§å ¸n tèt nghiÖp B¶o vÖ r¬le tr¹m biÕn ¸p 110 kV
V©n §×nh
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---***---
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---***---
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên:
Khoá: Khoa: Điện Bộ môn: Hệ thống điện.
Ngành: Hệ thống điện.
1- Đầu đề thiết kế:
Tính toán thiết kế bảo vệ Rơ le cho trạm biến áp 110 kV Vân Đình.
(Sơ đồ lưới điện - Hình vẽ)
2- Các số liệu ban đầu:
a- Hệ thống:
Hệ thống max: S
NHTmax
=2220,663 MVA
X
0HTmax
= 1,0456.X
1
Hệ thống min: S
NHTmin
= 1725,42 MVA

U
C
= 115 ± 9 .

1,78% U
đm
U
T
= 38,5 ± 2 .

2,5% U
đm
3- Nội dung các phần thuyết minh và tính toán.§HBK-Ha Néi
§HBK-Ha Néi
1
%5,6U
%5,10U
%17U
HT
N
TC
N
HC
N
=
=
=

Ngày........ tháng ........ năm
Chủ nhiệm bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên)
Cán bộ hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)
Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ bản thiết kế cho bộ môn
Ngày....... tháng.......năm
(Ký, ghi rõ họ tên)§HBK-Ha Néi
§HBK-Ha Néi
2
§å ¸n tèt nghiÖp B¶o vÖ r¬le tr¹m biÕn ¸p 110 kV
V©n §×nh
Lời nói đầu
Ngày nay nhu cầu sử dụng điện năng là rất cần thiết và rất quan trọng
trong mọi lĩnh vực của đời sống kinh tế xã hội. Do vậy hệ thống điện phải đảm
bảo độ tin cậy, làm việc ổn định và lâu dài. Nhưng thực tế khi vận hành xuất
hiện các trạng thái không bình thường gây ảnh hưởng xấu đến hệ thống điện.
Trạng thái không bình thường hay xảy ra là ngắn mạch và quá tải...
Gây tụt điện áp, mất trạng thái cân bằng của các hộ tiêu thụ điện năng.
Làm hư hỏng các thiết bị điện do tác động nhiệt và cơ, khi có dòng điện ngắn
mạch đi qua.
Để hạn chế sự thiệt hại của dòng ngắn mạch và quá tải gây ra cho hệ
thống điện thì ta phải tìm cách cách ly nhanh nhất phần tử bị sự cố ra khỏi hệ
thống điện. Bằng việc ứng dụng các thành tựu khoa học đưa các thiết bị vào bảo

MBA T1 cho đến tháng 9 năm 1998 đưa thêm MBA T2 vào vận hành với tổng công
suất bằng 50 MVA.
Trạm được lắp đặt hiện tại gồm 2 MBA:
+ MBA T1: 25000 kVA – 115/38,5/11 kV tổ đấu dây Υ0 / Υ / ∆
+ MBA T1: 25000 kVA – 115/38,5/11 kV tổ đấu dây Υ0 / Υ / ∆
1.1.1. Đặc điểm về sơ đồ tram.
Nguồn cấp điện cho trạm :
+ Từ đường dây 110 kV 171 BaLa cấp cho trạm qua MC171. được cấp
vào trạm qua thanh cái C11.
Chiều dài đường dây là 15,3 km
Dây dẫn : 3. AC - 120, dây chống sét A - 35
Loại BI : 200/5 A.
+ Từ đường dây 110kV 178 BaLa cấp cho trạm qua MC172. được cấp
vào trạm qua thanh cái C12.
Chiều dài đường dây là 18Km
Dây dẫn : 3. AC - 120, dây chống sét A - 35
Loại BI : 200/5 A.
+ Từ thanh cái C11 qua MC 131 cấp cho MBAT1 và cấp cho phụ tải
phía 35 kV qua thanh cái C31 và cấp cho thanh cái C91.
+ Từ thanh cái C12 qua MC 132 cấp cho MBAT2 và cấp cho phụ tải
phía 35 kV qua thanh cái C32 và cấp cho thanh cái C92 và thanh cái C42
(Chưa sử dụng).
+ Thanh cái C11 liên lạc với thanh cái C12 qua MC112§HBK-Ha Néi
§HBK-Ha Néi
4
§å ¸n tèt nghiÖp


