các phần cứng cũng như phần mềm của rơle. Bất kể
một sự cố nhỏ nào cũng đưa ra tín hiệu cảnh báo, do đó rơle hoạt động với độ tin cậy
cao.
     -Các chức năng hỗ trợ như : Kiểm tra sự kết nối, xác định hướng, hiển thị các
trạng thái đầu vào đầu ra…
 2.Vấn đề truyền thông.



Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                    84                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

     -   Cổng giao tiếp trạm (PC port) : Cổng này đặt ở mặt trước của rơle sử dụng
         cho việc giao tiếp cục bộ với thiết bị qua máy tính cá nhân sử dụng phần
         mềm DIGSI4.
     -   Cổng dịch vụ (Service Port) : Người sử dụng có thể thực hiện giao tiếp từ xa
         qua Modem hoặc qua máy tính đặt tại trạm bằng việc sử dụng phần mềm
         DIGSI4. Cổng này có thể được sử để nối với bộ cảm ứng nhiệt sử dụng
         nguyên lý nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detector ).
     -   Cổng giao tiếp hệ thống : Cổng này đặt ở phía sau của rơle được sử dụng để
         kết nối với các trung tâm điều khiển, điều độ của hệ thống điện. Cổng này
         thực hiện giao thức chuẩn IEC 60870-3-103, hỗ trợ chuẩn RS232 và có thể
         kết nối bằng cáp sợi quang.
     -
  4.2.2Nguyên lý hoạt động chung của 7SJ621.
       Rơle số 7SJ621 được trang bị bộ vi xử lý 32 bit, thực hiện xử lý hoàn toàn
bằng tín hiệu số từ quá trình đo lường, lấy mẫu, số hoá các đại luợng đầu vào tương
tự đến việc xử lý tính toán và tạo ra các lệnh tín hiệu đầu ra.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   85                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                    MI                      IA              AD        C        AV



          Ia                                                A                              Error

                                                                                           Run
          Ib
                                                                                                             Status
          Ic                                                                            Out put relays
                                                                                        userprogammable

         In/I Ns


          Va                                                                             LEDs on the
                                                                                         front panel,
                                                                                         user-programmable
          Vb


          Vc
                                                                      C
                                                                                        Display on
                                                                                                             To PC
                                                                                     the front panel
   Vsym/3V o
                                                                                       Front
                                                                                                             To PC
                                                                                       PC Port


                                                                                       System serial
                                                                  D                                          To SCADA
                                                                                        interface


                                                                                         Rear                PC/Modem/
                                                   7    8   9                         Service Port           RTD-box
                     Operator
                                                   4    5   6
                   control panel
                                                  1     2   3                         Additional
                                                                                                             To RTD-box
                                                   .    0                             Port

                                     CRTL         ESC   ENTER
                                                                                         Time                DCF 77/
                                                                                     synchronization         IRIGB
                              Binary inputs, programmable

                     PS

                                   Power supply
         UauX



                              Hình 4.8- Sơ đồ khối của bảo vệ quá dòng 7SJ621


     -         Các đầu vào đo lường MI (Measured Inputs) chuyển và biến đổi các đại
               lượng dòng vào áp để phù hợp cho quá trình xử lý bên trong của thiết bị.
     -         Các đại lượng đầu vào tương tự đi tiếp đến bộ khuyếch đại IA bao gồm bộ
               lọc tín hiệu để phù hợp với tốc độ và băng thông của khối chuyển đổi tương
               tự-số A/D.
     -         Thiết bị chuyển đổi tương tự-số A/D gồm một bộ dồn kênh, một bộ chuyển
       đổi A/D, các môdun nhỏ để truyền tín hiệu số đến máy tính µC.
 Hệ thống vi xử lý µC thực hiện các nhiệm vụ sau :
    + Lọc và chuẩn hoá các tín hiệu nhận được.
    +Liên tục tính toán các đại lượng đo lường.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                                86                    Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

        +Kiểm soát các giá trị giới hạn và thứ tự thời gian.
        +Điều khiển các tín hiệu cho các chức năng logic
        +Đưa ra các lệnh đóng ngắt.
      +Lưu giữ các thông báo, thông tin sự cố và các giá trị sự cố để phân tích.
      +Quản lý hệ thống điều hành và các chức năng giao tiếp như ghi dữ liệu, đồng
hồ thời gian thực,…
  Bộ vi xử lý µC có thể nhận được và phát đi các tín hiệu thông qua các cổng vào ra
nhị phân. Các tín hiệu đầu vào đã được xử lý được đưa tới các thiết bị đóng cắt và
hiển thị các thông tin liên quan đến các trạng thái, hiện tượng, các giá trị đo lường và
tình trạng của thiết bị qua các đèn LED và màn hình hiển thị LCD ở mặt trước của
rơle.


 4.2.3.Một số thông số kỹ thuật của rơle 7SJ621
   1.Mạch đầu vào.

        -    Dòng danh định : Iđm = 1A hoặc 5A (có thể lựa chọn được).
        -    Điện áp danh định : 100-225V (có thể lựa chọn được).
        -    Dòng điện chạm đất có độ nhạy cao :INs ≤ 1,6A
        -    Tần số danh định :fđm = 50Hz; 60Hz; 16,5Hz.
        -    Công suất tiêu thụ :
            +VớI Iđm = 1A :Công suất là 0,05VA
            +VớI Iđm = 5A :Công suất là 0,3VA
         +VớI Iđm = 0,1A :Công suất là 0,05VA
        - Khả năng quá tải về nhiệt :
                 Theo giá trị dòng xung kích :
                 +Dòng trong nửa chu kỳ : 250xIđm
                Theo nhiệt độ (trị hiệu dụng) :
                 +Dòng trong 1sec :100xIđm
                 +Dòng trong 10sec :30xIđm
                 +Dòng lâu dài cho phép :4xIđm
        -    Khả năng quá tải về dòng điện cho đầu vào chống chạm đất có độ nhạy cao :
                 Theo nhiệt độ (trị hiệu dụng) :
                 +Dòng trong 1sec :300A
                  +Dòng trong 10sec :100A
                  +Dòng lâu dài cho phép :15A
                 Theo giá trị dòng xung kích :750A trong ½ chu kỳ


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                         87               Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

   2.Điện áp cung cấp một chiều :

         Điện áp 1 chiều danh định      24/48V        60/100/125V     110/125/220/250V
         Dải thay đổi cho phép          1958V           48150V         88300V
 -Công suất tiêu thụ (5-7)W
   3.Các đầu vào nhị phân.

