Luận văn tốt nghiệp
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN
Nguyễn Khánh Hòa - 41001160
Trang ii
Luận văn tốt nghiệp
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
Nguyễn Khánh Hòa - 41001160
Trang iii
Luận văn tốt nghiệp
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
………………………………………………………………………………………….……...
Nguyễn Khánh Hòa - 41001160
Trang iii
Luận văn tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Thấm thoát cũng đã năm năm được học tập và rèn luyện dưới giảng đường đại học, em
đã được học tập, rèn luyện cũng như trau dồi tích lũy những kiến thức, kinh nghiệm thực tế
rất quý báu cho bản thân.
Đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô trường Đại học Bách
Khoa TP.Hồ Chí Minh đã giảng dạy tận tình cho em trong suốt năm năm học qua để em có
thể chuẩn bị đầy đủ kiến thức, hành trang để bước vào tương lai.
Hơn nữa, em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô bộ môn Hệ thống điện đã tạo điều
kiện và giúp đỡ hết mình để cho em hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này.
Đặc biệt em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Đặng Tuấn Khanh, là người đã tận tình
hướng dẫn và định hướng cho em, nhờ sự chỉ bảo ấy, em mới có đầy đủ kiến thức để hoàn
thành Luận văn.
Do kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế về lĩnh vực trạm biến áp, mạng điện phân
phối còn hạn chế nên Luận văn sẽ có những sai sót là điều không thể tránh khỏi, em rất
mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô.
Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô luôn mạnh khỏe và thành công trong công tác!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Khánh Hòa
Nguyễn Khánh Hòa - 41001160
Trang iv
Luận văn tốt nghiệp
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Ngành điện tuy có truyền thống hình thành và phát triển từ rất lâu nhưng vai trò quan
trọng của nó đối với cuộc sống hằng ngày cũng như sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại
hóa đất nước vẫn không hề thay đổi. Chính vì sự phát triển không ngừng nghỉ của hệ thống
điện nên việc thiết kế trạm biến áp cũng như mạng điện phân phối là vấn đề quan trọng, căn
bản và luôn được ưu tiên hàng đầu đối với sinh viên ngành hệ thống điện. Chính vì vậy em
đã lựa chọn đề tài cho luận văn:
“THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV, PHỐI HỢP BẢO VỆ RELAY VÀ
CHUYÊN ĐỀ”.
Luận văn của em bao gồm 14 chương, thuộc 3 phần chính. Cụ thể:
Phần 1: Thiết kế Trạm Biến Áp 110/22 kV.
Phần này tập trung vào việc tính toán và lựa chọn máy biến áp, khí cụ điện và phần dẫn
điện cho trạm biến áp. Ngoài ra em có nghiên cứu thêm về nguyên lý hoạt động của các
thiết bị đóng cắt trong trạm biến áp (dao cách ly, máy cắt, mạch hòa đồng bộ) và hoàn thành
một sản phẩm mô phỏng thao tác đóng cắt một phát tuyến trong trạm. Phần này có kèm theo
3 bản vẽ thiết kế trạm biến áp và 1 bản vẽ sơ đồ nguyên lý của sản phẩm ở cuối Luận văn.
Phần 2: Thiết kế mạng điện phân phối 22 kv và bảo vệ relay cho đường dây và trạm
biến áp, ứng dụng trên phần mềm PSS/Adept.
Phần này tập trung vào việc tính toán ngắn mạch, lựa chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho
đường dây cũng như cài đặt relay bảo vệ cho đường dây và trạm biến áp. Đồng thời áp dụng
bài toán vào phần mềm PSS/Adept để mô phỏng và kiểm tra.
Phần 3: Chuyên đề “Quản lý tiểu vùng khí hậu vườn địa lan”.
Chuyên đề này là phần mở rộng thêm, em thực hiện nghiên cứu cùng với 3 bạn sinh viên
khác để hoàn thành một sản phẩm thực tế và tiến hành lắp đặt thử nghiệm. Phần này có kèm
theo 1 bản vẽ sơ đồ nguyên lý của sản phẩm.
Kết quả Luận văn: thiết kế hoàn chỉnh trạm biến áp và đường dây, cài đặt bảo vệ và mô
phỏng trên phần mềm để kiểm tra. Hoàn thành 2 sản phẩm, trong đó có 1 sản phẩm mô
phỏng, 1 sản phẩm được lắp đặt thử nghiệm trong thực tế.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang v
Luận văn tốt nghiệp
Mục lục
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN ........................................................................................................ ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ....................................................................iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .......................................................................iii
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................... iv
TÓM TẮT LUẬN VĂN .......................................................................................................... v
MỤC LỤC............................................................................................................................... vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................ xii
ĐỀ BÀI .................................................................................................................................... 1
PHẦN I: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV ............................................................. 1
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 KV VÀ BẢO VỆ RELAY CHO
ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP, ỨNG DỤNG TRÊN PHẦN MỀM PSS/ADEPT ... 2
PHẦN III: CHUYÊN ĐỀ “QUẢN LÝ TIỂU VÙNG KHÍ HẬU VƯỜN ĐỊA LAN” ........ 2
PHẦN I: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV ............................................................ 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP ................................................................ 1
1.1.Tổng quan về trạm biến áp ............................................................................................. 1
1.1.1.
Khái niệm............................................................................................................. 1
1.1.2.
Phân loại trạm biến áp ......................................................................................... 1
1.2.Các số liệu thiết kế cơ bản .............................................................................................. 2
1.3.Tổng hợp đồ thị phụ tải .................................................................................................. 3
CHƯƠNG 2: CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP................................................. 6
2.1.Tổng quát ........................................................................................................................ 6
2.2.Chọn phương án thiết kế - sơ đồ cấu trúc ....................................................................... 6
2.3.Chọn số lượng máy biến áp ............................................................................................ 6
2.3.1.
Phương án 1 máy biến áp .................................................................................... 6
2.3.2. Hai máy biến áp là phương án được sử dụng nhiều nhất vì tính đảm bảo liên tục
cung cấp điện cao. ............................................................................................................. 7
2.3.3.
Ba máy biến áp chỉ được sử dụng trong trường hợp đặc biệt: ............................ 7
CHƯƠNG 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO TRẠM ............................................................... 8
3.1.Tính toán chọn MBA cho trạm ....................................................................................... 8
3.2.Tính toán phát nóng cho MBA ..................................................................................... 11
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang vi
Luận văn tốt nghiệp
Mục lục
3.3.Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp ........................................................... 11
3.3.1.
Tổng quát: .......................................................................................................... 11
3.3.2.
Tổn thất điện năng trong máy biến áp ............................................................... 11
CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN........................................................................................... 13
4.1.Khái niệm ..................................................................................................................... 13
4.2.Các dạng sơ đồ nối điện................................................................................................ 13
4.2.1.
Sơ đồ hệ thống một thanh góp ........................................................................... 13
4.2.2.
Sơ đồ hệ thống hai thanh góp ............................................................................ 16
4.3.Chọn sơ đồ nối điện cho trạm 110/22kV ...................................................................... 18
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH ................................................... 20
5.1.Khái niệm: .................................................................................................................... 20
5.2.Sơ đồ thay thế ............................................................................................................... 20
5.3.Các thông số cơ bản...................................................................................................... 20
5.4.Tính dòng ngắn mạch ................................................................................................... 21
CHƯƠNG 6: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN.............................................. 23
6.1.Khái quát....................................................................................................................... 23
6.1.1.
Khí cụ đóng cắt .................................................................................................. 23
6.1.2.
Các khí cụ điện phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle .......................................... 24
6.1.3.
Các khí cụ hạn chế dòng ngắn mạch: là kháng điện, gồm có ............................ 25
6.1.4.
Phần dẫn điện..................................................................................................... 26
6.2.Tính toán dòng điện cưỡng bức cực đại ở cấp điện áp 110 kV .................................... 28
6.3.Tính toán dòng điện cưỡng bức cực đại ở cấp điện áp 22 kV ...................................... 29
6.4.Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện ở cấp điện áp 110 kV................................. 30
6.4.1.
Chọn dây dẫn đến thanh góp 110kV ................................................................. 30
6.4.2.
Chọn thanh góp 110kV: ..................................................................................... 31
6.4.3.
Chọn máy cắt 110 kV: ....................................................................................... 32
6.4.4.
Chọn dao cách ly 110 kV: ................................................................................. 32
6.4.5.
Chọn biến dòng điện (BI): ................................................................................. 33
6.4.6.
Chọn máy biến điện áp (BU): ............................................................................ 35
6.4.7.
Chọn chống sét van............................................................................................ 37
6.4.8.
Chọn dây dẫn từ thanh góp 110 kV đến MBA .................................................. 37
6.5.Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện ở cấp điện áp 22 kV................................... 39
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang vii
Luận văn tốt nghiệp
Mục lục
6.5.1.
Chọn cáp – dây dẫn: .......................................................................................... 39
6.5.2.
Chọn tủ điện cho cấp 22 KV ............................................................................. 41
CHƯƠNG 7: TÌM HIỂU HOẠT ĐỘNG CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT CỦA TRẠM BIẾN
ÁP........................................................................................................................................... 43
7.1.NGHIÊN CỨU DAO CÁCH LY ................................................................................. 43
7.1.1.
Tổng quan về dao cách ly và dao tiếp địa ......................................................... 43
7.1.2.
Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển - logic thao tác............................................. 44
7.2.NGHIÊN CỨU MÁY CẮT .......................................................................................... 47
7.2.1.
Tổng quan về máy cắt ........................................................................................ 47
7.2.2.
Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển - logic thao tác............................................. 48
7.2.3.
Sơ đồ nguyên lý mạch hòa đồng bộ................................................................... 51
CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP .................................... 53
8.1.Khái niệm ..................................................................................................................... 53
8.1.1.
Sơ đồ tự dùng trong trạm biến áp ...................................................................... 53
8.1.2.
Lượng điện tự dùng: .......................................................................................... 53
8.2.Chọn máy biến áp tự dùng ............................................................................................ 54
8.3.Tính toán ngắn mạch tại thanh góp 0.4 kV .................................................................. 55
8.4.Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện cho cấp điện áp 0.4 kV .............................. 56
8.4.1.
Chọn cáp từ thanh góp 22kV đến máy biến áp tự dùng .................................... 56
8.4.2.
Chọn cáp từ MBA tự dùng đến thanh góp 0.4 kV ............................................. 56
8.4.3.
Chọn thanh góp 0.4kV ....................................................................................... 57
8.4.4.
Chọn CB cho thanh cái 0.4 kV .......................................................................... 57
8.4.5.
Chọn CB cho các nhánh phụ tải tự dùng ........................................................... 58
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 KV, BẢO VỆ RELAY CHO
ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP, ỨNG DỤNG TRÊN PHẦN MỀM PSS/ADEPT59
CHƯƠNG 9: LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI 22KV .................................................. 60
9.1.Tính toán tổn hao, sụt áp trên phát tuyến chính ........................................................... 62
9.2.Tính toán tổn hao, sụt áp trên nhánh rẽ ........................................................................ 64
CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN SỰ CỐ NGẮN MẠCH ĐƯỜNG DÂY 22KV ....................... 68
10.1.Trường hợp 1: hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái đóng ........................................... 69
10.1.1.