MC 374
MC 332
MC 974
C 92
MC 972
TU C 92
FB 110KV
MC 932
TU C32
MC 376
MC 375
FB 110KV
MC 172
MC 172
MC 112
C11
MC 331
MC 373
MC 372
TU C31
C 32
C 31
MC 371
S¥ ®å nèi ®iÖn chÝnh
§å ¸n tèt nghiÖp B¶o vÖ r¬le tr¹m biÕn ¸p 110 kV
V©n §×nh


kđ
= 30 A; T
cắt
= 0
sec
+ Bảo vệ quá dòng với: I
kđ
= 6 A; T
cắt
= 1,0 sec
+ Bảo vệ tần số f : f = 48,8 Hf
+ ĐDK 373 E102 cung cấp cho phụ tải Mỹ Đức.
Chiều dài đường dây là 20 km
Dây dẫn 3. AC - 95
Loại BI 600/5 A
Gồm có 3 loại bảo vệ : + Bảo vệ cắt nhanh với: I
kđ
= 22,5 A;T
cắt
= 0 sec
+ Bảo vệ quá dòng với: I
kđ
= 6 A; T
cắt
= 1,0 sec
+ Bảo vệ tần số f : f = 48,8 Hf
+ ĐDK 372 E102 cung cấp cho phụ tải xí nghiệp Xi Măng.
Chiều dài đường dây là 14 km
Dây dẫn 3. AC - 95


+ Bảo vệ quá dòng với: I
kđ
= 6 A; T
cắt
= 1,5 sec
+ Bảo vệ tần số f : f = 48,4 Hf
+ ĐDK 376 E102 cung cấp cho phụ tải Chùa Hương.
Chiều dài đường dây là 17,5 km
Dây dẫn 3. AC - 95
Loại BI 200/5 A
Gồm có 3 loại bảo vệ : + Bảo vệ cắt nhanh với: I
kđ
= 30 A; T
cắt
= 0 sec
+ Bảo vệ quá dòng với: I
kđ
= 6 A; T
cắt
= 1,0 sec
+ Bảo vệ tần số f : f = 48,8 Hf
+ ĐDK 971 E102 cung cấp cho phụ tải Vân Đình.
Chiều dài đường dây là 07 km
Dây dẫn 3. AC - 70
Loại BI 2000/5 A
+ ĐDK 973 E102 cung cấp cho phụ tải TG Vân Đình.
Chiều dài đường dây là 05 km
Dây dẫn 3. AC - 70
Loại BI 2000/5 A
+ ĐDK 974 E102 cung cấp cho phụ tải Bệnh Viện VĐ.

đm
= 25000 kVA.
Có 3 cấp điện áp :
U
C
đm
= 115 kV ; U
T
đm
= 38,5 kV; U
H
đm
= 11 kV
Sơ đồ đấu dây Y
O
/ Y/ ∆
0– 11
Phía cao có điều chỉnh điện áp dưới tải.
U
C
: Có 19 nấc phân áp . 1,78%
U
T
: Có 5 nấc phân áp . 2,5% (cố định)
U
H
: Không điều chỉnh điện áp dưới tải.
P
n
= 145 kW

1500 A
Trọng lượng khí 6,8 Bar
Tốc độ đóng 40 ms
Tốc độ cắt 23 ms
R
tx
40 mΩ
U
(đóng, cắt )
220 V/ DC
1.2.3. Máy cắt điện 35 kV:
Gồm có MC 371, 372, 374, 376, 375
Loại máy C-35M-630-10ÁT1§HBK-Ha Néi
§HBK-Ha Néi
10
§å ¸n tèt nghiÖp B¶o vÖ r¬le tr¹m biÕn ¸p 110 kV
V©n §×nh
U
định mức
36.5 kV
U
max
40,5 kV
I

đm
630 A
R
tx
100 mΩ
U
(đóng, cắt)
220 V/DC
1.2.6. Máy biến điên áp: ( BU )
BU 110 kV tỷ số biến:
BU 35 kV: tỷ số biến:
BU 10 kV: Tỷ số biến : (V)§HBK-Ha Néi
§HBK-Ha Néi
11
)V(
3
100
3
100
3
115000
)V(
3
100
3
100
3

