LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất
kỳ công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ
rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2011
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Quang Hòa

1

1


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học Nông nghiệp
Hà Nội.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô trường Đại học Nông
nghiệp Hà Nội, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo tôi trong suốt thời gian
học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sỹ Ngô Trí Dương đã dành rất nhiều
thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt
nghiệp này.
Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nông
nghiệp Hà Nội cùng quý thầy cô trong khoa Cơ điện đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi
học tập và hoàn thành khóa học.
Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn các anh chị ở chi nhánh lưới điện cao thế Thái


4


DANH MỤC CÁC HÌNH

5

5


LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hệ thống điện là một tập hợp của nhiều phần tử gồm các nhà máy điện, máy
biến áp truyền tải phân phối điện, các lưới điện, các hộ tiêu thụ được liên kết với
nhau thành một hệ thống để thực hiện 4 quá trình: sản xuất, truyền tải, phân phối và
tiêu thụ điện năng. Trong quá trình vận hành, không phải lúc nào hệ thống cũng
hoạt động ổn định mà luôn gặp phải tình trạng làm việc không bình thường hoặc sự
cố như: ngắn mạch, quá tải v.v…mà nguyên nhân có thể do chủ quan hoặc khách
quan.
Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện, là đầu mối liên
kết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải và đường dây phân
phối điện năng đến phụ tải. Vì vậy, trạm biến áp ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng
cung cấp điện, độ an toàn truyền tải phân phối điện năng, độ tin cậy cung cấp điện…
Trong thực tế nhiều sự cố xảy ra với trạm biến áp nếu không được loại trừ một cách
nhanh chóng và chính xác chúng sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng.
Sự cố xảy ra với máy biến áp rất đa dạng : sét đánh, quá áp, quá dòng, ngắn
mạch, rò dầu máy biến áp… Vì vậy trạm biến áp cần có hệ thống bảo vệ tự động tác
động nhanh chóng và chính xác nhằm loại trừ ảnh hưởng của sự cố một cách tốt nhất.
Mặt khác, trạm biến áp 110kV thành phố Thái Bình (E11.3) chưa được ứng dụng tự

Chương V: Chế tạo mô hình.
4. Phương pháp nghiên cứu
Trên cơ sở kế thừa các thành quả nghiên cứu về việc bảo vệ cho hệ thống
điện, đặc biệt là bảo vệ cho các trạm biến áp ở Việt Nam hiện nay.
Tìm hiểu về trạm 110kV thành phố Thái Bình (E11.3) cũng như các hệ thống
bảo vệ hiện có trong trạm.
Nghiên cứu ưu nhược điểm của các bảo vệ hiện có trong trạm 110kV thành phố
Thái Bình (E11.3).
Nghiên cứu về bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-200 trong việc điều khiển
tự động, các thiết bị vào/ra, từ đó ứng dụng vào thiết kế mạch điều khiển bảo vệ tự
động cho trạm 110kV thành phố Thái Bình (E11.3).

7

7


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội của thành phố Thái Bình

1.1.1. Đặc điểm tự nhiên
Thành phố Thái Bình là tỉnh lỵ tỉnh Thái Bình miền Bắc Việt Nam. Thành phố
còn là trung tâm kinh tế, văn hoá, xã hội, khoa học, quốc phòng... của tỉnh và cũng là 1
trong 6 đô thị trung tâm của vùng duyên hải Bắc Bộ. Nằm cách thủ đô Hà Nội 110km,
đồng thời là đầu mối giao thông của tỉnh; thuận lợi giao lưu với các tỉnh, thành phố
vùng đồng bằng sông Hồng qua quốc lộ 10.
Vị trí: Nằm ở vị trí trung tâm của tỉnh. Địa giới thành phố Thái Bình: Đông
Nam và Nam giáp huyện Kiến Xương; Tây và Tây Nam giáp huyện Vũ Thư; Bắc giáp
huyện Đông Hưng. Thành phố Thái Bình cách thủ đô Hà Nội 110 km về phía Tây Bắc,
cách TP Hải Phòng 60km về phía Đông Bắc.