Thông số hệ thống và phát tuyến chính đường dây 22kV: ............................ 69
10.1.2.
Tính toán ngắn mạch tại vị trí 5 (cuối phát tuyến chính): .............................. 70
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang viii
Luận văn tốt nghiệp
10.1.3.
Mục lục
Tính toán ngắn mạch tại mọi nút của đường dây: .......................................... 73
10.2.Trường hợp 2: hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái mở. ............................................. 74
10.2.1.
Thông số Hệ thống: ........................................................................................ 74
10.2.2.
Tính toán ngắn mạch tại mọi nút của đường dây: .......................................... 74
10.3. .. Trường hợp 3: máy cắt phân đoạn thanh cái 110kV ở trạng thái đóng, máy cắt phân
đoạn thanh cái 22kV ở trạng thái mở. ................................................................................ 75
10.3.1.
Thông số Hệ thống: ........................................................................................ 75
10.3.2.
Tính toán ngắn mạch tại mọi nút của đường dây: .......................................... 75
10.4. ..... Trường hợp 4: máy cắt phân đoạn thanh cái 110kV ở trạng thái mở, máy cắt phân
đoạn thanh cái 22kV ở trạng thái đóng............................................................................... 76
CHƯƠNG 11: LỰA CHỌN MBA VÀ CẦU CHÌ BẢO VỆ MẠNG PHÂN PHỐI............. 77
11.1.Lựa chọn MBA cho phụ tải ........................................................................................ 77
11.2.Lựa chọn cầu chì và dây chảy bảo vệ cho các phụ tải................................................ 77
11.2.1.
Lựa chọn cầu chì tự rơi .................................................................................. 77
11.2.2.
Lựa chọn dây chảy: ........................................................................................ 79
11.3.Lựa chọn cầu chì và dây chảy bảo vệ cho nhánh rẽ ................................................... 81
11.3.1.
Lựa chọn cầu chì tự rơi .................................................................................. 81
11.3.2.
Lựa chọn dây chảy cho nhánh rẽ.................................................................... 82
CHƯƠNG 12: LÝ THUYẾT BẢO VỆ RELAY................................................................... 83
12.1.Bảo vệ quá dòng điện ................................................................................................. 83
12.1.1.
Nguyên tắc tác động ....................................................................................... 83
12.1.2.
Bảo vệ dòng quá dòng cực đại ....................................................................... 83
12.1.3.
Bảo vệ quá dòng cắt nhanh. ........................................................................... 86
12.2.Bảo vệ dòng điện chống chạm đất .............................................................................. 87
12.2.1.
Nguyên tắc bảo vệ .......................................................................................... 87
12.2.2.
Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không (51N) ....................................................... 87
12.2.3.
Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không (50N) ............................................................ 89
CHƯƠNG 13: CÀI ĐẶT THÔNG SỐ RELAY ĐƯỜNG DÂY .......................................... 90
13.1.Bảo vệ dòng cực đại (51) ............................................................................................ 90
13.2.Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50) ................................................................................. 92
13.3.Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không (51N) ................................................................... 93
13.4.Bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự không (50N) ............................................................... 96
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang ix
Luận văn tốt nghiệp
Mục lục
13.5.TỔNG KẾT: ............................................................................................................... 97
CHƯƠNG 14: BẢO VỆ RELAY CHO TRẠM BIẾN ÁP ................................................... 98
14.1. .Trường hợp 1: hai máy biến áp làm việc song song, hai máy cắt phân đoạn thanh cái
ở trạng thái hở ..................................................................................................................... 98
14.1.1.
Relay phía thứ cấp MBA................................................................................ 98
14.1.2.
Relay phía sơ cấp MBA: .............................................................................. 101
14.2. ........Trường hợp 2: một MBA bị sự cố, hai máy cắt phân đoạn thanh cáioở trạng thái
đóng .................................................................................................................................. 104
14.2.1.
Relay phía thứ cấp MBA: ............................................................................ 104
14.2.2.
Relay phía sơ cấp MBA: .............................................................................. 106
14.3.TỔNG KẾT .............................................................................................................. 109
CHƯƠNG 15: XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN TRONG PSS - ADEPT ................................. 110
15.1.Khai báo thông số các phần tử của hệ thống ............................................................ 110
15.2.Sơ đồ lưới điện hoàn chỉnh ....................................................................................... 113
CHƯƠNG 16 : PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ TÍNH NGẮN MẠCH ................................ 114
16.1.Tính toán phân bố công suất và sụt áp trên toàn hệ thống ....................................... 114
16.2.Tính toán ngắn mạch ................................................................................................ 120
16.2.1.
Trường hợp 1: hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái đóng ............................. 120
16.2.2.
Trường hợp 2: hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái hở ................................. 121
16.2.3.
Trường hợp 3: Máy cắt phân đoạn thanh cái 110 kV ở trạng thái đóng, máy
cắt phân đoạn thanh cái 22 kV ở trạng thái hở.............................................................. 122
CHƯƠNG 17: BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP VÀ LƯỚI ĐIỆN ............................................. 123
17.1.Bảo vệ máy biến áp phân phối.................................................................................. 123
17.1.1.
Lựa chọn cầu chì: ......................................................................................... 123
17.1.2.
Kiểm tra khả năng bảo vệ: ........................................................................... 123
17.2.Bảo vệ relay cho trạm biến áp và đường dây ........................................................... 125
17.2.1.
Trường hợp 1: hai máy cắt phân đoạn cùng mở .......................................... 125
17.2.2.
Trường hợp 2: hai máy cắt phân đoạn cùng đóng ........................................ 143
CHƯƠNG 18: CHỨC NĂNG BẢO VỆ RECLOSER ........................................................ 162
18.1.Tổng quan về chức năng bảo vệ tự đóng lại ............................................................. 162
18.1.1.
Vai trò:.......................................................................................................... 162
18.1.2.
Nguyên tắc hoạt động: ................................................................................. 162
18.2.Sử dụng recloser bảo vệ lưới điện phân phối 22kV ................................................. 162
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang x
Luận văn tốt nghiệp
Mục lục
18.2.1.
Lựa chọn và cài đặt recloser: ....................................................................... 163
18.2.2.
Kiểm tra hoạt động của RECLOSER và chì nhánh: .................................... 164
18.3.Phối hợp bảo vệ với relay đường dây và trạm biến áp ............................................. 169
18.3.1.
Trường hợp 1: hai máy cắt phân đoạn cùng hở............................................ 169
18.3.2.
Trường hợp 2: hai máy cắt phân đoạn cùng đóng ........................................ 170
PHẦN III: CHUYÊN ĐỀ “QUẢN LÝ TIỂU VÙNG KHÍ HẬU VƯỜN ĐỊA LAN”. . 173
CHƯƠNG 19: CHUYÊN ĐỀ “QUẢN LÝ TIỂU VÙNG KHÍ HẬU VƯỜN ĐỊA LAN”. 174
19.1.Đặt vấn đề ................................................................................................................. 174
19.1.1.
Tổng quan về cây địa lan, yêu cầu kĩ thuật chăm sóc .................................. 174
19.1.2.
Mục tiêu, lợi ích của đề tài ........................................................................... 175
19.2.Giới thiệu về mạch vi điều khiển Arduino và các linh kiện liên quan ..................... 175
19.2.1.
Mạch vi điều khiển Arduino ........................................................................ 175
19.2.2.
IC thời gian thực DS1307 ............................................................................ 177
19.2.3.
Cảm biến nhiệt độ LM35 ............................................................................. 180
19.2.4.
Cảm biến mưa và cảm biến độ ẩm đất ......................................................... 181
19.3.Kết nối phần cứng ..................................................................................................... 181
19.3.1.
LCD .............................................................................................................. 182
19.3.2.
DS1307 ......................................................................................................... 182
19.3.3.
LM35 ............................................................................................................ 183
19.3.4.
Cảm biến mưa .............................................................................................. 183
19.3.5.
Cảm biến độ ẩm đất...................................................................................... 184
19.3.6.
Relay 5V DC ................................................................................................ 184
19.3.7.
Các nút nhấn................................................................................................. 184
19.3.8.
Sơ đồ tổng thể kết nối phần cứng ................................................................. 185
19.4.Lắp đặt thử nghiệm, đánh giá, nhận xét ................................................................... 185
19.4.1.
Kết quả thử nghiệm ...................................................................................... 185
19.4.2.
Đánh giá, nhận xét........................................................................................ 185
TỔNG KẾT LUẬN VĂN .................................................................................................... 187
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 188
THÔNG TIN LIÊN HỆ ....................................................................................................... 189
BẢN VẼ ............................................................................................................................... 190
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang xi
Luận văn tốt nghiệp
Danh mục từ viết tắt
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
TBA
Trạm biến áp
MBA
Máy biến áp
TG
Thanh góp
TGV
Thanh góp vòng
DCL
Dao cách ly
DTĐ
Dao tiếp địa
MC
Máy cắt
TU
Máy biến điện áp
TI
Máy biến dòng điện
BV
Bảo vệ
BVQDĐ
Bảo vệ quá dòng điện
BVDCĐ
Bảo vệ dòng cực đại
BVCN
Bảo vệ cắt nhanh
TTT
Thứ tự thuận
TTN
Thứ tự nghịch
TTK
Thứ tự không
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang xii
Luận văn tốt nghiệp
Đề bài
ĐỀ BÀI
PHẦN I: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV
Thiết kế trạm biến áp có 2 cấp điện áp 110/22 kV
Phía 110 kV:
Số đường dây từ hệ Thống vào thanh góp 110 kV: 02, dài 50 (km), x0 = 0.4 (Ω/km)
Công suất ngắn mạch 3 pha của hệ Thống SNM(3) = 4500 (MVA)
Công suất ngắn mạch 1 pha của hệ thống SNM(1) = 2000 (MVA)
Phụ tải tại thanh góp 110 kV: 02 phụ tải loại 2 có công suất lần lượt là 6MVA và 5MVA
Tmax tải 1 = 5100 h, Tmax tải 2 = 4900 h.
Phía 22 kV:
Số phụ tải từ thanh góp 22 kV: 4 phụ tải loại 2, cos =0.83.
Công suất tự dùng 0.3(MVA), cos = 0.83.
Đồ thị phụ tải cho như sau:
S (MVA)
70
60
55
50
45
50
40
35
30
20
15
15
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Các yêu cầu:
1) Xây dựng đồ thị phụ tải của từng cấp điện áp, xác định Tmax và τmax từng cấp
2) Lập các phương án sơ đồ cấu trúc trạm biến áp có thể
3) Chọn máy biến áp cho các phương án
4) Lập sơ đồ nối điện
5) Tính toán chọn phương án tốt
6) Tính toán ngắn mạch
7) Chọn khí cụ điện
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 1
Luận văn tốt nghiệp
Đề bài
8) Tìm hiểu nguyên lý hoạt động các thiết bị đóng cắt trong TBA
9) Tự dùng trạm biến áp
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 KV VÀ BẢO VỆ RELAY
CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP, ỨNG DỤNG TRÊN PHẦN MỀM
PSS/ADEPT
Từ thanh cái 22kV của MBA, có 4 lộ dây ra 10MVA, 13MVA, 15MVA và 17MVA, tính
toán thiết kế và bảo vệ cho lộ dây 15MVA như hình vẽ
PHẦN III: CHUYÊN ĐỀ “QUẢN LÝ TIỂU VÙNG KHÍ HẬU VƯỜN ĐỊA LAN”
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 2
Luận văn tốt nghiệp
PHẦN I: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 3
Luận văn tốt nghiệp
Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1.
