ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu.....................................................................................................
1
Chương 1: Giới thiệu trạm biến áp..............................................................
3
Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ rơle........................
8
§2.1. Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch
.........................................................................................................................
9
§2.2. Các đại lượng cơ bản
.........................................................................................................................
9
§2.3. Điện kháng các phân tử
.........................................................................................................................
9
§2.4. Tính dòng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ
.........................................................................................................................
11
§2.5. Tính dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ
.........................................................................................................................
19
§2.6. Chọn máy biến dòng điện
.........................................................................................................................
29
Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ..................................................
33
3.1. Các dạng hư hỏng thường xảy ra đối với máy biến áp.
.........................................................................................................................

5.2. Chỉnh định bảo vệ so lệch dùng rơle 7UT513
.........................................................................................................................
66
5.3. Kiểm tra độ nhạy và độ an toàn hãm của rơle so lệch
.........................................................................................................................
73
5.4. Chỉnh định bảo vệ quá dòng điện dùng rơle SIPROTEC 7SJ600
.........................................................................................................................
80
5.5. Chỉnh định bảo vệ quá tải nhiệt dùng rơle SIPROTEC 7SJ600
Lớp HTĐ
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
.........................................................................................................................
84
5.6. Bảo vệ quá dòng thứ tự không đặt ở dây nối trung tính của máy
biến áp với đất dùng rơle SIPROTEC 7SJ600
.........................................................................................................................
86
5.7. Bảo vệ quá áp thứ tự không chống chạm đất phía 35kV và 10kV
(59N/U
0
>)
.........................................................................................................................
87
LỜI NÓI ĐẦU
Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện, là đầu
mối liên kết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải
và đường dây phân phối điện năng đến các phụ tải.
Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp đắt tiền, so với đường dây tải

Em xin chân thành cảm ơn thầy VS.GS. Trần Đình Long cùng các
thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống Điện trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian vừa qua để em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội:
Sinh viên
Lớp HTĐ
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP HƯNG ĐÔNG
1.1. Quá trình xây dựng và vận hành.
Trạm biến áp Hưng Đông trực thuộc Công ty truyền tải Điện I Việt
Nam, nằm ở địa phận phía tây bắc thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An.
Trạm có nhiệm vụ cung cấp điện cho tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh và một
phần của tỉnh Quảng Bình. Nó là trạm liên lạc, kết nối giữa miền Bắc và
Miền Trung trong hệ thống điện Việt Nam.
1.2. Các thiết bị chính của trạm.
Trạm biến áp Hưng Đông nhận nguồn từ nhà máy thuỷ điện Hoà
Bình qua 2 trạm Rịa và Thanh Hoá trên đường dây 271.
1.2.1. Máy biến áp (MBA).
Trạm hiện có 2 MBA tự ngẫu AT3 và AT4 có cống suất định mức
của mỗi máy là 125.000 KVA. Điện áp định mức 115/ 38,5/ 10,5 KV.
1.2.2. Máy cắt điện (MCĐ).
Trong trạm hiện nay đang sử dụng các (loại) máy cắt:
4 MCĐ loại FXT - 14 dùng cho phía điện áp 220KV
8 MCĐ loại FXT - 11 dùng cho phía điện áp 110kV
10 MCĐ loại C-35M-630 loại nhiều dầu dùng cho phía điện áp.
12 MCĐ loại BMΠЭ -10 dùng cho phía điện áp 10kV
1.3. Hệ thống đường dây.

67-67N của hãng GEC ALSTHOM.
Máy biến áp T1 và T2.
Bảo vệ so lệch: 87 của hãng GEC ALSTHOM.
Bảo vệ dự phòng: 67 N của hãng GEC ALSTHOM..
Bảo vệ rơ le dầu, dòng dầu, mức dầu.
Bảo vệ quá dòng phía 35 KV và 10kV dùng loại 50/51 của
hãng GEC ALSTHOM.
Lớp HTĐ
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
1.4.3. Hệ thống tự động hoá.
Điều khiển đóng cắt MCĐ
Điều chỉnh điện áp các MBA
Tự động sa thải phụ tải.
Tự khởi động hệ thống quạt mát cho MBA.
1.5. Các thông số chính của máy biến áp.
1.5.1. máy biến áp AT3 và AT4.
Tổ đấu dây Υ
tự ngẫu
/ ∆-0-11.
Công suất định mức các cuộn dây:
Cao 125000 KVA
Trung 125000 KVA
Hạ 63000 KVA
Điện áp định mức các cuộn dây:
Cuộn cao áp : 230 KV
Cuộn trung áp : 121 KV
Cuộn hạ áp : 10,5 KV.
Điện áp ngắn mạch:
Cao - Trung : 11,1%