bình quân mỗi xã có từ (3-4) trạm biện áp và (15- 20)km đường dây trục chính và các
đường phân nhánh. Sản lượng điện thương phẩm của Thái bình năm 2008 là 708 triệu
kwh, dự kiến năm 2009 là 905 triệu kwh. Ngày 03/4/2006, Bộ Công nghiệp (nay là Bộ
Công Thương) đã có Quyết định số 835/Q Đ-BCN về việc phê duyệt quy hoạch phát
triển điện lực tỉnh Thái bình giai đoạn 2006 – 2010, có xét đến 2015. Dự báo nhu cầu
điện của tỉnh Thái bình đến năm 2010 là:
- Công suất: 330 mw
- Điện thương phẩm: 1397 triệu kwh
- Tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm bình quân trong giai đoạn 2006-2010
trung bình đạt 23,7%/năm (giai đoạn 2001-2005 đã đạt 12,55%/năm).
Theo quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Thái bình giai đoạn 2006-2010, Thái
bình sẽ được đầu tư 687 tỷ đồng cho việc cải tạo, nâng cấp, mở rộng các hạng mục
công trình điện bao gồm các đường dây và trạm biến áp có cấp điện áp 110kv trở
xuống (không kể đường dây và trạm 220kv thuộc quy hoạch điện quốc gia).
Thực hiện quy hoạch, trong những năm qua, được sự quan tâm, giúp đỡ của Bộ
Công Thương, tập đoàn điện lực Việt Nam, công ty điện lực 1 lưới điện tỉnh Thái bình
luôn được đầu tư xây dựng và phát triển theo quy hoạch. Các công trình điện hoàn
thành, đưa vào khai thác sử dụng đã đảm bảo cho nguồn cung cấp điện cho Thái Bình
được cải thiện và nâng cao rõ rệt về chất lượng và số lượng, tạo điều kiện thuận lợi
trong việc cung cấp điện, chủ động trong việc truyền tải và phân phối điện đến các xã
trong tỉnh. Đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của tỉnh trong thời gian hiện nay
cũng như trong những năm tới.
Năm 2006 - 2009, tỉnh Thái bình đã được nhà nước đầu tư cho việc xây dựng
các công trình điện 657 tỷ đồng, trong đó có nhiều dự án lớn như: nâng cấp trạm biến
áp 220kv Thái Bình; đường dây 220kv và 110kv Thái bình - Hải Phòng; đường dây và
9

9



+ nhà PP10kV là: 331,2m2. Diện tích thiết bị ngoài trời khu vực 35kV là: 638m2.
Diện tích phía 110kV là: 924m2.
10

10


- Trạm gồm 02 máy biến áp với tổng công suất toàn trạm là: 65.000kVA, trong
đó: MBAT1: 25.000kVA; T2: 40.000kVA. Cấp điện áp: 115/38,5/11kV.
- Phía 110 kV sử dụng thanh cái bằng dây dẫn mềm (dây nhôm lõi thép). Bao
gồm 03 ngăn lộ 110kV: Lộ 171E11.3 – 171E3.3; lộ 172E11.3 – 175E11.1, ngăn lộ liên
lạc 112.
Thông số ngăn lộ 171 cụ thể như sau:
+ MC 171: Loại: S1-145F1; Nước SX: Đức; Năm SX: 1997; năm đưa vào vận
hành: 1999 ; Uđm = 145kV; Iđm = 3150A; In = 31,5kA.
+ Ti 171: Loại: AT4-125; Nước SX: Thổ nhĩ kỳ; Năm SX: 1997; năm đưa vào
vận hành: 1999 ; Uđm = 115kV; Công suất các cuộn dây: 30/30/30/30VA; Cấp chính
xác trên cuộn dây: 0,5/5p20/5p20/5p20.
+ Tu 171: Loại: Kiểu tụ - CCV123; Nước SX: Ấn độ; Năm SX: 2009; năm đưa
vào vận hành: 2010 ; Uđm = 115/√3; Sđm = 100VA; Tỷ số biến 115/√3:0,1/√3kV;
Cấp chính xác 0,5 và 3P
+ DCL của Ấn độ sản xuất; Hai ngăn lộ còn lại là 172 và 112 các thiết bị có
thống số giống với ngăn lộ 171 như đã trình bày ở trên.
- Phía 35kV: Sử dụng các thiết bị được lắp đặt ngoài trời; qua quá trình vận hành
đã có nhiều thay đổi. Hiện tại ngăn lộ 312 đã được đấu cứng …
- Phía 10kV: Sử dụng các thiết bị hợp bộ được đặt trong nhà: Các MC loại:
VA636/12-2, hãng AEG - Đức SX; Riêng ngăn lộ MC 977 và 979 là khác loại: MC
977 loại HVF-2041; nước SX: HYUNDAI-HÀN QUỐC. MC 979 loại: SF1-MERLINGERIN-24; nước SX: Italia.