Tổng quan về trạm biến áp
1.1.1. Khái niệm
 Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng của hệ thống điện, là một
công trình để chuyển đổi điện áp từ cấp này sang cấp khác.
 Trong hệ thống điện, trạm biến áp có nhiệm vụ chính là nâng điện áp lên cao khi
truyền tải và hạ điện áp xuống để phân phối phù hợp với nhu cầu sử dụng.
1.1.2. Phân loại trạm biến áp
a. Theo điện áp:
Khi phân loại theo điện áp chia thành trạm tăng áp và trạm giảm áp.
 Trạm tăng áp là trạm biến áp có điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp. Đây
thường là trạm biến áp của các nhà máy điện tập trung điện năng của các máy phát điện
để phát về hệ thống điện và phụ tải ở xa. Ví dụ: Trạm tăng áp 6.3/66kV, 10.5/110kV,
13.8/220kV...
 Trạm giảm áp là trạm biến áp có điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp. Đây
thường là trạm biến áp có nhiệm vụ nhận điện năng từ hệ thống điện để phân phối cho
phụ tải. Ví dụ: Trạm hạ áp 110/22kV, 110/15kV, 22/0.4kV…
b. Theo chức năng
Khi phân loại theo chức năng chia thành trạm trung gian và trạm phân phối.
 Trạm biến áp trung gian hay còn gọi là trạm biến áp khu vực được cung cấp từ
mạng điện của hệ thống điện để cung cấp điện cho khu vực lớn như các thành phố, tỉnh,
huyện, khu công nghiệp… Điện áp sơ cấp của trạm thường là 66, 110, 220, 500kV…,
còn phía thứ cấp là 6.3, 15, 22, 35, 66, 110kV…
 Trạm biến áp phân phối hay còn gọi là trạm biến áp địa phương có nhiệm vụ phân
phối trực tiếp cho các hộ sử dụng điện của xí nghiệp, khu dân cư, trường học… thường
có điện áp thứ cấp nhỏ Ví dụ: Trạm 15/0.4kV, 22/0.4kV, 22/0.6kV, 35/6.3kV…
c. Theo cấu trúc
Về phương diện cấu trúc, người ta thường chia làm hai loại:
 Trạm biến áp ngoài trời: Các thiết bị cao áp đặt ngoài trời, còn các thiết bị điện áp
thấp đặt trong nhà, trong tủ sắt chuyên dụng. Loại này thuận lợi về chi phí, thời gian, an
toàn cao, nhưng vì đặt ngoài trời nên ảnh hưởng của thời tiết, khí quyển lớn, cần không
gian rộng để lắp đặt.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 1
Luận văn tốt nghiệp
Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
 Trạm biến áp trong nhà: Các thiết bị đặt hết trong nhà. Loại này không ảnh hưởng
của khí quyển nhưng chi phí cao, an toàn không cao.
Các số liệu thiết kế cơ bản
1.2.
Phía 110 kV:
Số đường dây từ hệ Thống vào thanh góp 110 kV: 02, dài 50 (km), x0 = 0.4 (Ω/km)
Công suất ngắn mạch 3 pha của hệ Thống SNM(3) = 4500 (MVA)
Công suất ngắn mạch 1 pha của hệ thống SNM(1) = 2000 (MVA)
Phụ tải tại thanh góp 110 kV: 02 phụ tải có công suất lần lượt là 6MVA và 5MVA
Tmax tải 1 = 5100 h, Tmax tải 2 = 4900 h.
Phía 22 kV:
Số phụ tải từ thanh góp 22 kV: 4 phụ tải loại 2, cos =0.83.
Công suất tự dùng 0.3(MVA), cos = 0.83.
S (MVA)
70
60
45
50
55
50
35
40
30
15
15
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hình 1.1. Đồ thị phụ tải
Bảng 1.1. Công suất phụ tải theo giờ
Giờ
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10 10-11 11-12
S(MVA)
15
15
15
15
15
15
45
45
45
45
Giờ
S(MVA)
45
35
12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24
35
50
50
50
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
50
50
55
55
55
55
15
15
Trang 2
Luận văn tốt nghiệp
1.3.
Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
Tổng hợp đồ thị phụ tải
Thời gian sử dụng công suất cực đại
(1.1)
Thời gian tổn thất công suất cực đại
(1.2)
Trong đó:
Pi – Ti : Công suất và thời gian sử dụng các giờ trong ngày
Pmax: Công suất sử dụng lớn nhất trong ngày
Bảng 1.2. Bảng tổng hợp phụ tải (có tính tự dùng)
Giờ
Phụ tải ở cấp điện áp 22 kV
0-1
15.3
12.699
161.2646
1-2
15.3
12.699
161.2646
2-3
15.3
12.699
161.2646
3-4
15.3
12.699
161.2646
4-5
15.3
12.699
161.2646
5-6
15.3
12.699
161.2646
6-7
45.3
37.599
1413.685
7-8
45.3
37.599
1413.685
8-9
45.3
37.599
1413.685
9-10
45.3
37.599
1413.685
10-11
45.3
37.599
1413.685
11-12
35.3
29.299
858.4314
12-13
35.3
29.299
858.4314
13-14
50.3
41.749
1742.979
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 3
Luận văn tốt nghiệp
Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
14-15
50.3
41.749
1742.979
15-16
50.3
41.749
1742.979
16-17
50.3
41.749
1742.979
17-18
50.3
41.749
1742.979
18-19
55.3
45.899
2106.718
19-20
55.3
45.899
2106.718
20-21
55.3
45.899
2106.718
21-22
55.3
45.899
2106.718
22-23
15.3
12.699
161.2646
23-24
15.3
12.699
161.2646
Tổng cộng
892.2
740.526
27217.17
S (MVA)
70
55.3
60
50.3
45.3
50
40
35.3
30
20
15.3
15.3
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hình 1.2. Đồ thị phụ tải đã cộng tự dùng
Kết quả tính toán
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 4
Luận văn tốt nghiệp
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Chương 1: Tổng quan về trạm biến áp
Trang 5
Luận văn tốt nghiệp
Chương 2: Chọn sơ đồ cấu trúc trạm biến áp
CHƯƠNG 2: CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP
2.1.
Tổng quát
- Thiết kế lắp đặt trạm biến áp là một khâu quan trọng. Các phương án vạch ra phải
đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ và phải khác nhau về cách ghép nối máy
biến áp với các cấp điện áp, về số lượng của máy biến áp…
- Trong hệ thống điện người ta dùng các máy tăng áp và giảm áp, hai cuộn dây và ba
cuộn dây, máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp ba pha và tổ máy biến áp một pha.
2.2.
-
Chọn phương án thiết kế - sơ đồ cấu trúc
Khi thiết kế trạm biến áp, chọn sơ đồ cấu trúc là phần quan trọng có ảnh hưởng đến
toàn bộ thiết kế. Các yêu cầu chính khi chọn sơ đồ cấu trúc là:
 Có tính khả thi tức là có thể chọn được các thiết bị chính như: máy biến áp, máy cắt
điện…cũng như có khả năng thi công, xây lắp và vận hành.
 Đảm bảo liên hệ chặt chẽ giữa các cấp điện áp, đặc biệt với hệ thống khi bình thường
cũng như khi cưỡng bức (có một phần tử không làm việc được).
 Tổn hao qua máy biến áp nhỏ, tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai lần biến
áp không cần thiết.
 Vốn đầu tư hợp lý, chiếm diện tích càng bé càng tốt.
 Có khả năng phát triển trong tương lai mà không cần thay đổi cấu trúc đã chọn.
2.3.
Chọn số lượng máy biến áp
2.3.1. Phương án 1 máy biến áp
Phương án này được thiết kế khi:
Heä thoáng
 Phụ tải không quan trọng.
110kV
 Trạm thường được cung cấp bằng một đường dây từ hệ
thống đến.
22kV
Hình 2.1.Sơ đồ cấu trúc
hệ thống một Máy Biến Áp
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 6
Luận văn tốt nghiệp
Chương 2: Chọn sơ đồ cấu trúc trạm biến áp
2.3.2. Hai máy biến áp là phương án được sử dụng nhiều nhất
Heä thoáng
vì tính đảm bảo liên tục cung cấp điện cao.
110kV
Phương án này được thiết kế khi:
 Có hai đường dây cung cấp từ hệ thống.
 Khi không có máy biến áp lớn phù hợp với phụ tải.
 Không có khả năng chuyên chở và xây lắp MBA lớn.
 Phụ tải cần cung cấp điện liên tục, cho phép hoạt động quá
22kV
tải MBA trong thời gian cho phép
Hình 2.2.Sơ đồ cấu trúc hệ
thống hai Máy Biến Áp
2.3.3. Ba máy biến áp chỉ được sử dụng trong trường hợp đặc biệt:
Phương án này được thiết kế khi:
 Khi không có hai máy biến áp phù hợp.
Heä thoáng
110kV
 Trạm biến áp đã xây dựng, khi phụ tải phát triển
không có khả năng thay thế hai máy mới phải đặt
thêm máy thứ ba.
22kV
Hình 2.3.Sơ đồ cấu trúc hệ
thống ba Máy Biến Áp
 Đặt ba máy biến áp thường ít được sử dụng vì vốn đầu tư cao, tăng diện tích xây
dựng, phức tạp xây lắp. Đặc biệt khi sử dụng MBA ba cuộn dây hay tự ngẫu
không nên dùng ba MBA làm việc song song.
 Từ những điều kiện nêu trên và áp dụng vào điều kiện thiết kế được giao
(phụ tải loại 2), ta chọn phương án sử dụng hai máy biến áp đặt ngoài trời là hợp lý nhất.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 7
Luận văn tốt nghiệp
Chương 3: Chọn máy biến áp
CHƯƠNG 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP CHO TRẠM
3.1.
Tính toán chọn MBA cho trạm
Tính cho phương án 2 MBA theo điều kiện quá tải sự cố
Vì
qtsc = 1.4

có SB = 40 MVA
Đồ thị phụ tải
S (MVA)
70
55.3
60
50.3
45.3
50
40
35.3
30
20
15.3
15.3
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hình 3.1. Đồ thị phụ tải chọn Máy Biến Áp có công suất định mức SB=40MVA
Xác định vùng quá tải để tính S2đt suy ra k2đt
Ta có 2 vùng quá tải:
Vùng 1:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 8
Luận văn tốt nghiệp
Chương 3: Chọn máy biến áp
Vùng 2:
 Tính toán quá tải sự cố trên vùng 2
 S2 = S2đt = 52.58 MVA
Và
Trong vòng 10h trước vùng đã tính quá tải sự cố, tính S1:
Tính k1, k2:
Kiểm tra điều kiện, ta thấy:
Vậy MBA đã chọn không phù hợp vì có thời gian quá tải quá lâu. Phải chọn MBA
công suất lớn hơn là SB = 63 MVA
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 9
Luận văn tốt nghiệp
Chương 3: Chọn máy biến áp
Đồ thị phụ tải
S (MVA)
70
55.3
60
50.3
45.3
50
40
35.3
30
20
15.3
15.3
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hình 3.2. Đồ thị phụ tải chọn Máy Biến Áp có công suất định mức SB=63MVA
Ta thấy với MBA 63 MVA, máy luôn hoạt động trong tình trạng không quá tải nên không
cần phải tính quá tải sự cố.