Tổn hao ngắn mạch:
Cao - Trung : 128,47 KW
Trung - Hạ : 139,61 KW
Cao - Hạ : 108,3 KW.
Nấc điều chỉnh điện áp: ± 9 . 1,78%.
1.6. Sơ đồ nối điện máy biến áp T
1
và T
2
.
Lớp HTĐ
8
10KV 350KV
CST
2
CS1T
1
T
1
T
2
C
D
H
Q
110KV
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ CHO BẢO VỆ RƠ LE
Tính toán ngắn mạch tại các vị trí trên sơ đồ nhằm tìm ra dòng sự cố

§2.1. VỊ TRÍ ĐẶT BẢO VỆ VÀ CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH.
§2.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN.
Chọn công suất cơ bản: S
cb
= 100 MVA
Chọn điện áp cơ bản: U
cb
= U
Tb các cấp
Vậy: U
Cb1
= 115 KV; U
Cb2
= 37 KV; U
Cb3
= 10,5 KV
Chọn : E
HT
= 1.
§2.3. ĐIỆN KHÁNG CỦA CÁC PHẦN TỬ.
• Điện kháng các phần tử được tính trong hệ đơn vị tương đối cơ
bản (Tđcb ký hiệu: ∗cb)
1. Điện kháng hệ thống.
Theo tài liệu tính toán ngắn mạch của Trung tâm Điều độ Miền Bắc
(A1) đối với trạm biến áp Hưng Đông, tại thanh cái 110kV có:
S
N max
= 338 MVA ; Z
0
/ Z

N
cb
S
S
= 0, 296.
Chế độ hệ thống cực tiểu:
X
HTmin (*cb)
= = 0, 353.
• Giá trị điện kháng thứ tự không.
Chế độ hệ thống cực đại:
X
OHTmax (*cb)
= 0,75 . X
HTmax (*cb)
= 0,75 . 0,296 = 0,222.
Chế độ hệ thống cực tiểu.
X
OHTmin (*cb)
= 0,75 . X
HTmin (*cb)
= 0,75 . 0,353 = 0,265.
2. Điện kháng của máy biến áp: (MBA)
%14,7%)25,10%98,17%64,6(
2
1
%%%(
2
1
%

N
HC
N
HT
N
TC
N
T
N
HT
N
HC
N
TC
N
C
N
UUUU
UUUU
UUUU
Điện kháng các cuộn dây:
25.100
100.75,10
.100
%.
)(*
==
dmB
cb
C

§2.4. TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH LỚN NHẤT QUA BẢO VỆ.
Lớp HTĐ
11
283
100
min
=
N
cb
S
S
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Để tính dòng ngắn mạch được đơn giản thì trong quá trình viết các
đại lượng điện kháng ta bỏ ký hiệu (*cb).
Dòng I
Nmax
qua bảo vệ được tính với:
. Công suất của hệ thống cung cấp là cực đại (ứng với X
HTmax
)
. Trạm biến áp có một máy làm việc hoặc 2 máy làm việc độc lập.
Sơ đồ hệ thống khi tính ngắn mạch:
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống khi tính ngắn mạch
2.4.1. Ngắn mạch tại thanh cái 110kV (N
1
).
Tại điểm ngắn mạch N
1
do trung tính của máy biến áp nối đất trực
tiếp nên cần tính các dạng ngắn mạch N

BI
X
1Σ
0,296
N
1
a)
X
2Σ
0,296
N
1
b)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Hình 2.3: Sơ đồ thay thế các thứ tự
a) thuận b) Nghịch c) Không
Trong đó:
X
1
Σ
= X
2
Σ
= X
HTmax
= 0,296
X
1
= H
OHTmax

I
(3)
N1
=
296,0
1
1
=
Σ
X
E
HT
= 3,378
Trong hệ đơn vị có tên:
I
(3)
N1
= 3,378 .
115.3
10.100
.378,3
3
3
1
=
−
cb
cb
U
S