11


Cao thế

15.000

Hạ thế

15.000

Trung thế
Điện áp định mức (kV)

15.000

Cao thế

115,0

Trung thế

38,5

Hạ thế
Dòng điện định mức (A)

11,0

Cao thế

125,5

- Thông số kỹ thuật
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật của máy biến áp T1.
Tham số
Công suất định mức các cuộn dây (kVA)
Cao thế
Hạ thế
Trung thế
Công suất định mức các cuộn dây khi không làm mát (kVA)
Cao thế
Hạ thế
Trung thế
Điện áp định mức (kV)
Cao thế
Trung thế
Hạ thế
Dòng điện định mức (A)
Cao thế
Trung thế
Hạ thế
Số pha
Tổ đấu dây
13

13

Trị số
40.000
40.000
40.000
30.000

Trị số

Công suất định mức ( kVA )

50

Điện áp định mức sơ cấp ( kV )

35

Điện áp định mức thứ cấp ( kV )

0,4

Dòng điện định mức sơ cấp ( A )

0.825

Dòng điện định mức thứ cấp ( A )

72.17

Số pha

3

Tổ đấu dây

Y/Yo-12



100

Điện áp định mức sơ cấp ( kV )

10.5

Điện áp định mức thứ cấp ( kV )

0,4

Dòng điện định mức sơ cấp ( A )

5.78

Dòng điện định mức thứ cấp ( A )

144.5

Số pha

3

Tổ đấu dây

15

Δ/Yo-11

15

- Số lần cắt ngắn mạch định mức cho phép: 2500
- Dòng đóng tại chu kỳ lớn nhất: 80kA
- Thời gian chịu dược dòng điện ngắn mạch: 03s
- Tần số định mức: 50/60Hz
- Khả năng chịu điện áp tăng cao, với tần số công nghiệp (50Hz trong 1 phút):
+ Pha với đất: 275kV
+ Giữa 2 tiếp điểm ở vị trí mở: 275kV
16

16


- Khả năng chịu điện áp xung sét và xung do thao tác trên lưới:
+ Pha với đất: 650kV
+ Giữa 2 tiếp điểm ở vị trí mở: 650kV
- Dòng cắt đường dây không tải định mức: 140A
- Khối lượng khí SF6/1MC: 9kg
- Khối lượng một trụ cực của MC: 300kg
- Áp suất vận hành khí SF6 ( ở 200C ): 6,8Bar
+ Báo tín hiệu SF6 giảm: 5,8 Bar
+ SF6 khoá điều khiển: 5,5Bar
b. Máy cắt 171; 172

Hình 1.6. Máy cắt 171, 172.
- Kiểu loại - Mã hiệu: S1-145F1
- Hãng sản xuất: Đức
- Điện áp định mức: 145kV
- Dòng điện định mức: 3150A
- Dòng điện cắt ngắn mạch định mức: 31,5kA
- Chu trình đóng cắt: C-0,3s-Đ;C-3phút-Đ;C