),
Ch min:
iu kin ngc li so vi ch max. Tc l h thng in ch min,
in khỏng ca h thng max. Ta xột cỏc trng hp:
+ H thng Min vi 2 mỏy bin ỏp vn hnh song song.
+ H thng Min vi 1 mỏy bin ỏp vn hnh c lp.
Trong ch ny ta ch xột 3 dng ngn mch ú l: ngn mch 2 pha (N
2
), ngn
mch 1 pha chm t (N
1
), ngn mch 2 pha chm t (N
1.1
):
Mt s gi thit khi tớnh toỏn ngn mch:
+ Coi tn s khụng thay i khi ngn mch.
+ B qua hin tng bóo ho ca mch t trong lừi thộp ca cỏc phn t.
+ B qua cỏc in tr ca cỏc phn t.
+ B qua cỏc nh hng ca cỏc ph ti i vi dũng ngn mch.
+ Coi phớa 35 kV trung tớnh cỏch in.
S nht th v s cỏc im ngn mch qua cỏc BI tớnh toỏn dũng ngn
mch phc v cho bo v cho mỏy bin ỏp.ĐHBK-Ha Nội
ĐHBK-Ha Nội
12
§å ¸n tèt nghiÖp
Sơ đồ thay thế TTK:

2.2.1. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo vệ MBA tại N
1
.
Tại điểm ngắn mạch N
1
chỉ có dòng điện thành phần TTK đi qua BI
1
.
Lập sơ đồ thay thế thành phần TTT và TTN:
Lập sơ dồ thay thế TTK.

011,0
17,001177,0
17,0.01177,0).(
0
0
=
+
=
++
+
=
∑
B
H
B
CHT
B

0,065
HT
X
HT
X
B
C
0,105
HT
X
OHT
X
B
H
0,01126
HT
X
HT
N
1
BI
1
X
B
C
0,105
0,01177
X
OHT
X

=
++
=
++
===
∑∑∑
∑∑∑
XXX
E
III
Dòng điện thành phần TTK chạy qua BI
1
:
932,1
17,001177,0
01177,0
.833,29
)(
.)(
010
=
+
=
++
=
HCOHT
OHT
XXX
X
IBII

066,30
011,001126,0
01126,0
.438,59.
02
2
1
−=
+
−=
+
−=
∑∑
∑
∑
XX
X
II
O
Dòng điện thành phần TTK chạy qua BI
1
là:
947,1
17,001177,0
01177,0
.066,30
)(
.)(
01
−=

(1)
N
(1,1)
BI
1
BI
2
BI
3
BI
1
BI
2
BI
3
BI
1
BI
2
BI
3
I
f
0 0 0 -1,932 0 0 -1,947 0 0
I
0
0 0 0 -1,932 0 0 -1,947 0 0
I
1
+ I

1
∑
= I
2
∑
= 29,833
Dòng điện các thành phần đối xứng qua BI
1.§HBK-Ha Néi
§HBK-Ha Néi
16
0,011
X
OΣ

N
1
’
0,01126
HT
X
HT
N
1
’
BI
1
0,01177

0,17
§å ¸n tèt nghiÖp B¶o vÖ r¬le tr¹m biÕn ¸p 110 kV
V©n §×nh
I
1
(BI
1
) = I
2
(BI
1
) = 29,833
900,27
01177,017,0
17,0
.833,29
)(
)(
.)(
010
=
+
=
++
+
=
∑

2
= 59,666
c- Dạng ngắn mạch N
(1;1)
.
Dòng điện các thành phần thứ tự tại điểm ngắn mạch:
I
1
∑
= 59,438
I
0
∑
= -30,066
372,29
011,001126,0
011,0
.438,59.
02
0
12
−=
+
−=
+
−=
∑∑
∑
XX
X

OHTHC
HC
XXX
XX
IBII

Dòng điện pha sự cố chạy qua BI
1
:
I
f
(BI
1
) = a
2
I
1
(BI
1
) + a.I
2
(BI
1
) + I
0
(BI
1
)

295,119191,88912,76152,43

17
§å ¸n tèt nghiÖp B¶o vÖ r¬le tr¹m biÕn ¸p 110 kV
V©n §×nh
Theo quy ước về dấu của dòng điện so lệch MBA, dòng điện qua BI
1

mang dấu (+)
N
'
1
N
(3)
N
(1)
N
(1,1)
BI
1
BI
2
BI
3
BI
1
BI
2
BI

.
Phía trung áp 35 kV của MBA đấu sao (Y) không nối đất, vì vậy ta chỉ xét
dạng ngắn mạch N
(3)
.
Sơ đồ thay thế:
X
Σ