     -     8 đầu vào.
     -     Điện áp điều khiển :24 ÷250 V (DC)
     -     Dòng tiêu thụ :1,8mA
     -     Điện áp lớn nhất cho phép :300V (DC)
   4.Đầu ra nhị phân.

 -Lệnh, hiển thị, cảnh báo : Có 8 tiếp điểm. Mỗi tiếp điểm cắt với trạng thái thường
hở NO có thể chuyển đổi được, một tiếp điểm cảnh báo với trạng thái thường hở NO
hoặc thường đóng NC (không thể chuyển đổi được).
 -Khả năng đóng cắt:
     + Đóng : 1000W/VA
     +Cắt : 30W/VA
 -Điện áp đóng cắt : 250V.
 -Dòng điện cho phép : 30A trong 1sec, 5A không hạn chế về thời gian.
  4.2.4.Cách chỉnh định và cài đặt các thông số cho rơle 7SJ621.
      Việc cài đặt các thông số, chức năng bảo vệ và chỉnh định các chức năng đó
trong rơle 7SJ621 được thực hiện theo hai cách sau:
      - Bằng bàn phím (keyboard) ở mặt trước của rơle.
      - Bằng phần mềm điều khiền rơle DIGSI4 cài đặt trên máy tính thông qua các
         cổng giao tiếp.
  Rơle của hãng SIEMENS thường tổ chức các thông số trạng thái và chức năng bảo
vệ theo địa chỉ, tức là đối với một chức năng, thông số cụ thể sẽ ứng với một địa chỉ
nhất định. Mỗi địa chỉ thường có các lựa chọn để cài đặt.
  Ví dụ khi ta cần bật chức năng quá dòng ta phải vào địa chỉ 1201 và lựa chọn giá
trị ON. Nội dung cụ thể :


 Địa chỉ       Tên chỉnh định     Cài đặt theo yêu cầu    Đặt trước   Nội dung
 1201          50/51 overcur      ON                      ON          Bật chức năng
                                  OFF                                 bảo vệ quá dòng
     Bảng 4.2- Ví dụ về việc chỉnh định các chức năng bảo vệ trong rơle 7SJ621


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                      88                   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP           THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

 4.2.5.Chức năng bảo vệ quá dòng trong rơle 7SJ621.
      Bảo vệ quá dòng là chức năng bảo vệ chính trong rơle 7SJ621 bao gồm các
chức năng bảo vệ sau :

    -   50: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh, có trễ hoặc không trễ.
    -   50N: Bảơ vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh, có trễ hoặc không trễ.
    -   51: Bảo vệ quá dòng với đặc tính tác động độc lập hay phụ thuộc
    -   51N: Bảo vệ quá dòng thứ tự không với đặc tính thời gian tác động độc lập
        hay phụ thuộc.
    -   67: Bảo vệ quá dòng có hướng.
    -   Mỗi chức năng bảo vệ có 3 đường đặc tính khác nhau. Các đặc tính có thể
        sử dụng độc lập với nhau hoặc tổ hợp theo yêu cầu của người sử dụng. Gồm
        2 đặc tính thời gian độc lập và thời gian phụ thuộc.
    -   Hãm bằng sóng hài bậc 2.




    Đặc tính dốc bình thường                        Đặc tính rất dốc




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                89                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA




         Đặc tính cực dốc
                                                                   0,14
     -    Đặc tính dốc bình thường (Normal inverse) : t                0,02
                                                                                     Tp (sec)
                                                                I 
                                                                             1
                                                                Ip 
                                                    13,5
     -    Đặc tính rất dốc (Very inverse) : t            Tp (sec)
                                                   I 
                                                    1
                                                   Ip 
                                                          80
     -    Đặc tính cực dốc (extremely inverse): t         2
                                                                    Tp (sec)
                                                        I 
                                                         1
                                                        Ip 
         Trong đó :

 +τ - Thời gian tác động của bảo vệ, sec.
 +Ip - Dòng điện khởi động của bảo vệ, kA.
 +I – Dòng điện sự cố, kA.
 +Tp- Bội số thời gian đặt, sec.


 4.2.6.Chức năng bảo vệ quá dòng có hướng trong rơle 7SJ621.
 + 3 đặc tính bảo vệ quá dòng có hướng theo dòng pha hoặc dòng thứ tự không hoạt
động đồng thời với bảo vệ quá dòng không có hướng. Giá trị đặt và thời gian trễ của
bảo vệ có hướng độc lập với đặc tính quá dòng không có hướng.
 + Xác định hướng sự cố được tính toán cho pha được chọn riêng độc lập với các
dòng sự cố pha, chạm đất thứ tự không và dòng điện sự cố tổng.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                       90                           Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

  + Đặc tính quá dòng có hướng 67-1, 67-2 luôn tác động vói đặc tính thời gian độc
lập, đặc tính thứ 3 của 67-TOC tác động theo đặc tính thời gian tỉ lệ nghịch.


 4.2.7.Chức năng bảo vệ quá tải trong rơle 7SJ621.
     Rơle 7SJ621 cung cấp 2 phương pháp bảo vệ chống quá tải cho người dùng lựa
chọn.
     - Sử dụng nguyên lý hình ảnh nhiệt theo tiêu chuẩn IEC 60255-8. Đây là
        phương pháp cổ điển, dễ cài đặt.
     - Phương pháp cài đặt theo nhiệt độ điểm nóng (hot spot) và tỉ lệ già hoá
        (ageing rate) theo tiêu chuẩn IEC 60354. Người sử dụng có thể đặt đến 12
        điểm đo ở trong đối tượng được bảo vệ qua 1 hoặc 2 hộp RTD (Resistance
        Temperature Detector) nối với nhau. RTD – Box 7XV566 có thể sử dụng để
        thu nhiệt độ của điểm lớn nhất, nó chuyển giá trị nhiệt độ sang tín hiệu số và
        gửi chúng đến cổng hiển thị của thiết bị 7SJ621. Thiết bị tính toán nhiệt độ
        của điểm nóng từ những dữ liệu này và chỉnh định đặc tính tỉ lệ. Khi
        ngưỡng đặt của bảo vệ bị vượt quá, tín hiệu ngắt hoặc cảnh báo được phát
        ra. Phương pháp này đòi hỏi phải có thông tin đầy đủ của đối tượng được
         bảo vệ: đặc tính nhiệt độ của đối tượng, phương thức làm mát.
        Ta sẽ sử dụng phương thức bảo vệ thứ nhất. Chức năng bảo vệ quá tải theo
hình ảnh nhiệt chỉ cài đặt cho một phía của đối tượng được bảo vệ, đối với MBA lực
thì cài đặt ở phía không có đầu điều chỉnh phân chia điện áp. Rơle sẽ tính độ tăng
nhiệt độ của MBA theo phương trình sau:

                                                       2
                                 d 1    1  I 
                                    .  . 
                                 dt       k.I N 
                                                   
   Trong đó :

       - :Độ chênh lệch nhiệt độ tại thời điểm đang xét so sánh nhiệt độ tăng cao
nhất có thể đuợc  end khi mà dòng điện đạt tới trị số lớn nhất cho phép Imax= K.IN
- : Hằng số nhiệt độ.
- I: Dòng điện chạy qua cuộn dây MBA (giá trị hiệu dụng) bị giới hạn bởi Imax=K.IN.
- IN: Dòng điện danh định của cuộn dây được bảo vệ
- k: Hệ số đặc trưng cho dòng điện lớn nhất cho phép.
      Khi độ tăng nhiệt độ θ đạt đến ngưỡng cảnh báo θalarm < θend thì tín hiệu cảnh
báo được đưa ra nhằm mục đích giảm phụ tải nếu có thể. Khi θ đạt đến ngưỡng cao
nhất có thể được θend thì MBA sẽ được ngắt ra khỏi luới điện.Rơle 7SJ621 cho phép


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                    91                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

chỉ đặt chế độ cảnh báo (Alarm only) khi đó θ đạt tới θend thì chỉ có tín hiệu cảnh
báo được đưa ra (không có tín hiệu cắt).
    Ngoài chức năng cảnh báo theo nhiệt độ như trên, 7SJ621 còn chống quá tải theo
dòng tức thời khi dòng điện đạt ngưỡng cảnh báo Ialarm thì tín hiệu cảnh báo cũng
được đưa ra cho dù độ tăng nhiệt độ θ chưa đạt tới ngưỡng cảnh báo và cắt.
   Chức năng chống quá tải có thể được khoá trong trường hợp cần thiết thông qua
đầu vào nhị phân.
   Chức năng bảo vệ quá tải theo nguyên lý hình ảnh nhiệt trong rơle 7SJ621 có thể
được sử dụng như chức năng bảo vệ dự phòng cho 3 phía của MBA.


  4.2.8.Chức năng chống hư hỏng máy cắt 50BF trong rơle 7SJ621.
       Máy cắt là phần tử thừa hành cuối cùng trong hệ thống bảo vệ, có nhiệm vụ
cách ly phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Giá thành máy cắt thường rất cao (gấp
nhiều lần so với rơle bảo vệ), việc lắp đặt máy cắt dự phòng là không kinh tế. Nếu
máy cắt từ chối tác động thì hệ thống bảo vệ dự phòng phải tác động cắt tất cả các
máy cắt lân cận với chỗ hư hỏng nhằm loại trừ dòng ngắn mạch đến chỗ sự cố.Hệ
thống bảo vệ này được gọi là hệ thống bảo vệ dự phòng chống máy cắt hư hỏng
(50BF).

   Rơle 7SJ621 cũng tích hợp chức năng chống hư hỏng máy cắt và hoạt động theo
nguyên lý sau:

    +Khi bảo vệ chính phát tín hiệu cắt đến máy cắt thì bộ đếm thời gian của bảo vệ
50BF (T-BF) sẽ khởi động. T-BF vẫn tiếp tục làm việc khi tồn tại tín hiệu cắt dòng
sự cố. Nếu máy cắt từ chối lệnh cắt (máy cắt bị hỏng) và bộ đếm thời gian T-BF đạt
tới ngưỡng thời gian đặt trước thì bảo vệ 50BF sẽ phát tín hiệu đi cắt các máy cắt
liền kề để loại trừ sự cố.

   + Bảo vệ 50BF có thể khởi động theo 2 cách : Từ các tín hiệu ngắt của các chức
năng bảo vệ bên trong 7SJ7621 hoặc các tín hiệu ngắt bên ngoài qua các đầu vào nhị
phân.

   4.3.BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT PHÍA 35kV.

      Trong trường hợp phía hạ áp 35kV có xảy ra sự cố chạm đất thì dòng ngắn
mạch rất nhỏ, khi đó ta phải dùng thêm rơle 7RW60 có chức năng chống quá áp thứ
tự không (59N).




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                  92                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

      Khi đó phía thứ cấp của BU nối tam giác hở để thu được điện áp thứ tự không.
Chỉnh định các thông số của rơle :

     -   Điện áp khởi động : Uokđ = (0,1÷0,2)UđmtcBU

   Ta chọn Uokđ = 0,15.UđmtcBU =0,15.100 = 15V

   Trong đó UđmtcBU là điện áp định mức phía thứ cấp của BU.

     -   Thời gian tác động : Bảo vệ tác động tức thời, đưa tín hiệu cảnh báo đi kích
         hoạt chuông, còi, đèn báo.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   93                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                       PHẦN V
   TÍNH TOÁN CÁC GIÁ TRỊ CHỈNH ĐỊNH VÀ CÀI ĐẶT CHO
                        RƠLE



5.1.CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP.
5.3.1.Thông số kỹ thuật của MBA tự ngẫu của trạm:
Máy biến áp tự ngẫu có các thông số kỹ thuật được cho như trong bảng 5.1 sau:
                  Bảng 5.1- Thông số kỹ thuật của MBA tự ngẫu
                   Cấp điện áp
                                         220 kV         110 kV          35 kV
 Các thông số
 Công suất danh định, SđmMVA               125            125            45

 Điện áp danh định, Uđm, kV                230            121            35

 Dòng điện danh định, Iđm, A               314            596            702

 Tổ đấu dây.                               Y0             Y0             -11

 Tỷ số biến dòng.                         500/1         1000/1          1000/1

 Số nấc điều chỉnh điện áp                        16 nấc: ± 8 x 1,25%

 Điện áp cực đại Umax (kV)                 253           133,1            35

 Điện áp cực tiểu Umin (kV)                207           108,9            35

 Điện áp đặt Uđ (kV)
               .                          227,7          119,79           35
 Uđ = 2.