Vì vậy với phương án chọn này, ta có giảm vốn đầu tư ban đầu khi có thể thi công trước
một MBA để hoạt động . Vì trong thời gian đầu, do MBA còn mới nên ít xảy ra sự cố phải
bảo trì. MBA thứ 2 có thể xây dựng sau cùng với sự phát triển của phụ tải.
Tuy nhiên khi tính toán ngắn mạch, lựa chọn thiết bị và bảo vệ relay, ta vẫn sẽ tính cho
trường hợp dùng cả 2 MBA.
Chọn MBA 3 pha 2 cuộn dây 110/22 kV – 63MVA do tổng công ty thiết bị điện
Đông Anh sản xuất, với bảng thông số kĩ thuật như sau:
Bảng 3.2: Thông số MBA 110/22 kV
Sđm
Uđm
UN
I0
∆P0
∆PN
(MVA) (kV) (%) (%) (kW) (kW)
63
115/23 10.5 0.1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
32
Kích thước
(m)
230 6.9x5.6x5.96
Lượng Khối
dầu
lượng
(tấn)
(tấn)
27.4
106
Trang 10
Luận văn tốt nghiệp
3.2.
Chương 3: Chọn máy biến áp
Tính toán phát nóng cho MBA
Vì máy biến áp đã chọn không phải làm việc trong tình trạng quá tải sự cố nên không
cần phải tính phát nóng cho máy biến áp
3.3.
Tính toán tổn thất điện năng trong máy biến áp
3.3.1. Tổng quát:
Để vận chuyển điện năng tới các nơi tiêu thụ ta phải dùng dây dẫn điện và máy biến
áp. Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn và máy biến áp bao giờ cũng có một tổn thất công
suất tác dụng và công suất phản kháng . Năng lượng đó biến thành nhiệt làm nóng dây dẫn
điện và máy biến áp, làm giảm tuổi thọ của máy biến áp cũng như làm hư hỏng dây dẫn
điện. Vì vậy nghiên cứu vấn đề tổn thất công suất rất quan trọng.
Những thông số cần thiết khi tính tổn thất điện năng trong máy biến áp:
- Công suất định mức của máy biến áp.
- Tổn thất không tải  P0 .
- Tổn thất ngắn mạch PN .
3.3.2. Tổn thất điện năng trong máy biến áp
a. Tổn thất điện năng trong máy biến áp ba pha hai cuộn dây.
Khi không có đồ thị phụ tải, xác định theo công thức:
(3.1)
Khi có đồ thị phụ tải, xác định theo đồ thị phụ sau:
(3.2)
Trong đó: n : số máy biến áp làm việc song song.
T : Thời gian làm việc của máy biến áp
S i : công suất của n máy biến áp tương ứng với thời gian Ti
 : thời gian tổn thất công suất cực đại phụ thuộc vào gian sử dụng công
suất cực đại Tmax và cos .
Tmax =
A  Si ×Ti
=
Smax
Smax
(3.3)
b. Tính toán tổn thất điện năng của phương án 2 máy biến áp:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 11
Luận văn tốt nghiệp
Chương 3: Chọn máy biến áp
Trường hợp có đồ thị phụ tải:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 12
Luận văn tốt nghiệp
Chương 4: Sơ đồ nối điện
CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN
4.1.
Khái niệm
Sơ đồ nối điện là một hình vẽ biểu diễn quan hệ giữa các thiết bị, khí cụ điện, có
nhiệm vụ nhận điện từ các nguồn để cung cấp, phân phối cho các phụ tải cùng một cấp điện
áp.
 Nguồn điện có thể là máy biến áp, máy phát điện, đường dây cung cấp.
 Phụ tải có thể là máy biến áp, đường dây…
 Mỗi nguồn hay tải gọi là một phần tử của sơ đồ nối điện.
 Thanh góp là nơi tập trung các nguồn điện và phân phối cho các phụ tải.
Sơ đồ nối điện có các dạng khác nhau phụ thuộc vào cấp điện áp, số phần tử nguồn
và tải, công suất tổng, tính chất quan trọng của các phụ tải…
 Sơ đồ nối điện cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
 Tính đảm bảo cung cấp điện: theo yêu cầu hay sự quan trọng của phụ tải mà có mức
đảm bảo cần đáp ứng thích hợp.
 Tính linh hoạt: là sự thích ứng với các chế độ làm việc khác nhau.Ví dụ khi ngừng
một phần tử nguồn hay tải (chế độ làm việc cưỡng bức).
 Tính phát triển: sơ đồ nối điện cần thỏa mãn không những hiện tại mà cả trong tương
lai gần khi tăng thêm nguồn hay tải.
 Tính kinh tế : thể hiện ở vốn đầu tư ban đầu và các chi phí hàng năm. Ví dụ tổn thất
điện năng qua các máy biến áp.
4.2.
Các dạng sơ đồ nối điện
Căn cứ vào số thanh góp, vào số máy cắt điện cung cấp cho các phần tử, sơ đồ nối
điện được chia thành các nhóm sau đây :
4.2.1. Sơ đồ hệ thống một thanh góp
a. Sơ đồ hệ thống một thanh góp
Hình 4.1.Sơ đồ hệ thống một thanh góp
Mỗi mạch nối nào thanh góp thông qua hai dao cách ly và một máy cắt. Dao cách ly chỉ
làm nhiệm vụ đảm bảo an toàn khi tiến hành sửa chữa và đóng cắt lúc không có điện.
 Ưu điểm:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 13
Luận văn tốt nghiệp
Chương 4: Sơ đồ nối điện
- Cấu tạo đơn giản, rõ ràng, giá thành thấp, mỗi phần tử được thiết kế riêng cho mạch đó,
khi vận hành sửa chữa mạch này không ảnh hưởng trực tiếp đến mạch khác.
 Khuyết điểm:
- Khi sửa chữa máy điện trên mạch nào, các phụ tải nối vào mạch đó cũng bị mất điện, thời
gian ngừng cung cấp phụ thuộc vào thời gian sửa chữa máy cắt đó.
- Ngắn mạch trên thanh góp đưa đến cắt điện toàn bộ các phần tử.
- Ngay cả khi sửa chữa dao cách ly về phía thanh góp (gọi là dao cách ly thanh góp) cũng
sẽ mất điện toàn bộ mạch đó trong thời gian sửa chữa.
 Do vậy sơ đồ này chỉ sử dụng khi yêu cầu về đảm bảo cung cấp điện liên tục
không cao, các hộ tiêu dùng phụ tải loại ba. Trong trường hợp này thường chỉ có
một nguồn cung cấp cho tải.
b. Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn
Hệ thống một thanh góp được phân đoạn bằng hai dao cách ly hoặc máy cắt có sử dụng hai
dao cách ly đi kèm.
b
a
c
Hình 4.2. Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn
Dùng dao cách ly để phân đoạn thanh góp tuy rẻ tiền hơn nhưng không linh hoạt và an
toàn bằng máy cắt điện.
Khi đã phân đoạn bằng máy cắt thì các phụ tải loại một sẽ được cung cấp điện từ hai
đường dây nối vào hai đoạn khác nhau, do đó không còn bị mất điện do bất kì nguyên nhân
nào cần cắt, nghỉ một đường dây hay một phân đoạn.
Khi cần sửa chữa chỉ cần tiến hành cho từng phân đoạn, việc cung cấp được chuyển cho
phân đoạn kia.
Khi có sự cố trên một phân đoạn nào thì máy cắt sẽ cắt trên phân đoạn đó cùng với máy
cắt của các mạch trên phân đoạn đó, phân đoạn còn lại đảm bảo cung cấp điện bình thường.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 14
Luận văn tốt nghiệp
Chương 4: Sơ đồ nối điện
Tất nhiên trong thời gian này tính đảm bảo có giảm nhưng xác suất xuất hiện sự cố trong
thời gian này rất thấp.
Nếu bình thường làm việc trong chế độ máy cắt phân đoạn cắt, thì nên đặt thêm một bộ
phận tự đóng nguồn dự phòng. Nhờ bộ phận này khi mất nguồn cung cấp trên phân đoạn
nào đó, máy cắt phân đoạn sẽ tự động đóng lại và phân đoạn được cung cấp điện từ phân
đoạn kia.
Với ưu điểm được nêu trên, sơ đồ một thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt điện, được
sử dụng rộng rãi tại các trạm biến áp không cao lắm (10, 22, 35, 110kV) và số mạch không
nhiều.
Đặc biệt hiện nay khi máy cắt khí SF6 có độ tin cậy cao, thời gian cần sửa chữa bảo
quản ngắn, thời gian mất điện do máy cắt sẽ rất bé nên sơ đồ càng được sử dụng rộng rãi
hơn và đây là sơ đồ chủ yếu trong các trạm biến áp cung cấp điện hiện nay ở nước ta.
c. Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng
a
b
c
Hình 4.3.Sơ đồ hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng
Ngoài ra còn có thể đặt thêm thanh góp vòng. Trên thanh góp vòng có máy cắt vòng,
dùng để thay thế cho bất kì máy cắt nào khi cần sửa chữa mà không phải ngừng cung cấp
điện. Nhờ có máy cắt vòng mà độ tin cậy cung cấp điện tăng cao. Tuy vậy sơ đồ này ít được
sử dụng do phức tạp và vốn đầu tư cao, chỉ áp dụng với những trạm biến áp cực kì quan
trọng.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 15
Luận văn tốt nghiệp
Chương 4: Sơ đồ nối điện
4.2.2. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp
a. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp không phân đoạn
M
CG
Hình 4.4. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp không phân đoạn
Sơ đồ này có hai chế độ làm việc:
 Một hệ thống thanh góp làm việc, một hệ thống thanh góp dự phòng:
Với chế độ làm việc này sơ đồ trên thành sơ đồ tương đương một hệ thống thanh
góp phân đoạn, do đó có các yêu khuyết điểm đã nêu, tuy nhiên, ở sơ đồ này có ưu
điểm so với hệ thống một thanh góp phân đoạn ở chỗ khi một thanh góp bị sự cố hay
sửa chữa, toàn bộ được chuyển sang làm việc với thanh góp thứ hai, chỉ mất điện trong
thời gian ngắn.
Sơ đồ này có ưu điểm nổi bật là khi cần sửa chữa, một máy cắt của phần tử nào,
dùng máy cắt liên lạc thay cho máy cắt này bằng cách chuyển đường đi qua thanh góp
thứ hai, qua máy cắt liên lạc đi tắt qua máy cắt cần sửa chữa.