X
2
0,43
( )
X
3
0,285
(∆)
c)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
. Các thành phần dòng điện
I
NA1
= I
NA2
= I
NA0
=
ΣΣΣ
++
021
XXX
E
HT
=
17,0296,0.2
1
+
= 1,312.
. Các thành phần điện áp:

trong các nhánh, còn thành phần dòng I
1
và
I
2
thì chỉ có dòng đi trong nhánh từ hệ thống tới điểm ngắn mạch.
. Thay U
NA0
và I
NA0
vào sơ đồ thay thế thứ tự không (h. 2.3.c)
Hình 2.4.
Dòng thứ tự không từ hệ thống về điểm ngắn mạch.
222,0
)223,0(00
1
)1(
01
−−
=
−
=
X
U
I
NAO
= 1,0
I
(1)
OB

01
I
(1)
OB
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
115.3
10.100
.624,3
3
624,3
3
1
)1(
1
==
cb
cb
HTN
U
S
I
= 1819,4 (A)
Dòng qua dây nối trung tính máy biến áp với đất.
I
(1)
OTTB
= 3.I
(1)
OB
= 3. 0,312 = 0,936

Σ
= 0,17
* Các thành phần dòng điện và điện áp.
Các thành phần dòng điện và điện áp được viết cho pha (A) (là pha
không bị sự cố).
I
NA1
=
17,0296,0
17,0.296,0
29,0
1
.
02
02
1
+
+
=
+
+
ΣΣ
ΣΣ
Σ
XX
XX
X
E
HT
= 2,475.

+
ΣΣ
Σ
XX
X
= -1,57
U
NA0
= U
NA2
= U
NA1
= I
NA1
.
17,0296,0
17,0.296,0
.475,2
XX
X,X
02
02
+
=
+
ΣΣ
ΣΣ
= 0, 27.
Thay giá trị U
NA0

)1,1(
01
−=
−
=
−
=
X
U
I
NA
I
(1,1)
OB
= I
NA0
- I
(1,1)
01
= -1,57 + 1,202 = -0,368
Dòng ngắn mạch tổng của hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch
(viết cho pha A) là:
I
(1,1)
N1HT
= I
NA1
+ I
NA2
+ I









−−=
++==
jj
IaIIaII
NANANBHTN
Trong hệ đơn vị có tên:
115.3
10.100
.536,3
.3
.536,3
3
1
)1,1(
1
==
cb
cb
HTN
U
S
I

10.100
.104,1
3
.104,1
3
1
)1,1(
==
cb
Cb
OTTB
U
S
I
= 554,2 (A)
4. Xét điểm ngắn mạch (N'
1
) sau bảo vệ (BI).
(Hình 2.6)
• Ngắn mạch 3 pha.
Vì chỉ có một nguồn cung cấp nên dòng qua bảo vệ (BI) chính là
dòng I
(3)
N1
: là dòng ngắn mạch 3 pha do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn
mạch.
• Ngắn mạch một pha và ngắn mạch 2 pha chạm đất.
Vì chỉ có một nguồn cung cấp tới trạm nên dòng ngắn mạch qua bảo
vệ (BI) chính là dòng ngắn mạch tổng do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn
mạch I

1
= X
OHTmax
= 0,296
X
2
= X
C
B
= 0,43
X
1
Σ
= X
1
+ X
2
= 0,726
726,0
1
1
)3(
2
==
Σ
X
E
I
HT
N

.6,2148
115
37
=
= 691,3 (A)
§2.4.3. Ngắn mạch tại thanh cái 10kV (N3).
Phía hạ MBA cuộn dây đấu ∆ nên chỉ tính ngắn mạch 3 pha.
• Sơ đồ thay thế.
Lớp HTĐ
18
1
0,296
X
1Σ
0,726
N
2
2
0,43
N
2
E
HT
E
HT
E
(3)
N2
HTĐ
110KV

H
B
= 0,285
X
1
Σ
= X
1
+ X
2
+ X
3
= 1,011
011,1
1
1
)3(
3
==
Σ
X
E
I
HT
N
= 0,989
Trong hệ đơn vị có tên:
5,10.3
10.100
.989,0