5.1.2.Khai báo thông số MBA.
   Việc chỉnh định các thông số cài đặt cho từng chức năng được thực hiện trong các
khối chức năng tương ứng. Trong mỗi khối, các thông số có thể chỉnh định bằng
cách bấm các phím trên bề mặt rơle.
   Từ những thông số danh định của MBA, rơle tự động tính toán để thích ứng với tổ
đấu dây và dòng danh định của các cuộn dây theo công thức đã lập sẵn, rơle cần
những thông số sau cho mỗi cuộn dây :
  - Công suất danh định Sđm (MVA).
  - Điện áp danh định Uđm (kV).


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                 94                    Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

  - Dòng điện danh định Iđm (A).
  - Tổ đấu dây.
  - MBA có điều chỉnh điện áp dưới tải thì không cần khai báo điện áp danh định
mà chỉ cần khai báo điện áp đặt Uđ.
  Các thông số của MBA được khai báo cho rơle như trong bảng sau:
                   Bảng 5.2 – Các thông số cài đặt cho máy biến áp
 Địa chỉ      Các lựa chọn          Cài đặt                    Nội dung
  311          0,4÷800kV             230                   Điện áp phía cao
  312        0,2÷5000MVA             125                Công suất cuộn cao áp
  313         Solid Earthed      Solid Earthed        Trung tính nối đất trực tiếp
                Isolated
                   Y
  314              D                  Y                  Cuộn cao áp nối sao
                   Z
  321          0,4÷800kV             121                Điện áp phía trung áp
  322        0,2÷5000MVA             125               Công suất cuộn trung áp
              Solid Earthed      Solid Earthed        Trung tính nối đất trực tiếp
  323           Isolated
                   Y
  324              D                  Y                 Cuộn trung áp nối sao
                   Z
  331          0,4÷800kV              35                  Điện áp phía hạ áp
  332        0,2÷5000MVA              45               Công suất cuộn trung áp
  333         Solid Earthed        Isolated              Trung tính cách đất
                Isolated
                   Y
  334              D                  D                Cuộn hạ áp nối tam giác
                   Z
  335             0÷11                11                      Tổ đấu dây
  372         1÷100000A              314           Dòng điện làm việc phía cao áp
  373         1÷100000A              596           Dòng điện làm việc phía trung áp
  374         1÷100000A              702            Dòng điện làm việc phía hạ áp


 5.2.CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT CHO BẢO VỆ SO LỆCH CÓ HÃM 7UT613.
Đặc tính khởi động của rơle so lệch 7UT613 như sau :


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   95                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA




       Hình 5.1. Đặc tính tác động - chức năng bảo vệ so lệch của 7UT613
- Đoạn a : Biểu thị giá trị dòng điện khởi động ngưỡng thấp của rơle so lệch ISL>
(xác định theo dòng không cân bằng Ikcb trong chế độ làm việc bình thường - chủ yếu
là dòng từ hoá của MBA).
       ISL> = (0,1  0,5).I/In0 . Ta chọn ISL> = 0,2.I/In0.
- Đoạn b : Đặc trưng cho độ hãm thấp, tương ứng với dòng ngắn mạch có trị số
không lớn lắm (ngắn mạch phía ngoài); có kể đến sai số của chính rơle, của máy biến
dòng và sai số do việc điều áp dưới tải gây nên.
       Đoạn b xác định theo độ dốc  1 có : tg  1 = 0,1  0,5. Theo kinh nghiệm, ta
chọn tg  1 = 0,25.
- Đoạn c : Đặc trưng cho độ hãm cao, tương ứng với dòng ngắn mạch lớn, có kể đến
sai số do sự bão hoà của các máy biến dòng.
       Đoạn c xác định theo độ dốc  2 có : tg  2 = 0,3  0,75. Theo kinh nghiệm, ta
chọn tg  2 = 0,5 và dòng điện ICS = 2,5.
- Đoạn d : Biểu thị giá trị dòng khởi động so lệch ngưỡng cao, ISL>>. Khi dòng điện
so lệch vượt quá ngưỡng này thì rơle so lệch lập tức tác động, không phụ thuộc vào
dòng hãm.
      Ngưỡng này thường được chỉnh định ở mức khi có ngắn mạch đầu cực máy
                                   1
biến áp. Ta có :      ISL>> =
                                U N min %
Trong đó
      UNmin% = Min (UC-TN%; UC-HN%; UT-HN%)
              = Min (10,78%; 32,72%;20,35%)        = 10,78 (%).

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                   96                  Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA


Thay số :                ISL>> =
                                       %
                                           =       . 100 = 9,28
                                               ,
       Theo khuyến cáo của nhà sản xuất, ta chọn giá trị chỉnh định cao hơn 20% so
với giá trị tính toán ở trên.
                           ISL>> = kat. 9,28 = 1,2.9,28 = 11,14.
Vậy chọn : ISL>> = 11,5.
- Miền hãm bổ sung :
Miền này được giới hạn bởi đường đặc tính b, trục IH* và đường IHBS = 7.
* Các thông số cài đặt cho rơle 7UT613 được cho trong bảng 5.3 sau :
                                    Bảng 5.3

Địa chỉ         Hiển thị           Các lựa chọn          Cài đặt           Nội dung

                                   OFF
                                                                     Bật chức năng bảo vệ
                                   ON
 1201       DIF. PROT                                      ON              so lệch.
                                   Block relay for-
                                                                             (87)
                                   trip commands.
                                   OFF                                Hãm bằng sóng hài
 1206       INRUSH 2.HARM                                  ON
                                   ON                                     bậc hai.
                                                                      Dòng so lệch mức
 1221       I-DIFF>                0,05 …2,00 I/In0     0,2.I/In0
                                                                           thấp, ISL>
                                   0,00 …60,00                       Thời gian trễ của cấp
1226A       T I-DIFF>                                   0,00 sec
                                       sec;                                 ISL>
                                                                      Dòng tác động mức
 1231       I-DIFF>>               0,5 … 35,0 I/In0     11,5 I/In0
                                                                          cao, ISL>>
                                   0,00 …60,00                       Thời gian trễ của cấp
1236A       T I-DIFF>>                                  0,00 sec
                                       sec;                                 ISL>>
1241A       SLOPE 1                0,10…0,50              0,25         Độ dốc đặc tính b
                                                                      Điểm cơ sở của đặc
1242A       BASE POINT 1           0,00…2,00 I/In0      0,00 I/In0
                                                                            tính b
1243A       SLOPE 2                0,25…0,95              0,50         Độ dốc đặc tính c
                                                                     Điểm cơ sở của đoạn
1244A       BASE POINT 2           0,00…10,00I/In0      2,50 I/In0
                                                                          đặc tính c
                                                                     Ngưỡng cho phép hãm
1261A       I-ADD ON STAB          2,00…15,00I/In0       7 I/In0
                                                                       bổ sung tác động.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                        97                 Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                     THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA


                                                                           Tỷ lệ thành phần hài
1271        2. HARMONIC                 10…80 %                15 %
                                                                                  bậc hai.
                                        OFF                               Bật chức năng bảo vệ
1301        REF PROT                    ON                     ON         chống chạm đất.
                                        Block relay                             (87N)
1311        I-REF>                      0,05...2,00I/InS     0,2. I/In0        Dòng khởi động
                                        0,00...60,00
1312A       T I-REF>                                         0,00 sec            Thời gian trễ
                                            sec; 
1313A       SLOPE                       0,00...0,95            0,00                Độ dốc
                         ON
            THERMAL.OVER OFF                                              Bật chức năng chống
4201                                                           ON
            -LOAD        Block relay                                             quá tải
                         Alarm Only
4202        K - FACTOR                  0,10… 4,00             1,10             Hệ số quá tải K
            TIME
4203                                    1,0…999,9 min       100,0 min     Hằng số thời gian.
            CONSTANT
                                                                              Cảnh báo trạng thái
2704        ©     ALARM                 50,00…100 %            90 %
                                                                                    nhiệt.
2705        I         ALARM             0,10 … 4,00 IN       1,00 I/In          Dòng cảnh báo


5.3 - CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT CHO BẢO VỆ QUÁ DÒNG - 7SJ621.
       Để tiến hành cài đặt cho rơle quá dòng có hướng 7SJ621, ta cần tính toán các
thông số cài đặt cho bảo vệ.
5.3.1. Chức năng bảo vệ quá dòng pha có hướng (67).
      Để chỉnh định cho chức năng này, ta cần quan tâm đến hai thông số : dòng
khởi động Ikđ và thời gian đặt cho rơle tRL.
* Dòng khởi động đặt cho rơle :
            Ikđ = Kcđ. Idđ BA , (A)
Trong đó :  Kcđ : là hệ số chỉnh định, thường chọn Kcđ = 1,6.
           IđmBA : là dòng danh định của máy biến áp.
Dòng khởi động đặt cho rơle trong đơn vị tương đối là :
                          đ
        I*kđ (67) =           ; với IdđscBI là dòng danh định sơ cấp của BI
                      đ




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                            98                     Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                                THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

1) Phía 220kV.
Dòng khởi động phía 220kV :
       Ikđ 220 (67) = Kcđ. Idđ BA = 1,6. 314 = 502,4 (A).
Dòng khởi động đặt cho rơle :
                        đ           (       )       ,
       I*Kđ RL (67) =                           =         = 1,01
                            đ
2) Phía 110kV.
Dòng khởi động phía 110kV :
       Ikđ 110 (67) = Kcđ. Idđ BA = 1,6. 596 = 953,6 (A)
Dòng khởi động đặt cho rơle :
                        đ           (       )       ,
       I*Kđ RL (67) =                           =         = 0,95
                            đ

3) Phía 35kV.
Dòng khởi động phía 35kV :
       Ikđ 35 (67) = Kcđ. Idđ BA = 1,6. 702 = 1123,2(A).
Dòng khởi động đặt cho rơle :
                        đ       (       )               , ,
       I*Kđ RL (67) =                       =                 = 1,12
                            đ

* Thời gian đặt cho rơle - tRL.
      Ta thường sử dụng đặc tính thời gian quá dòng độc lập để phối hợp với bảo
vệ đường dây bên ngoài trạm.
       Giả sử thời gian cắt của các bảo vệ đường dây ngoài trạm (ở cả 3 phía cao,
trung và hạ) là tĐD = 1 (s); với  t = 0,3 (s), thời gian tác động của các bảo vệ ở cả ba
phía cao, trung và hạ của máy biến áp là :
  tRL(35) = tĐD +  t = 1 + 0,3 = 1,3 (s).
  tRL(110) = max{tRL(35) ; tĐD(220)}+  t = max{1,3; 1}+ 0,3 = 1,3 + 0,3 = 1,6 (s).
  tRL(220) = max{tRL(35) ; tĐD(110)}+  t = max{1,3; 1}+ 0,3 = 1,3 + 0,3 = 1,6 (s).
5.3.2. Chức năng bảo vệ quá dòng TTK có hướng (67N).
Dòng điện khởi động của bảo vệ này được chọn theo điều kiện :
           Ikđ (67N) = (0,2  0,3). IdđSCBI ; (A)
Trong đó : IdđSCBI là dòng danh định phía sơ cấp của BI.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                            99   Trường ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP              THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

          Ta chọn Ikđ (67N) = 0,2 IdđSCBI ; (A)
Chức năng này chỉ đặt cho bảo vệ quá dòng ở 2 phía cao và trung áp của MBA:
          Ikđ220 (67N) = 0,2. IdđSCBI = 0,2. 500 = 100 (A).
          Ikđ110 (67N) = 0,2. IdđSCBI = 0,2.1000 = 200 (A).
       Ta cũng sử dụng đặc tính thời gian độc lập cho chức năng 67N và thời gian
tác động của bảo vệ được chọn như chức năng 67.
* Các thông số cài đặt cho rơle 7SJ621 phía 220kV được cho trong bảng 543 sau :
                                        Bảng 5.4