 Làm việc đồng thời cả hai thanh góp:
Trong chế độ này các mạch nguồn cũng như mạch tải được phân đều trên hai thanh
góp, máy cắt liên lạc làm nhiệm vụ của máy cắt phân đoạn tương ứng cới sơ đồ hệ
thống một thanh góp có phân đoạn, khi có sự cố trên thanh góp, chỉ mất một phần
trong thời gian ngắn và chuyển sang vận hành trên thanh góp kia.
b. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có phân đoạn
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 16
Luận văn tốt nghiệp
Chương 4: Sơ đồ nối điện
Hình 4.5. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có phân đoạn
Thanh góp này trở thành thanh góp chính và thanh góp kia trở thành thanh góp phụ (chỉ
phân đoạn trên một thanh góp). Với sơ đồ thanh góp có phân đoạn có thể có một hay hai
máy cắt liên lạc và thanh góp chỉ thay một phân đoạn khi cần sửa chữa, lúc này máy cắt liên
lạc nối vào phân đoạn được thay thế đóng vai trò máy cắt phân đoạn nghĩa là luôn luôn làm
việc trong chế độ chế độ có hai phân đoạn, do đó tính đảm bảo cao hơn.
Tuy nhiên sơ đồ này có vốn đầu tư rất lớn do phải tốn thêm chi phí cho nhiều máy cắt.
Trong điều kiện còn hạn chế về kinh tế, để tiết kiệm có thể sử dụng sơ đồ hệ thống hai thanh
góp mà vẫn đảm bảo theo yêu cầu.
c. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng
Hình 4.6. Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 17
Luận văn tốt nghiệp
Chương 4: Sơ đồ nối điện
Sơ đồ hệ thống hai thanh góp có thanh góp vòng được đánh giá là sơ đồ vận hành linh
hoạt nhất hiện nay, khi MCV có thể thay thế bất kì một MC nào trong sơ đồ, đảm bảo cho
việc cung cấp điện được diễn ra liên tục, đồng thời có thể tiến hành sửa chữa, thay thế thiết
bị điện mà vẫn đảm bảo cung cấp điện. Sơ đồ này thường áp dụng cho các trạm 220kV trở
lên hoặc một số trạm 110kV quan trọng
4.3.
Chọn sơ đồ nối điện cho trạm 110/22kV
Trạm biến áp 110/22kV cần thiết kế có các đặc điểm :
 Phía cao áp của trạm được cung cấp từ lưới điện 110kV bằng 2 lộ đường dây đến,
và có 2 đường dây phụ tải.
 Phía hạ áp của trạm có cấp 22kV cấp cho tải bằng 4 lộ ra.
Theo các đặc điểm này, tham khảo các sơ đồ nối điện cơ bản và các yêu cầu cấp
điện của phụ tải ta chọn sơ đồ nối điện chính cho trạm như sau :
Hệ thống 110kV
Dựa vào các đặc điểm ở trên ta chọn sơ đồ nối điện cho hệ thống cấp 110 kV này là loại
sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn, thanh góp 110kV được phân đoạn bằng máy
cắt và dao cách ly.
Ưu điểm: Vận hành đơn giản nhưng độ tin cậy cung cấp điện đủ cao.
Hệ thống 22kV
Hệ thống phân phối 22kV của trạm cũng được thiết kế theo sơ đồ một hệ thống thanh
góp có phân đoạn bằng máy cắt, bình thường máy cắt phân đoạn mở (chỉ đóng máy cắt phân
đoạn khi cắt vận hành 1 máy biến áp hay cần sửa chữa sự cố). Do đó sẽ hạn chế được dòng
ngắn mạch và thực hiện bảo vệ relay đơn giản hơn.
Sơ đồ nối điện cho phương án 2 máy biến áp đã chọn
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 18
Luận văn tốt nghiệp
Chương 4: Sơ đồ nối điện
Hình 4.7. Sơ đồ nối điện cho phương án hai Máy Biến Áp
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 19
Luận văn tốt nghiệp
Chương 5: Tính toán ngắn mạch
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
5.1.
Khái niệm:
Khi thiết kế trạm biến áp ngoài việc quan tâm đến dòng điện và điện áp bình thường còn
phải quan tâm đến vấn đề ngắn mạch. Nói chung thì dòng điện khi ngắn mạch lớn hơn nhiều
lần so với dòng điện định mức. Vì vậy có thể gây ra ứng suất nhiệt và ứng suất động rất lớn.
Trong trường hợp ngắn mạch chạm đất có thể sinh ra điện áp tiếp xúc không cho phép và
xảy ra hiện tượng nhiễu trong hệ thống điện. Cho nên các phần tử trong hệ thống điện phải
được tính toán, lựa chọn sao cho không những làm việc tốt trong điều kiện bình thường mà
còn có khả năng chịu đựng được trạng thái sự cố trong giới hạn cho phép.
Có hai dạng ngắn mạch chính là ngắn mạch đối xứng và ngắn mạch bất đối xứng.
Thường ta chỉ tính ngắn mạch ba pha đối xứng vì thường dòng ngắn mạch ba pha lớn hơn
các dòng ngắn mạch còn lại để lựa chọn các khí cụ điện như máy cắt, kháng điện, biến
dòng, biến điện áp… và các phần tử dẫn điện như dây dẫn, thanh dẫn, cáp…
5.2.
Sơ đồ thay thế
Hệ thống điện
x HT
Thanh cái 110 kV
x dd
x dd
N1
MBA 1T
MBA 2T
xt
Thanh cái 110 kV
xB
Thanh cái 22 kV
Thanh cái 22 kV
Phụ tải
xB
Phụ tải
Sơ đồ cấu trúc
N2
Phụ tải
Sơ đồ thay thế
Hình 5.1. Sơ đồ cấu trúc và sơ đồ thay thế Trạm Biến Áp
5.3.
Các thông số cơ bản
-
Scb = 100 MVA.
Ucb cao = 110 kV.
Ucb hạ = 22 kV
-
X0 = 0.4 Ω/km
l = 50 km
SNM(3) = 4500 MVA
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 20
Luận văn tốt nghiệp
Chương 5: Tính toán ngắn mạch
Dòng điện cơ bản:
Chọn hệ số xung kích kxk = 1.8
5.4.
Tính dòng ngắn mạch
+ Điện kháng hệ thống:
+ Điện kháng dây dẫn (1 đường dây):
+ Điện kháng máy biến áp (1 MBA):
+ Điện kháng tương đương đến thanh cái cao áp:
+ Điện kháng tương đương đến thanh cái hạ áp:
+ Dòng ngắn mạch ba pha tại thanh cái cao áp trạm biến áp:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 21
Luận văn tốt nghiệp
Chương 5: Tính toán ngắn mạch
+ Dòng ngắn mạch xung kích tại thanh cái cao áp:
+ Dòng ngắn mạch ba pha tại thanh cái hạ áp trạm biến áp:
+ Dòng ngắn mạch xung kích tại thanh cái hạ áp:
Bảng 5.1. Tổng kết tính toán ngắn mạch 3 pha
Điểm NM
Uđm
Mục đích tính toán
(kV)
X
IN
Ixk
(đvtđ)
(kA)
(kA)
N1
110
Chọn khí cụ điện 110kV
0.1047
5.014
12.764
N2
22
Chọn khí cụ điện 22kV
0.1882
13.943
35.492
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 22
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
CHƯƠNG 6: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN
6.1.
Khái quát
Để vận hành được trong nhà máy điện và trạm biến áp, ngoài các thiết bị chính như máy
phát và máy biến áp, còn cần phải có các khí cụ điện và các phần dẫn điện.
-
Các khí cụ điện: Máy cắt, dao cách ly, máy cắt phụ tải, cầu chì …
-
Các phần dẫn điện : dây dẫn, thanh dẫn, cáp điện lực ...
Ta chọn thanh dẫn mềm làm thanh góp, thanh dẫn cho cấp điện áp 110kV. Chọn cáp
ngầm, thanh dẫn cứng cho cấp 22kV.
6.1.1. Khí cụ đóng cắt
- Máy cắt điện: Là khí cụ điện dùng để đóng cắt một phần tử của hệ thống như đường
dây, máy phát, máy biến áp… trong lúc vận hành bình thường cũng như lúc sự cố. Những
yêu cầu đối với máy cắt trong hệ thống là:
- Cắt nhanh, đảm bảo khi đóng cắt không gây cháy nổ.
- Có thể điều khiển dễ dàng, linh hoạt.
- Có khả năng đóng cắt nhiều lần với dòng điện bình thường và một số lần nhất
định với dòng ngắn mạch do nhà sản xuất qui định.
- Có khả năng đóng cắt lặp lại có chu kỳ theo yêu cầu.
- Kích thước gọn nhẹ.
- Giá thành thấp.
Máy cắt điện có nhiều loại: máy cắt dầu, máy cắt không khí, máy cắt khí (SF6), máy
cắt chân không…
 Máy cắt điện được chọn theo các điều kiện sau:
. Điện áp: Uđm ≥ UHT
. Dòng điện : Iđm ≥ Icbmax
. Khả năng cắt :Icắt đm ≥ IN
. Khả năng ổn định lực điện động : Ilđđ ≥ Ixk
. Ổn định nhiệt : I2nh ×tnh ≥ BN
- Đối với máy cắt có Iđm ≥ 1000A → không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.
- Dao cách ly: Là khí cụ điện có nhiệm vụ tạo ra một khoảng cách trông thấy được để
đảm bảo an toàn khi sửa chữa các thiết bị, khí cụ điện khác. Dao cách ly cũng có thể đóng
cắt mạch điện khi không có dòng hoặc dòng nhỏ, điện áp không cao lắm, sau khi máy cắt đã
cắt điện (thường thao tác qua bộ phận truyền động).
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 23
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
 Dao cách ly được chọn theo các điều kiện sau:
. Điện áp: Uđm ≥UHT
. Dòng điện : Iđm ≥ Icbmax
. Khả năng ổn định lực điện động : Ilđđ ≥ Ixk
. Ổn định nhiệt : I2nh ×tnh ≥ BN
- Đối với dao cách ly có Iđm ≥ 1000A → không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.
- Cầu chì: là khí cụ dùng để cắt mạch điện khi ngắn mạch và khi quá tải trong mạch
hình tia. Thường sử dụng ở cấp điện áp thấp.
- Cầu chì tự rơi: thực chất là cầu chì nhưng có cấu tạo đặc biệt, khi cắt sẽ cắt luôn dao
cách ly (trên phần động của dao cách ly gắn cầu chì ).
- Dao cách ly tự động: thực chất là dao cách ly nhưng có thể đóng cắt tự động.
- Dao ngắn mạch: là khí cụ điện không phải để đóng cắt mạch điện mà là để nối mạch
điện xuống đất, tạo thành dòng ngắn mạch nhân tạo khi cần thiết.
6.1.2. Các khí cụ điện phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle
- Máy biến dòng điện: biến đổi dòng điện trong mạch điện có điện áp cao về dòng điện
tương ứng với thiết bị đo lường, tự động bảo vệ rơle và cách ly với mạng cao áp để đảm bảo
an toàn cho người sử dụng, tiêu chuẩn hóa các thiết bị đo lường tự động…
 Máy biến dòng điện được chọn theo các điều kiện sau:
. Điện áp: UđmBI ≥UHT
. Dòng điện : IđmBI ≥ Icbmax
. Tổng trở: Z2đmBI ≥ Z2Σ
. Khả năng ổn định lực điện động : Ilđđ ≥ Ixk
. Ổn định nhiệt : I2nh ×tnh ≥ BN
. Cấp chính xác
Với :
Z2đmBI: tổng trở định mức thứ cấp BI theo cấp đã chọn
Z2đmBI = ∑Z2dc + Zdd
∑Z2dc: tổng trở của tất cả dụng cụ đo .