- Dòng điện định mức: 800A
- Tần số định mức: 50Hz
- Dòng điện cắt ngắn mạch định mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 1s
- Chu trình đóng cắt: Cắt - 0,3s - Đóng Cắt – 180s – Đóng Cắt
- Thời gian lên cót sau thao tác: 10s
1.3.3.2. Dao cách ly:
a. Dao cách ly 112 – 1
- Kiểu loại - Mã hiệu: RE-300 Chém ngang
- Hãng sản xuất: Ấn Độ
- Điện áp định mức: 123kV
- Dòng điện định mức: 1250A
- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s
- Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa
- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay
- Góc quay: 90º
- Khoảng cách pha-pha: 2200mm
Hình 1.8. Dao cách ly 112 – 1
b. Dao cách ly 112 – 2

Hình 1.9. Dao cách ly 112 – 2
c. Dao trung tính 131 – 0

19

- Kiểu loại - Mã hiệu: RE-300 Chém ngang
- Hãng sản xuất: Ấn Độ

- Hãng sản xuất: Ấn Độ
- Điện áp định mức: 123kV
- Dòng điện định mức: 1250A
- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s
- Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa
- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay
- Góc quay: 90º
Hình 1.11. Dao cách ly 131 – 1
e. Dao trung tính 132 – 0

- Khoảng cách pha-pha: 2200mm
- Kiểu loại - Mã hiệu: KZ-110
- Hãng sản xuất: Nga
- Điện áp định mức: 115kV
- Dòng điện định mức: 1250A
- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 04s
- Kiểu chuyển động: Bằng tay

Hình 1.12. Dao trung tính 132 – 0
f. Dao cách ly 132 – 2
- Kiểu loại - Mã hiệu: SWS Chém ngang
- Hãng sản xuất: Tây Ban Nha
- Điện áp định mức: 123kV
- Dòng điện định mức: 1250A
- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 04s
- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay


- Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa
- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay
- Góc quay: 90º
- Khoảng cách pha-pha: 2200mm
- Kiểu loại - Mã hiệu: SWS Chém ngang
- Hãng sản xuất: Tây ban nha
- Điện áp định mức: 123kV
- Dòng điện định mức: 1250A
- Dòng điện ngắn mạch định mức: 31.5kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s
- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay
- Điều khiển dao tiếp đất bằng tay
- Góc quay: 90º
- Khoảng cách pha-pha: 2200mm
- Chiều cao tối da trụ quay cách điện: 1430mm

Hình 1.16. Dao cách ly 172 – 7
22

22


j. Dao cách ly 312 – 1
- Kiểu loại - THS2-LC-800 Chém ngang
- Hãng sản xuất: Việt Nam
- Điện áp định mức: 35kV
- Dòng điện định mức:800A
- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 04s
- Kiểu chuyển động: bằng tay

- Góc quay: 90º
- Khoảng cách giữa các cực của lưỡi dao khi mở:
600mm
Hình 1.19. Dao cách ly 332 – 1
m. Dao cách ly 332 – 2
- Kiểu loại - Mã hiệu: RC-300 Chém ngang
- Hãng sản xuất: Ấn Độ
- Điện áp định mức: 38kV
- Dòng điện định mức: 800A
- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s
- Điều khiên dao tiếp đất bằng tay
- Góc quay: 90º
- Khoảng cách giữa các cực của lưỡi dao khi mở:
600mm
Hình 1.21. Dao cách ly 332 – 2
n. Dao cách ly 332 – 3
- Kiểu loại - Mã hiệu: RC-300 Chém ngang
- Hãng sản xuất: Ấn Độ
- Điện áp định mức: 38kV
- Dòng điện định mức: 800A
- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s
- Điều khiên dao tiếp đất bằng tay
- Góc quay: 90º
Hình 1.22. Dao cách ly 332 – 3

- Khoảng cách giữa các cực của lưỡi dao khi mở:
600mm


- Điện áp định mức: 38kV
- Dòng điện định mức: 800A
- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s
- Điều khiên dao tiếp đất bằng tay
- Góc quay: 90º
- Khoảng cách giữa các cực của lưỡi dao khi mở:
600mm
Hình 1.25. Dao cách ly 372 – 2
r. Dao cách ly 373 – 1
25

25