Địa chỉ        Hiển thị         Các lựa chọn            Cài đặt        Nội dung

                                                                  Đặt dòng khởi động
 1212     I>                  0,05…25,00. IN       1,01I/In
                                                                    chức năng (67).
                              FORWARDS             FORWARDS        Chỉnh định hướng
 1222     DIREC. I >
                              REVERSE                             t/đ - chức năng (67)
                                                                   Thời gian tác động
 1224     T - I > . DIREC 0,00..60,00 s,          1,60 s
                                                                    chức năng (67)
                                                                  Đặt dòng khởi động
 1512     IE>                  0,05…25,00. IN      0,2 I/In
                                                                   chức năng (67N).
                                                                   Chỉnh định hướng
                              FORWARDS             FORWARDS
 1522     DIREC . I E >                                             t/đ - chức năng
                              REVERSE
                                                                          (67N)
                                                                  Thời gian tác động -
 1524     T - I E > DIR.       0,00..60,00 s,     1,60 s
                                                                   chức năng (67N)
                              ON                                  Bật chức năng chống
 3901     B / F PROT                               ON
                              OFF                                   hư hỏng máy cắt
                                                                  Dòng khởi động
 3902     I> B/F              0,10…4,00 I/In       0,20 I/In
                                                                  chức năng 50BF
                                                                   Thời gian trễ của
 3903     T- B/F              0,06 … 60,00 s       0,25 s
                                                                        50BF.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                       100               Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP            THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

* Các thông số cài đặt cho rơle 7SJ621 phía 110kV được cho trong bảng 5.5 sau :
                                     Bảng 5.5

Địa chỉ        Hiển thị      Các lựa chọn            Cài đặt         Nội dung

                                                                Đặt dòng khởi động
1212      I>                0,05…25,00. IN      0,95I/In
                                                                 chức năng (67).
                            FORWARDS            FORWARDS       Chỉnh định hướng t/đ
1222      DIREC. I >
                            REVERSE                              - chức năng (67)
                                                                Thời gian tác động
1224      T - I > . DIREC   0,00..60,00 s,     1,60 s
                                                                  chức năng (67)
                                                                Đặt dòng khởi động
1512      IE>               0,05…25,00. IN      0,2 I/In
                                                                 chức năng (67N).
                            FORWARDS            FORWARDS       Chỉnh định hướng t/đ
1522      DIREC . I E >
                            REVERSE                              - chức năng 67N
                                                                Thời gian tác động -
1524      T - I E > DIR.    0,00..60,00 s,     1,60 s
                                                                 chức năng (67N)
                            ON                                 Bật chức năng chống
3901      B / F PROT                            ON
                            OFF                                hư hỏng MC
                                                               Dòng khởi động chức
3902      I> B/F            0,10…4,00 I/In      0,20 I/In
                                                               năng 50BF
                                                                 Thời gian trễ của
3903      T- B/F            0,06 … 60,00 s      0,25 s
                                                                      50BF.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                    101               Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP           THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

* Các thông số cài đặt cho rơle 7SJ621 phía 35kV được cho trong bảng 5.6 sau :
                                    Bảng 5.6

Địa chỉ        Hiển thị       Các lựa chọn         Cài đặt          Nội dung

                                  ON                            Bật chức năng quá
 1201     O/C . PHASES                               ON
                                  OFF                               dòng pha.
                                                               Đặt dòng khởi động
 1212     I>                 0,05…25,00. IN        1,12 I/In
                                                                chức năng (67).
                                                                Thời gian tác động
 1213     T-I>               0,00..60,00 s,        1,0 s
                                                                  chức năng (67)
                                  ON                           Bật chức năng chống
 3901     B / F PROT                                 ON
                                  OFF                            hư hỏng máy cắt
                                                               Dòng khởi động chức
 3902     I> B/F             0,10…4,00 I/In        0,20 I/In
                                                               năng 50BF
                                                                 Thời gian trễ của
 3903     T- B/F             0,06 … 60,00 s         0,25 s
                                                                      50BF.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                  102                 Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                  THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

                      PHẦN IV
   KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE

6.1- BẢO VỆ SO LỆCH CÓ HÃM (87T)
       Để đảm bảo bảo vệ không tác động khi có ngắn mạch ngoài, ta phải loại bỏ
thành phần thứ tự không (I0) trước khi đưa vào so sánh.
6.1.1. Ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ.
       Theo nguyên lý đo lường của rơle so lệch 7UT613, dòng so lệch trong trường
hợp này có giá trị bằng 0. Tuy nhiên, trong thực tế rơle đo được dòng không cân
bằng trong trường hợp này gồm 2 thành phần :
       ISL = Ikcbtt = Ikcb(fi) + Ikcb(  Uđc)

    ISL = (kkcb.k đn.fi +  U).INngmax

Trong đó :
      - kkcb : là hệ số có kể đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ của dòng
ngắn mạch trong quá trình quá độ, kkcb = 1.
      - kđn : là hệ số đồng nhất của các BI, kđn = 1.
      - fi : là sai số tương đối cho phép của BI, fi = 0,1.
       - U : là phạm vi điều chỉnh điện áp ở phía có đầu điều chỉnh điện áp.
                            ,
               U =             .100% = 10%
       - INngmax : là dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất.
Vậy ta có :
       ISL = (kkcb.k đn.fi +  U).INngmax = (1.1.0,1 + 0,1). INngmax = 0,2.INngmax.
1.Ngắn mạch phía 220kV (Tại N1) :
Tra bảng kết quả tính toán ngắn mạch 2.1.1 và 2.1.2 -Trang 30-31 ; ta có :
      INngmax = 5,587.
Độ lớn dòng so lệch :
      ISL = 0,2. INngmax = 0,2.5,587 = 1,12
Độ lớn dòng hãm thực tế :
      IH = I1 + I2 = 2. INngmax = 2.5,587 = 11,174.
 Điểm N1 (1,12 ; 11,174).
Độ lớn dòng hãm tính toán :
                                      ,
       IHtt = 2,5 +        = 2,5 +            = 4,74
                                          ,


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                            103                Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                      THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

Hệ số an toàn :
                              ,
       Kat =      =                = 2,36
                              ,

2.Ngắn mạch phía 110kV (Tại N2) :
Tra bảng kết quả tính toán ngắn mạch 2.1.1 và 2.1.2 -Trang 30-31 ; ta có :
      INngmax = 3,436.
Độ lớn dòng so lệch :
      ISL = 0,2. INngmax = 0,2.3,436 = 0,69
Độ lớn dòng hãm thực tế :
      IH = I1 + I2 = 2. INngmax = 2.3,436 = 6,872.