1
0,296
X
1Σ
1,011
2
0,43
E
HT
E
HT
N
3
3
0,285
HTĐ
110KV
35KV
10KV
N
3
BI3
BI2
I
N
BI1
I
(3)
N3
1 2

3
như bảng sau:
Điểm ngắn
mạch
Dây ngắn mạch
Dòng qua BV1
(A)
Dòng qua BV 2
(A)
Dòng qua BV3
(A)
N
(3)
0 - -
N
1
N
(1)
156,6 - -
N
(1, 1)
184,2 - -
N
(3)
1696 - -
N'
1
N
(1)
1819,4 - -

554,2
§2.5. TÍNH DÒNG NGẮN MẶCH NHỎ NHẤT (I
NMIN
) QUA BẢO VỆ.
Dòng ngắn mạch min được tính với:
• Hệ thống cung cấp ở chế độ min
• Trạm biến áp 2 máy biến áp làm việc song song.
Lớp HTĐ
20
HTĐ
N
1
N
2
BI2BI1
N
3
BI3
10KV
35KV110KV
Hình 2.10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
§2.5.1. Ngắn mạch trên thanh cái 110kV (điểm N1).
• Sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch, không.
(a) (b)
(Hình 2.11)
X
1
Σ
= X

1
2
0,43
3
0,285
2
0,43
3
0,285
( )
(∆)
(c)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
X
2
= X
C
B
= 0,43
X
3
= X
H
B
= 0,285
X
0
Σ
= X
1

2
3
NN
II
=
• Sơ đồ thay thế (H.11.a).
353,0
1
1
)3(
1
==
Σ
X
E
I
HT
N
= 2,833
2
3
.883,2
2
3
.
)3(
1
)2(
1
==

N
2
BI2BI1
N
3
BI3
10KV
35KV110KV
Hình 2.12
I
(n)
N'1
N'
1
I
(n)
OB1
I
(n)
OB2
BI1
I
(n)
N1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Điểm ngắn mạch N'
1
nằm sau vị trí của bảo vệ nên đối với ngắn
mạch 2 pha thì dòng ngắn mạch qua bảo vệ cũng chính là dòng ngắn mạch
do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch.

NA0
=
ΣΣΣ
++
02 1
X XX
E
HT
=
152,0353,0.2
1
+
= 1,165
U
NA1
= I
NA1
(X
2
Σ
+ X
0
Σ
) = 1,165 .(0,353 + 0,152) = 0,58
U
NA2
= -I
NA1
. X
2

I
01
I
OB1
I
OB2
I
NA0
U
NA0
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Dòng thứ tự không do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch là (I
01
):
I
01
=
265,0
)177,0(00
1
0
−−
=
−
X
U
NA
= 0,668.
Dòng thứ tự không từ máy biến áp tới điểm ngắn mạch
I

• Xét điểm ngắn mạch N'
1
(h.2.12).
Dòng ngắn mạch tổng đi qua bảo vệ cung cấp cho điểm ngắn mạch
tổng đi qua bảo vệ cung cấp cho điểm ngắn mạch N'
1
.
1I
(1)
BI1
= I
(1)
N1
= + I
OB2
= 2,998 + 0,248 = 3,246
Dòng thứ tự không đi qua trung tính của máy biến áp khi ngắn mạch.
I
(1)
BI1
= 3,246 .
1
3
cb
cb
U
S
= 3,246.
115.3
10.100

= X
2
Σ

= = 0,353
X
0
Σ

= 0,152
• Các thành phần dòng điện và điện áp: Viết cho pha A là pha
không hệ sự cố.
I
NA1
=
152,0353,0
152,0.353,0
353,0
1
XX
X.X
X
02
02
1
+
+
=
+
+

NA1
.
353,0152,0
353,0
18,2
20
2
+
−=
+
ΣΣ
Σ
XX
X
= - 1,523
U
NA0
= U
NA2
= U
NA1
= I
NA1
.
ΣΣ
ΣΣ
+
02
02
.

OB1
= I
OB2
=
285,043,0
231,00
32
0
+
−
=
+
−
XX
U
NA
= -0,323
• Dòng ngắn mạch tổng của hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch.
I
(1,1)
N1HT
= I
NA1
+ I
NA2
+ I
01
• Xét điểm ngắn mạch N'
1
sau bảo vệ (H.2.12)