= 0,01126 + 0,105 = 0,1163
Dạng ngắn mạch N
(3)
Dòng điện pha tại điểm ngắn mạch cũng chính là dòng chạy qua BI
1
và BI
2
:
I
f
(BI
1
) = I
f
(BI
2
) = E/ X
∑
= 1/ 0,1163 = 8,5984
Theo quy ước về dấu dòng điện, dòng qua BI
1


§HBK-Ha Néi
§HBK-Ha Néi
19
0,1163
X
Σ
N
2
0,01126
X
HT

N
2
0,105
X
B
C
BI
1
BI
2

HT
HT
0,01126
0,105
BI
1

(3)
Dòng điện pha tại điểm ngắn mạch cũng chính là dòng chạy qua BI
1
và BI
2
:
I
f
(BI
1
) = I
f
(BI
2
) = E/ X
∑
= 1/ 0,1163 = 8,5984
Theo quy ước về dấu dòng điện đi vào qua BI
1
mang dấu (+):
N
2
’
N
(3)
BI
1
BI
2
BI

và BI
3
:
I
f
(BI
1
) = I
f
(BI
3
) = E / X
1
∑
= 1 / 0,1813 = 5,5157
Theo quy ước về dấu, dòng qua BI
1
mang dấu (+), còn dòng qua BI
3
mang dấu (-).
N
3
N
(3)
BI
1
BI
2
BI
3

H
N
3
BI
1
HT
BI
3
0,1813
X
Σ
N
3
HT
§å ¸n tèt nghiÖp B¶o vÖ r¬le tr¹m biÕn ¸p 110 kV
V©n §×nh
Lập sơ đồ thay thế:
X
∑
= 0,01126 + 0,105 + 0,065 = 0,1813
Dòng điện tại điểm ngắn mạch chính là dòng điện ngắn mạch chạy qua BI
1
:
I
f
(BI
1

+ I
2
5,516 0 0§HBK-Ha Néi
§HBK-Ha Néi
21
X
HT
0,01126
0,065
X
B
C
0,105
X
B
H
N
3
’
BI
1
HT
BI
3
0,1813
X
Σ

Tính toán các điện kháng hệ thống min trong hệ đơn vị tương đối định mức MBA.
0145,0
42,1725
25
.
≈==
MinNHT
dmBA
HT
S
S
x
X
0HT
= X
1
.1,332 = 0,9782.0,0145 = 0,0142
X
B
C
= 0,105
X
B
H

= 0,065§HBK-Ha Néi
§HBK-Ha Néi

X
B
H
X
B
C
§å ¸n tèt nghiÖp B¶o vÖ r¬le tr¹m biÕn ¸p 110 kV
V©n §×nh
2.3.1. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo vệ MBA tại N
1
:
Lập sơ đồ thay thế TTT và TTN.
Lập sơ đồ thay thế TTK.
0122,0
085,00142,0
085,0.0142,0
0
=
+
=
∑
X
Tính dòng ngắn mạch chạy qua các BI
1
a- Dạng ngắn mạch N
(2)
.

O1
X
B
H
X
B
C
0,105 0,065
I
O2
X
OHT
/ 0,0142
X
B
C
X
B
H
0,105 0,065
I
O2
/ 2
N1
I
O1
X
OHT
/ 0,0142
X

=
++
=
∑∑∑
∑
XXX
E
I
Dòng điện thành phần TTK chạy qua BI
1
là:
7685,1
085,00145,0
0145,0
.
2
272,24
XX
X
2
I
2
I
)BI(I
BA0HT0
HT0
0
02
10
=

−=
=
+
+
=
+
+
=
∑∑
∑
∑∑
∑∑
∑
O
O
XX
X
II
XX
XX
X
E
I
Dòng thứ tự không đi qua BI
1
:
84,1
085,00142,0
0142,0
.

BI
1
BI
2
BI
3
BI
1
BI
2
BI
3
BI
1
BI
2
BI
3
I
f
0 0 0 -1,768 0 0 -1,84 0 0
I
0
0 0 0 -1,768 0 0 -1,84 0 0
I
1
+ I
2
0 0 0 0 0 0 0 0 0
2.3.2. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo vệ MBA tại N

OHT
/ 0,0142
N’
1
I
O1
X
B
H
/2
X
B
C
/2
0,065
I
O2
N’
1
X
OΣ
Σ1
0,0122