Zdd: tổng trở từ dây thứ cấp BI đến dụng cụ đo.
 Zdd ≤ Z2đmBI - ∑Z2dc
: điện trở suất của vật liệu dây dẫn
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 24
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
(Cu = 0.0188 Ωmm2/m; Al = 0.0315 Ωmm2/m)
Fdd: tiết diện dây dẫn ( mm2 )
ltt: chiều dài tính toán (m), phụ thuộc vào cách nối dây của BI
Để đảm bảo sức bền cơ, tiết diện dây dẫn không được bé hơn các giá trị sau :
- Dây đồng: Fdd ≥ 1.5 mm2
- Dây nhôm: Fdd ≥ 2.5 mm2
Nếu có dụng cụ đo điện năng, để đảm bảo sai số về điện áp thì:
- Dây đồng: Fdd ≥ 2.5 mm2
- Dây nhôm: Fdd ≥ 4 mm2
- Máy biến điện áp: biến đổi điện áp cao về điện áp thấp nhằm phục vụ cho đo lường tự
động…
 Máy biến điện áp được chọn theo các điều kiện sau:
. Điện áp: UđmBU ≥UHT
. Công suất: SđmBU ≥ ΣS2
. Cấp chính xác
Trong đó:
Với ∑Pdc, ∑Qdc là tổng công suất tác dụng và phản kháng của các dụng cụ đo.
Chọn dây dẫn nối từ BU đến dụng cụ đo theo hai điều kiện sau:
-
Tổn thất điện áp trên dây dẫn không được lớn hơn 0,5% điện áp định mức
thứ cấp.
-
Thỏa mãn điều kiện độ bền về cơ, tiết diện nhỏ nhất đối với dây đồng là 1,5
mm2 và dây nhôm là 2,5 mm2.
6.1.3. Các khí cụ hạn chế dòng ngắn mạch: là kháng điện, gồm có
- Kháng điện đơn đặt trên thanh góp và đường dây.
- Kháng điện kép đặt trên đường dây.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 25
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
6.1.4. Phần dẫn điện
Căn cứ vào cấu trúc phân thành:
- Dây dẫn là dây mềm, tiết diện tròn có thể dùng một hay nhiều sợi phụ thuộc vào
dòng điện, dùng sứ treo để cách điện với các phần nối đất.
- Thanh dẫn là thanh cứng, tiết diện hình chữ nhật, hình tròn rỗng, hình máng… có
thể dùng một hoặc hai thanh ghép chặt vào nhau phụ thuộc vào dòng điện, để cách điện
dùng sứ đỡ.
- Cáp điện lực là dây dẫn mềm được bọc cách điện theo điện áp định mức. Khi lắp
đặt có thể chôn dưới đất hoặc đặt trong rãnh (hầm cáp) không cần cách điện.
a. Thanh dẫn mềm được chọn theo các tiêu chuẩn sau:
 Theo dòng cho phép lúc làm việc cưỡng bức:
Icp.K1.K2.K3  Icbmax
Với: Icp là dòng cho phép khi nhiệt độ cho phép là 700 C, và nhiệt độ môi trường
xung quanh 250 C.
K1 là hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh
Ta chọn nhiệt độ tại nơi đặt thanh là 400 C thì K1 = 0.82
K2 là hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc số dây song song
K3 là hệ số phụ thuộc cách đặt thanh dẫn (khi thanh dẫn đặt đứng K3 = 1, khi
thanh dẫn nằm ngang K3 = 0.95)
 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch:
Trong đó: C là hệ số phụ thuộc vào vật liệu thanh dẫn
CCu = 171 ;
CAl = 88;
Smin là tiết diện tối thiểu của dây dẫn.
 Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Uvq  Uđm
Trong đó: Uvq là điện áp giới hạn phát sinh hồ quang
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 26
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Điện áp vầng quang của dây dẫn ba pha đặt trên ba đỉnh của tam giác đều được tính
như sau:
Uvq = 84.m.r.lg
a
(kV)
r
Với: Uvq tính theo trị hiệu dụng của điện áp dây
m là hệ số xét đến độ xù xì của bề mặt dây dẫn. Đối với dây dẫn một sợi m =
0.93 – 0.98 còn đối với dây xoắn nhiều sợi bện lại m = 0.83 – 0.87.
r : bán kính ngoài của dây dẫn (cm)
a: khoảng cách giữa các trục dây dẫn (cm)
Nếu các pha được bố trí trong mặt phẳng ngang thì:
Uvq pha giữa = 96% Uvq
Uvq hai bên = 106% Uvq
b. Thanh góp cứng được chọn theo các tiêu chuẩn sau:
 Theo dòng cho phép làm việc cưỡng bức: tương tự như thanh dẫn mềm.
 Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt: tương tự như thanh dẫn mềm.
 Kiểm tra theo điều kiện ổn định lực động điện : cp  tt
cp là ứng suất cho phép của vật liệu thanh dẫn
Trong đó:
cpCu =1400 (kg/cm2);
cpAl = 700 (kg/cm2)
tt là ứng suất tính toán khi ngắn mạch
 Lực tác động điện Ftt tác động lên thanh dẫn khi ngắn mạch đối với thanh
giữa:
Trong đó:
: dòng ngắn mạch xung kích ba pha (A)
lsứ: khoảng cách giữa hai sứ đỡ thanh dẫn (cm)
a: khoảng cách giữa các pha (cm)
 Moment uốn M tác động lên thanh dẫn
Ứng suất tính toán tt xác định theo biểu thức:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 27
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
W: moment chống uốn của thanh dẫn theo chiều thẳng góc với phương lực tác
dụng (cm3)
 Kiểm tra dao động cộng hưởng: r ≠ 
Trong đó:  = 2f = 314
r: tần số góc riêng của cấu trúc thanh dẫn, đươc xác định theo biểu thức:
Với: S: tiết diện thanh dẫn, cm 2
: khối lượng riêng của vật liệu:
Cu = 8.93 g/cm3;
Al = 2.74 g/cm3
E: modul đàn hồi của vật liệu thanh dẫn:
EAl = 0.65x106 kg/cm2;
ECu =1.1x106 kg/cm2
J: moment quán tính của tiết diện thanh dẫn với trục thẳng góc phương uốn (cm4).
6.2.
Tính toán dòng điện cưỡng bức cực đại ở cấp điện áp 110 kV
 Xét đoạn đường dây từ Hệ Thống Điện đến thanh góp 110 kV:

Ở chế độ làm việc bình thường: với cosφ bằng nhau
Khi hai đường dây đang làm việc bình thường khi đó công suất trên mỗi đường dây là:

Ở chế độ làm việc cưỡng bức:
Khi một đường dây làm việc và đường dây còn lại ngưng hoạt động.
 Xét đoạn đường dây từ thanh góp 110KV đến máy biến áp:
Tương tự như trên Ta có :
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 28
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
 Định mức máy biến áp :
SđmMBA = 63 MVA
Khi một máy biến áp ngưng hoạt động:
Công suất cưỡng bức cực đại của máy biến áp:
6.3.
Tính toán dòng điện cưỡng bức cực đại ở cấp điện áp 22 kV
 Định mức máy biến áp:
SđmMBA = 63 (MVA)
 Khi một máy biến áp ngưng hoạt động:
Công suất cưỡng bức cực đại của máy biến áp:
 Xét đoạn máy biến áp đến thanh góp 22 kv:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 29
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
 Xét đoạn thanh góp 22 kv đến phụ tải (giả sử công suất 04 phụ tải bằng nhau và
mỗi phụ tải có 01 đường dây đi tới):
Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện ở cấp điện áp 110 kV
6.4.
6.4.1. Chọn dây dẫn đến thanh góp 110kV
Chọn theo điều kiện dòng kinh tế với dây dẫn nhôm trần và thời gian sử dụng bé hơn
3000h/năm ( jkt = 1.3).
=> Chọn dây ACSR -150 của Cadivi theo TCVN 5064-94
Bảng 6.1. Chọn dây từ hệ thống đến thanh góp 110 kV
Thông số kỹ thuật
Dòng điện định
Tiết diện
chuẩn
Đường kính
2
(mm )
150
Điện trở ở
Lực kéo
0
(mm)
20 C (Ω/km)
đứt (N)
19
0.1944
24420
Trọng lượng dây
mức cho phép
dẫn chưa bôi mỡ
làm việc lâu
(kg/km)
dài (A)
407
440
 Theo điều kiện dòng điện cho phép lâu dài: Icp.K1.K2.K3  Icbmax
+ Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 25 0C và nhiệt độ
môi trường xung quanh thực tế là 400C, hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K1 = 0.82
+ K2: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc số dây song song. Vì số lượng dây không nhiều nên
chọn K2 = 1
+ Dây dẫn đi từ trụ điện vào thanh góp 110kV coi như thẳng đứng nên K3 = 1
-Dòng cho phép sau khi hiệu chỉnh: Icp=4400.8211 = 360.8 (A) > Icbmax = 348A
 Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt:
-
Xung lượn nhiệt của dòng ngắn mạch:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 30
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
-
 Kiểm tra điều kiện vầng quang:
(Chọn: m = 0.85; a = 300 cm; với r = 1.9/2 cm)
+ Với ba dây dẫn đặt trong mặt phẳng ngang thì:
Ta thấy: Uvq > Uđm = 110 kV
=> Thỏa điều kiện
 Như vậy dây dẫn 110kV được chọn là hợp lí.
6.4.2. Chọn thanh góp 110kV:
-Chọn theo dòng phát nóng lúc làm việc cưỡng bức:
Icp.K1.K2 K3 ≥ Icb.max = 348 (A)
Dòng điện cưỡng bức được tính khi một thanh góp 110 kV truyền tải toàn bộ công suất
của các phụ tải 110 kV (thanh góp nằm ngang nên chọn K3 = 0.95, K1 và K2 như chọn dây)
Tra bảng phụ lục 8.10 trang 317 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của
thầy Huỳnh Nhơn ta chọn thanh góp 110kV là ống nhôm tròn, có sơn, có thông số như
sau:
Bảng 6.2. Chọn thanh góp 110kV
Đường kính trong/
Tiết diện ống
Đường kính ngoài (mm)
(mm2)
Dòng điện cho phép
(A)
27/30
134.3
500
 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch:
Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch :
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 31
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
=> Thỏa điều kiện
 Kiểm tra điều kiện vầng quang:
Với thanh góp là ống tròn có đường kính lớn hơn nhiều so với dây dẫn nên không
cần kiểm tra điều kiện vầng quang
Như vậy thanh góp được chọn như trên là hợp lý.