 Điểm N2 (0,69 ; 6,872).
Độ lớn dòng hãm tính toán :
                          ,
       IHtt =     =               = 2,76
                          ,
Hệ số an toàn :
                      .
       Kat =      =               = 2,49
                          ,

3.Ngắn mạch phía 35 kV (Tại N3) :
Tra bảng kết quả tính toán ngắn mạch 2.1.1 và 2.1.2 -Trang 30-30 ; ta có :
      INngmax = 3,333.
Độ lớn dòng so lệch :
      ISL = 0,2. INngmax = 0,2.3,333= 0,67
Độ lớn dòng hãm thực tế :
      IH = I1 + I2 = 2. INngmax = 2.3,333 = 6,666.
 Điểm N3 (0,67 ; 6,666).
Độ lớn dòng hãm tính toán :
                          ,
       IHtt =     =               = 2,68
                          ,
Hệ số an toàn :
                      ,
       Kat =      =               = 2,49
                          ,


  Ta có bảng kết quả tính hệ số an toàn khi ngắn mạch ngoài như sau :




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                      104               Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                        THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

     Thông số                    ISL                        IH            IHtt              Kat
Điểm NM
         N1                      1,12                   11,174           4,74               2,36
         N2                      0,69                   6,872            2,76               2,49
         N3                      0,67                   6,666            2,68               2,49
          Đặc tính hãm khi có ngắn mạch ngoài tại N1, N2, N3 :



   12

   11
   10
     9
     8

     7
     6

     5
     4
     3
     2
                                                                 N1
     1                                      N3 N2

     0
              1    2     3   4     5    6     7     8   9   10 11 12 13 14 15 16 17 18 19




              Hình 5.1 - Đặc tính hãm của rơle khi có ngắn mạch ngoài.

Kết luận :
       Điểm làm việc khi có sự cố ngoài rơi vào vùng hãm nên rơle sẽ không tác
động sai. Độ nhạy an toàn hãm đều đạt yêu cầu.
6.1.2. Ngắn mạch trong vùng bảo vệ.
   Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng điện so lệch (ISL) luôn bằng
 dòng hãm (IH), do đó theo lý thuyết rơle luôn tác động.
      Kiểm tra sự làm việc của rơle, ta sẽ kiểm tra độ nhạy :
                  Kn =

Trong đó : ISLtt : là dòng so lệch tính toán (dựa trên đặc tính làm việc của rơle).


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                      105              Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                      THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

  1.Ngắn mạch phía 220kV (Tại N1’) :
Tra bảng 2.2.1 - Trang 60 ; ta xác định được dòng so lệch trong vùng bé nhất :
      IBI1 = 11,548
      IBI2 = 2,849
      IBI3 = 0.
Dòng so lệch :
      ISL1 = IH1 = IBI1 + IBI2 = 11,548 + 2,849= 14,397

 Điểm N1’ (14,397; 14,397).
Dòng so lệch tính toán :
      ISLtt1 = (ISL1 - 2,5).tgα2 = (14,397 - 2,5).0,5 = 5,949.
Độ nhạy của bảo vệ :
                                 ,
       Kn1 =         =                = 2,42.
                             ,

  2.Ngắn mạch phía 110 kV (Tại N2’) :
Tra bảng 2.2.1 - Trang 60 ; ta xác định được dòng so lệch trong vùng bé nhất :
      IBI1 = 4,398
      IBI2 = 4,468
      IBI3 = 0.
Dòng so lệch :
      ISL2 = IH2 = IBI1 + IBI2 = 4,398 + 4,468 = 8,866.

 Điểm N2’ (8,866 ;8,866).
Dòng so lệch tính toán :
      ISLtt2 = (ISL2 - 2,5). tgα2 = (8,866 - 2,5).0,5 = 3,183.
Độ nhạy của bảo vệ :
                         ,
       Kn2 =         =               = 2,79.
                         ,

  3.Ngắn mạch phía 35 kV (Tại N3’) :
Tra bảng 2.2.2 - Trang 61 ; ta xác định được dòng so lệch trong vùng bé nhất :
      IBI1 = 1,386
      IBI2 = 0,98
      IBI3 = 0.
Dòng so lệch :
      ISL3 = IH3 = IBI1 + IBI2 = 1,386 + 0,98 = 2,366

 Điểm N3’ (2,366 ; 2,366).


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                      106               Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                             THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

Dòng so lệch tính toán :
      ISLtt3 = ISL3. tgα1 = 2,366. 0,25 = 0,592
Độ nhạy của bảo vệ :
                               ,
       Kn3 =            =                = 4,0.
                               ,
Ta có bảng kết quả tính toán hệ số độ nhạy khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ :
     Thông số                      ISL                        IH                 IHtt                Kat
Điểm NM
      N1’                    14,397                       14,397                5,949             2,42
      N2’                    8,866                        8,866                 3,183             2,79
      N3’                    2,366                        2,366                 0,592                4,0


       Đặc tính hãm khi có ngắn mạch trong tại N1’, N2’, N3’ :


                                                                               N1’
            14
            13
            12

            11
            10
             9                                            N 2’
             8

             7
             6

             5
             4
             3          N3 ’
             2

             1

             0
                    1    2         3     4   5    6   7   8      9   10 11 12 13 14 15 16 17 18 19




            Hình 5.2 - Đặc tính tác động của rơle khi có ngắn mạch trong.


Kết luận :
       Điểm làm việc khi có sự cố trong luôn rơi vào vùng tác động nên rơle sẽ
không tác động sai. Độ nhạy an toàn hãm đều đạt yêu cầu.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                          107                 Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

6.2 - BẢO VỆ SO LỆCH DÒNG TTK (87N)
Độ nhạy của bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (TTK) được xác định :
              Kn =
                        đ

Trong đó :
              đ

      ITTmin : Là dòng qua dây trung tính nhỏ nhất.
      Ikđ : là dòng khởi động cài đặt cho rơle
               Ikđ = 0,2.IdđscBI (A)
1.Ngắn mạch phía 220kV (N1’) :
Tra bảng 2.2.1 và 2.2.2 – Trang 60-61; ta tìm được dòng qua dây trung tính bé nhất
là khi ngắn mạch 1 pha chạm đất N1’(1) trong chế độ vận hành 2 máy biến áp song
song :
      ITTmin = 0,159 (kA) = 159 (A) .
      Ikđ (220) = 0,2.IdđscBI (A) = 0,2.500 = 100 (A)
Độ nhạy của bảo vệ :

      Kn (220) =            =   = 1,59
                   đ(   )

2.Ngắn mạch phía 110kV (N2’) :
Tra bảng 2.2.1 và 2.2.2 – Trang 60-61; ta tìm được dòng qua dây trung tính bé nhất
là khi ngắn mạch 1 pha chạm đất N2’(1) trong chế độ vận hành 2 máy biến áp song
song :
      ITTmin = 2,139 (kA) = 2139 (A) .
      Ikđ (110) = 0,2.IdđscBI (A) = 0,2.1000 = 200 (A)
Độ nhạy của bảo vệ :

      Kn (110) =            =    = 10,695
                   đ(   )

Kết luận : Độ nhạy của các bảo vệ phía 220kV và 110kV đều đạt yêu cầu.
6.3 - BẢO VỆ QUÁ DÒNG CÓ THỜI GIAN (67,67N).
6.3.1. Bảo vệ quá dòng pha (chức năng 67).
Độ nhạy của bảo vệ được xác định theo biểu thức :


Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                     108             Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                        THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA


                        Kn =
                                        đ
Trong đó :
      INmin - Dòng ngắn mạch cực tiểu qua vị trí đặt bảo vệ khi có sự cố phía bên kia
của máy biến áp.
      Ikđ - Dòng khởi động của bảo vệ.
  1. Bảo vệ quá dòng đặt phía 220 kV.
Tra bảng 2.2.1 và 2.2.2 – Trang 60-61; ta tìm được dòng ngắn mạch cực tiểu qua vị
trí đặt bảo vệ là khi ngắn mạch 2 pha tại điểm N3’ trong chế độ vận hành 2 máy biến
áp song song :
      INmin = 1,386. 314 = 435,204 (A).
      Ikđ220 (67) = 502,4 (A) ( Trang 98 )
Độ nhạy của bảo vệ phía 220 kV :
                                        ,
      Kn (220) =                =               = 0,87 <1
                   đ(       )               ,

 Bảo vệ quá dòng có thời gian phía 220kV không đủ độ nhạy, ta phải đặt thêm bảo
vệ quá dòng TTN (46).
Khi đó độ nhạy của bảo vệ dòng TTN được xác định :
      Kn =
               đ

Trong đó : I2Nmin : thành phần dòng TTN bé nhất qua BI1;
             Ikđ2> : dòng khởi động đặt cho chức năng 46.
Thành phần dòng thứ tự nghịch bé nhất qua BI1 là khi ngắn mạch 2 pha chạm đất tại
điểm N2’ khi có 2 máy biến áp làm việc song song ( Trang 57 ):
      I2Nmin = 0,5.1,504= 0,752
      Ikđ2> = 0,2. Idđ BA
Độ nhạy của bảo vệ dòng TTN phía 220kV là :
                                        ,
      Kn (220) =                    =           = 3,76
                   đ    (       )           ,

  2. Bảo vệ quá dòng đặt phía 110 kV.
 Tra bảng 2.2.1 và 2.2.2 – Trang 60-61; ta tìm được dòng ngắn mạch cực tiểu qua vị
trí đặt bảo vệ là khi ngắn mạch 2 pha tại điểm N3’ trong chế độ vận hành 2 máy biến

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                 109    Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                           THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

áp song song :
      INmin = 0,98. 628 = 615,44 (A).
      Ikđ 110 (67) = 953,6 (A) (Trang 99).
Độ nhạy của bảo vệ phía 110 kV :
                                               ,
      Kn (110) =                   =                   = 0,65 < 1
                      đ(       )                   ,

 Bảo vệ quá dòng có thời gian phía 110kV không đủ độ nhạy, ta phải đặt thêm bảo
vệ quá dòng TTN (46).
Thành phần dòng thứ tự nghịch bé nhất qua BI2 là khi ngắn mạch 2 pha chạm đất tại
điểm N1’ khi vận hành 2 máy biến áp song song (Trang 50):
        I2Nmin = 0,5.0,76 = 0,38

        Ikđ2> = 0,2. Idđ BA
Độ nhạy của bảo vệ dòng TTN phía 110kV là :
                                           ,
      Kn (110) =                       =               = 1,9
                      đ    (       )           ,

  3. Bảo vệ quá dòng đặt phía 35 kV.
Tra bảng 2.2.1 và 2.2.2 – Trang 60-61; ta tìm dòng ngắn mạch cực tiểu qua vị trí đặt
bảo vệ là khi ngắn mạch 2 pha tại điểm N3’ trong chế độ vận hành 2 máy biến áp
song song :
      INmin = 2,366. 1875 = 4436,25 .
      Ikđ 35 (67) = 1123,2 (A) (Trang 99).
Độ nhạy của bảo vệ phía 35 kV :
                                           ,
      Kn (35) =                =                       = 3,95
                      đ(   )                   ,

6.3.2. Bảo vệ quá dòng TTK (chức năng 67N).
Độ nhạy của bảo vệ được xác định theo biểu thức :
                  .
      K n0 =
                       đ
Trong đó :
       I0Nmin - Dòng ngắn mạch cực tiểu qua vị trí đặt bảo vệ khi có sự cố phía bên
kia của máy biến áp.
       Ikđ - Dòng khởi động của bảo vệ.

Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                                         110   Trường
ĐHBKHN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP                THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TBA

  1. Bảo vệ quá dòng đặt phía 220 kV.
      I0Nmin = 0,5.1,833. 314 = 287,781 (A) (Dạng ngắn mạch N(1) - Trang 49).
      Ikđ220 (67N) = 100 (A) (Trang 105)
Độ nhạy của bảo vệ phía 220 kV :
                    .           .   ,
      Kn0 (220) =           =           = 8,63
                        đ

  2. Bảo vệ quá dòng đặt phía 110 kV.
      I0Nmin = 0,5.0,835.628 = 262,19 (A) (dạng ngắn mạch N(1) - Trang 56).
      Ikđ 110 (67N) = 200 (A) (Trang 105)
Độ nhạy của bảo vệ phía 110kV :
                    .           .   ,
      Kn0 (110) =           =           = 3,93
                        đ

Kết luận : Các bảo vệ quá dòng TTK phía 220kV và 110kV đều đạt độ nhạy yêu cầu.




Nguyễn Thành Tâm - HTĐ4-K49                      111             Trường
ĐHBKHN

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:1304
posted:3/4/2010
language:Vietnamese
pages:111