6.4.3. Chọn máy cắt 110 kV:
Ta chọn máy cắt sau: Máy cắt SF6 loại Live Tank Circuit Breaker của Siemens:
Bảng 6.3. Chọn máy cắt 110 kV
Thông số định mức máy cắt
Thông số tính toán
Uđm Icbmax
IN
Ixk
BN
(V)
(A)
(kA)
(kA)
(kA2.s)
110
348
5.014 12.764
1.759
Loại máy Uđm
cắt
Iđm
Icắt.đm Ilđđ
Inh/t
(kV) (kA) (kA) (kA) (kA/s)
3AP1 FG 123 3.15 31.5
80
40/3
-
Máy cắt đã chọn thỏa ổn định nhiệt
6.4.4. Chọn dao cách ly 110 kV:
Ta chọn dao cách ly: Dao cách ly loại Centre Break Disconector của Siemens:
Bảng 6.4. Chọn dao cách ly 110 kV
Thông số định mức dao cách ly
Thông số tính toán
Uđm (kV) Icbmax (A)
110
348
Ixk (kA)
5.014
BN
(kA2.s)
1.759
Loại
3DN1
Uđm
Iđm
Ilđđ
Inh/t
(kV)
(kA)
(kA)
(kA/sec)
123
1.25
50
50/3
-Dao cách ly đã chọn thỏa ổn định nhiệt
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 32
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
6.4.5. Chọn biến dòng điện (BI):
- Điện áp định mức của BI:
Uđm.BI ≥ 110 kV.
- Dòng điện định mức sơ cấp:
Iđm.BI ≥ Icb.max
Với:
Icb.max = 348 A  Iđm.BI ≥ 348 A.
-Xác định phụ tải thứ cấp BI:
W
A
B
A
C
A
W(F)
Var
A
Wh
Varh
A
V
B
f
C
Hình 6.1. Sơ đồ phụ tải của BI, BU
Từ sơ đồ kết nối trên và tra bảng phụ lục số 12 trang 334 sách: “Thiết kế nhà máy
điện và trạm biến áp” của tác giả Huỳnh Nhơn, ta có bảng sau:
Bảng 6.5. Phụ tải của biến dòng BI
Dụng cụ đo
STT
Phụ tải trên pha (VA)
Loại
Cấp chính
A
B
C
xác
1
Ampe kế
Э-379
0.5
0.5
0.5
1.5
2
Watt kế
Д-335
0.5
0
0.5
1.5
3
VAr kế
Д-335
0.5
0
0.5
1.5
4
Watt kế tự ghi
H-318
10
0
10
2.5
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 33
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
5
Điện năng kế tác dụng
11675M
4
6
Điện năng kế phản kháng
11679
4
19.5
Tổng
4
2
4
4
3
4.5
19.5
Từ những yêu cầu trên, ta chọn biến dòng có các thông số như sau:
Tra Phụ lục 7 trang 304 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của tác giả
Huỳnh Nhơn, ta chọn biến dòng 110 kV kiểu T  3M110B-I
Bảng 6.6. Chọn biến dòng 110 kV
Kiểu BI
T  3M110B-I
Iđm (A)
Uđm
Z2đm
Ildđ
Inh/tnh
Cấp chính
(kV)
Sơ cấp
Thứ cấp
()
(A)
(kA/sec)
xác
110
400
5
1.2
84
16/3
.5/10p/10p
Biến dòng điện đặt trên cả ba pha, mắc hình sao.
Kiểm tra các điều kiện:
-Điện áp định mức : UdmBI = 110kV = UHT
-Dòng điện định mức sơ cấp: Iđm.BI = 400A ≥ Icb.max = 348 A
Ta có pha A mang tải nhiều nhất 19.5 VA
Tổng trở các dụng cụ đo lường mắc vào pha A là:
-
Chọn dây dẫn bằng đồng (Cu = 0.0188 Ωmm2/m) có chiều dài tính toán từ BI đến
các đồng hồ đo trong phòng là l = 60 m
Tiết diện dây dẫn được chọn theo điều kiện:
Vậy ta chọn dây dẫn đồng CV - 4 theo tiêu chuẩn TCVN 6610-3 của Cadivi, có các
thông số sau:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 34
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Bảng 6.7. Chọn dây dẫn từ BI vào đồng hồ đo
Thông số kỹ thuật
Chiều
Dòng điện
Đường Điện
Khối
Mặt cắt
Đường dày
định mức
Kết cấu
kính
trở ở lượng
danh định
kính cách
(A)
tổng
200C dây dẫn
(No/mm)
2
(mm )
(mm) điện
(mm) (Ω/km) (kg/km)
(mm)
4.0
7/0.85
2.55
0.8
4.15
4.61
49.2
37
Kiểm tra ổn định lực động điện:
Kiểm tra ổn định nhiệt: I2nh.tnh ≥ BN
Vậy biến dòng ta chọn là hợp lý.
6.4.6. Chọn máy biến điện áp (BU):
-
Điện áp định mức: UđmBU = 110 kV.
-
Phụ tải thứ cấp BU: các thiết bị đo lường đều có cosφ = 1
Từ sơ đồ kết nối BU ở trên và tra bảng phụ lục số 12 trang 334 sách: “Thiết kế nhà
máy điện và trạm biến áp” của tác giả Huỳnh Nhơn, ta có bảng sau:
Bảng 6.8. Phụ tải của biến điện áp BU
Phụ tải
Dụng cụ đo
STT
Cấp chính
Kiểu
Pha AB
Pha BC
xác
1
Watt kế
Д-335
1.5
1.5
1.5
2
Var kế
Д-335
1.5
1.5
1.5
3
Watt kế tự ghi
H-318
10
10
2.5
4
Điện năng kế tác dụng
11675M
8
8
2
5
Điện năng kế phản kháng
11679
8
8
3
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 35
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
6
Tần số kế
Э-371
7
Volt kế
Э-379
Tổng
-
2
2.5
2
1.5
31
31
Cấp điện áp 110 kV có tất cả 3 mạch nối đến một phân đoạn thanh góp (1 đường dây
từ hệ thống, 1 đường dây tới MBA và 1 đường dây cho phụ tải).
Phụ tải SAB = 31  3 = 93 (VA)
Phụ tải SBC = 31  3 = 93 (VA)
Ta chọn 3 BU một pha có các thông số sau:
Tra Phụ lục 6.2 trang 303 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của tác giả
Huỳnh Nhơn, ta chọn máy biến điện áp 110 kV kiểu HKФ-110
Bảng 6.9. Chọn biến điện áp 110 kV
Kiểu BU
Uđmsc (kV)
Uđmtc (V)
SđmBU (VA)
Cấp chính xác
HKФ-110
110/ 3
100/ 3
400
0.5
Công suất định mức cấp chính xác 0.5 là 400 VA> S = 93 + 93 = 186 VA
Kiểm tra điều kiện:
-
Công suất định mức cấp chính xác 0.5 là 400 VA> S = 93 + 93 = 186 VA
-
Về điện áp :
-
Chọn dây dẫn bằng đồng (Cu = 0.0188 Ωmm2/m) có chiều dài từ BU đến đồng hồ đo
là l = 60 m
-
Sụt áp cho phép :
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
∆U = 0.5%
Trang 36
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Vậy ta chọn dây dẫn đồng CV - 10 theo tiêu chuẩn TCVN 6610-3 của Cadivi, có các
thông số sau:
Bảng 6.10. Chọn dây dẫn từ BU vào đồng hồ đo
Thông số kỹ thuật
Mặt cắt
danh
định
Kết cấu
(No/mm)
2
(mm )
10
Chiều
Đường dày
kính
cách
(mm)
điện
(mm)
7/1.35
4.05
1
Dòng điện
Khối
định mức
lượng
(A)
dây dẫn
Đường
kính
tổng
Điện
trở ở
200C
(mm)
(Ω/km) (kg/km)
6.05
1.83
116.3
65
6.4.7. Chọn chống sét van
Chọn chống sét van bảo vệ chống quá điện áp khí quyển và nội bộ tức thời cho cách
điện của các khí cụ điện và trạm biến áp có các thông số sau:
Tra Phụ lục 10 trang 331 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của tác giả
Huỳnh Nhơn, ta chọn chống sét van như sau:
Bảng 6.11. Chọn chống sét van cho Trạm biến áp
Ucp
Uđm
(kV)
Kiểu
PBMГ-110MT
110
Upđ khi
f=50Hz
(kV)
lớn
nhất
(kV) Min Max
138
Udư max (kV) khi dòng
điện áp 2-20 xung với sóng kéo dài 8
μC và biên độ (A)
μC không lớn
170 195
Upđ khi quá
hơn
3000
5000
10000
260
245
265
295
Trọng
lượng
(kg)
325
6.4.8. Chọn dây dẫn từ thanh góp 110 kV đến MBA
Chọn dây theo điều kiện phát nóng, với dây đi trên không, nằm ngang.
-
Theo dòng cho phép lúc làm việc cưỡng bức. Dòng điện cưỡng bức được tính khi
một MBA ngưng hoạt động.
Icp.K1.K2 K3 ≥ Icb.max = 290 (A)
-
Dòng điện cho phép của dây dẫn:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 37
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Ta chọn dây nhôm lõi thép ACSR – 185 theo tiêu chuẩn 5064-94, dòng điện định
mức theo tiêu chuẩn BS 215 của Cadivi có các thông số sau:
Bảng 6.12. Chọn dây dẫn từ thanh góp 110 kV đến MBA
Thông số kỹ thuật
Mặt cắt danh
định
nhôm/thép
(mm2)
185/43
Dòng điện
Điện
Trọng
Đường
trở ở Lực kéo lượng dây cho phép
kính
Nhôm
Thép
(A)
200C đứt (N)
dẫn
(No/mm) (No/mm) (mm) (Ω/km)
(kg/km)
Cấu trúc
30/2.8
7/2.8
19.6
0.1559
77767
847
386
 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch:
Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch :
=> Thỏa điều kiện
 Kiểm tra điều kiện vầng quang:
(Chọn: m = 0.85; a = 300 cm; với r = 2.24/2 cm)
+ Với ba dây dẫn đặt trong mặt phẳng ngang thì:
Ta thấy: Uvq > Uđm = 110 kV
=> Thỏa điều kiện
Như vậy dây dẫn được chọn như trên là hợp lý.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 38
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
6.5. Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện ở cấp điện áp 22 kV
6.5.1. Chọn cáp – dây dẫn:
a. Chọn cáp xuất từ máy biến áp đến thanh góp 22kV:( cáp tổng)
- Theo dòng cho phép lúc làm việc cho phép lâu dài. Vì dòng điện Icbmax lớn nên phải
ghép 3 cáp song song với nhau
Với K1 = 1.11 (nhiệt độ môi trường đất là 150C)
K2 = 0.85 (tra phụ lục 8 trang 311 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm”của
tác giả Huỳnh Nhơn, với số cáp đặt song song là 3 cáp và khoảng cách trông
thấy được là 100mm)
K3 = 0.95 (cáp đặt nằm ngang)
Kqt = 1.3 (điều kiện đối với chọn cáp điện lực)
- Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch:
BN = BNck + BNkck
Với C = 171 (cáp đồng)
Dựa trên số liệu chọn cáp đồng 3 lõi bọc XLPE 240mm2, không có giáp bảo vệ, do
Công ty Thiên Trường sản xuất:
Phương pháp lắp đặt: chôn trực tiếp dưới đất độ sâu 0.8m
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 39
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Bảng 6.13. Chọn cáp dẫn từ MBA đến thanh góp 22 kV
Điện trở ở 200C
Dòng điện
điện (mm)
(Ω)
cho phép (A)
3.4
0.14
434
Tiết diện
Đường kính Đường kính Chiều dày cách
(mm2)
ngoài (mm)
lõi (mm)
240
81
18.1
Trung tính: chọn 1 cáp 1 lõi 300 mm2 cách điện XLPE của Thiên Trường
Quy cách dây: 3CU/XLPE/PVC – 3×240 + CU/XLPE/PVC - 300
b. Chọn dây dẫn 22kV xuất phát từ thanh cái 22kV đi đến phụ tải:
Chọn theo phương pháp dòng kinh tế, chọn dây nhôm trần, thời gian sử dụng công
suất cực đại Tmax < 3000 giờ/năm => jkt = 1.3
Tuy nhiên, theo thực tế, các đường dây phân phối treo 22kV thường có tiết diện dây tối
đa 240 mm2, với thiết kế là dây trần, treo trên không nên ta hoàn toàn có thể chọn dây với
tiết diện 240mm2
=> Chọn dây AC-240 của Cadivi theo TCVN 5064-94
Bảng 6.14. Chọn dây dẫn từ thanh góp 22 kV đến phụ tải
Thông số kỹ thuật
Tiết diện
chuẩn
2
(mm )
240
Đường
Điện trở
kính
ở 200C
(mm)
(Ω/km)
22.1
0.132
Lực kéo
đứt (N)
38192
Trọng lượng Dòng điện cho
phép (A)
dây dẫn
(kg/km)
644
580
 Kiểm tra điều kiện phát nóng lúc sự cố :
Với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh lúc chế tạo là 25 0C và nhiệt độ môi
trường xung quanh thực tế là 400C, hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K1 = 0.82. K2 = 1, K3 = 0.95
(dây nằm ngang)
- Dòng cho phép : Icp = 0.82×1×0.95×680 = 529.72 (A) > Icbmax = 361 (A)
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 40
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Như vậy điều kiện phát nóng khi có sự cố đã được thõa mãn
Quy cách dây trung tính AC -150
+ Số sợi chập trung tính : 1
Quy cách dây : AC - 3  240+150
Cáp chọn thỏa ổn định nhiệt
6.5.2. Chọn tủ điện cho cấp 22 KV
Với các điều kiện:
- Dòng định mức máy cắt: Iđm ≥ Icb.max = 1451 (A)
- Dòng điện cắt định mức : Icắt đm ≥ IN2 = 13.943 (kA)
- Ổn định lực động điện: Ilđđ đm ≥ ixk = 35.492 (kA)
- Ổn định nhiệt:
Chọn tủ Visax Air-Insulated switchgear 24kV của hãng Schneider, với
các thông số cơ bản:
Bảng 6.15. Chọn tủ điện cấp 22 kV
Máy cắt
Iđm
Uđm (kV)
(Thanh cái)
Iđm
(CB)
(A)
24
2500
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Icắtđm (kA) Ilđđ (kA)
Inh/t (kA/s)
(A)
2000
25
63
25/1
Trang 41
Luận văn tốt nghiệp
Chương 6: Chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Bảng 6.16. Tổng kết chọn khí cụ điện và phần dẫn điện
Cấp điện
Tên phần tử
áp
Dây dẫn từ hệ thống đến thanh góp
110 kV
Thanh góp 110 kV
Dây dẫn từ thanh góp 110kV đến
ACSR – 3x150
Nước/hãng sản
xuất
Cadivi
Ống nhôm tròn
27/30 – 135 mm2
ACSR – 3x185
Cadivi
Máy cắt SF6
3AP1 FG
Siemens
Dao cách ly
3DN1
Siemens
Máy biến dòng điện
T  3M110B-I
Nga
Dây dẫn từ biến dòng đến đồng hồ đo
CV – 4
Cadivi
Máy biến điện áp
HKФ-110
Nga
Dây dẫn từ TU đến đồng hồ đo
CV - 10
Cadivi
Chống sét van
PBMГ-100MT
Nga
MBA 110/22 kV
110 kV
Loại
3CU/XLPE/PVC
Cáp dẫn từ MBA 110/22kV đến thanh – 3×240 +
Thiên
góp 22kV
Trường
CU/XLPE/PVC 300
22 kV
Dây dẫn từ thanh góp 22kV đến các
phụ tải điện
Tủ điện trung thế 22kV
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
AC – 3x240 + 150 Cadivi
Visax 24
Schneider
Trang 42
Luận văn tốt nghiệp
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
CHƯƠNG 7: TÌM HIỂU HOẠT ĐỘNG CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT CỦA TRẠM
BIẾN ÁP
7.1.
NGHIÊN CỨU DAO CÁCH LY
7.1.1. Tổng quan về dao cách ly và dao tiếp địa
a. Dao cách ly
-
Dao cách ly (DCL) có nhiệm vụ chính là tạo khoảng hở trông thấy được sau khi MC
đã cắt điện, nhằm đảm bảo cho người vận hành, sửa chữa có thể thao tác an toàn.
-
DCL chỉ được đóng hoặc mở trong trạng thái không tải, vì không có khả năng dập hồ
quang. Vẫn có thể đóng DCL trong trường hợp thanh cái có điện nhưng không mang
tải, lúc đó cũng sẽ xuất hiện sự phóng điện, nhưng dòng hồ quang lúc này không lớn
nên DCL có thể chịu được.
-
Trong TBA, tại mỗi MC đều phải có 2 DCL ở 2 đầu. Một số trường hợp DCL có thể
thay thế luôn cho MC phân đoạn, nhưng ngày nay để đảm bảo an toàn cho các thiết
bị điện thì phương án này hạn chế sử dụng.
-
Nguồn điện để vận hành DCL, cả động lực và điều khiển đều là nguồn DC (thường là
220V), chỉ có một số chức năng phụ như chiếu sáng, sưởi là dùng nguồn AC.
-
Để thao tác DCL có 3 cách:
+ Từ xa (remote): thao tác tại phòng điều hành TBA
+ Tại chỗ (local): thao tác tại tủ điều khiển DCL ngoài trời, thông qua các nút bấm
+ Bằng tay (manual): thao tác bằng tay quay gắn vào tủ điều khiển DCL ngoài trời
b. Dao tiếp địa
-
Dao tiếp địa (DTĐ) có chức năng nối đất các phần tử (MC, MBA, đường dây, thanh
cái, tụ bù …) sau khi DCL của phần tử đó đã mở. Thao tác đóng DTĐ là bắt buộc
phải thực hiện nếu con người phải làm việc trực tiếp (như thay thế, sửa chữa, đo
lường …) với các thiết bị nối với DTĐ. Nếu trường hợp phải thay DCL có gắn DTĐ
thì phải thực hiện thao tác tiếp đất lưu động.
-
Thao tác đóng DTĐ chỉ được thực hiện bằng tay tại chỗ sau khi DCL gắn với nó đã
mở, và ngược lại DCL đó chỉ có thể đóng sau khi đã mở DTĐ.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 43
Luận văn tốt nghiệp
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
7.1.2. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển - logic thao tác
Hình 7.1. Sơ đồ nguyên lý dao cách ly
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 44
Luận văn tốt nghiệp
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
a. Thao tác từ xa (remote)
- Yêu cầu:
+ MC nối với DCL phải đang mở (tiếp điểm Q0 đóng)
+ DTĐ 2 đầu DCL phải đang mở (tiếp điểm ES1, ES2 đóng)
+ Đóng Attomat DC điều khiển động cơ (tại tủ điều khiển DCL ngoài trời)
- Khóa Local/remote (LRS) để ở chế độ remote, điện sẽ cấp vào bảng Control panel
trong phòng điều khiển.
- Thao tác cắt DCL:
+ Tại khóa SI, nhấn nút O để cấp điện cho cuộn mở OC
+ Tiếp điểm chính của OC đóng lại làm động cơ M quay theo chiều mở dao
+ Tiếp điểm phụ của OC trên nhánh cuộn đóng CC mở ra để không cho điều khiển
động cơ quay theo chiều ngược lại trong quá trình mở dao
+ Tiếp điểm tự giữ của OC đóng lại giúp động cơ tiếp tục quay nếu ngừng nhấn nút
O, đến khi dao mở hoàn thành thì tiếp điểm hành trình mở LSO mở ra ngắt điện qua
cuộn OC
- Thao tác đóng DCL:
+ Tại khóa SI, nhấn nút C để cấp điện cho cuộn đóng CC
+ Tiếp điểm chính của CC đóng lại làm động cơ M quay theo chiều ngược lại để
đóng dao
+ Tiếp điểm phụ của CC trên nhánh cuộn đóng OC mở ra để không cho điều khiển
động cơ quay theo chiều ngược lại trong quá trình đóng dao
+ Tiếp điểm tự giữ của CC đóng lại giúp động cơ tiếp tục quay nếu ngừng nhấn nút
C, đến khi dao mở hoàn thành thì tiếp điểm hành trình mở LSC mở ra ngắt điện qua
cuộn CC
- Trong quá trình đóng mở dao, nếu có sự cố thì ấn nút dừng khẩn cấp SPB để ngắt
mạch.
b. Thao tác tại chỗ (local)
- Kiểm tra các điều kiện yêu cầu như khi thao tác từ xa.
- Khóa Local/remote (LRS) để ở chế độ local, điện sẽ cấp vào khóa LOC tại tủ điều
khiển DCL.
- Cắt DCL:
+ Tại khóa LOC, nhấn nút O để cấp điện cho cuộn mở OC
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 45
Luận văn tốt nghiệp
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
+ Hoạt động của mạch như khi thao tác từ xa
- Đóng DCL:
+ Tại khóa LOC, nhấn nút C để cấp điện cho cuộn đóng CC
+ Hoạt động của mạch như khi thao tác từ xa
- Trong quá trình đóng mở dao, nếu có sự cố thì ấn nút dừng khẩn cấp SPB để ngắt
mạch.
c. Thao tác bằng tay quay (manual)
- Yêu cầu:
+ MC nối với DCL phải đang mở (tiếp điểm Q0 đóng)
+ DTĐ 2 đầu DCL phải đang mở (tiếp điểm ES1, ES2 đóng)
+ Cắt Attomat DC điều khiển động cơ (để an toàn cho người khi vận hành)
- Khóa LRS để ở chế độ manual, nhấn nút MPB (rút chốt an toàn) để cấp điện cho
cuộn MPC. Tiếp điểm EMLS cắt ra để cách ly mạch điều khiển động cơ.
- Thực hiện đóng mở dao bằng tay quay thao tác.
d. Thao tác dao tiếp địa
- DTĐ phải được thao tác tại chỗ bằng cần thao tác, riêng DTĐ của đường dây có thể
thao tác từ xa (phục vụ cho vận hành trạm tích hợp).
- Yêu cầu:
+ Đầu DTĐ phải không có điện (DCL, MC đã mở)
+ Thao tác đóng DTĐ phải được thực hiện cuối cùng khi cô lập một phần tử và phải
được thực hiện đầu tiên khi khôi phục phần tử đó
e. Các phần tử phụ
- Đèn chiếu sáng: hỗ trợ thao tác tại chỗ vào ban đêm
- Điện trở sưởi: để đảm bảo nhiệt độ trong tủ không quá thấp dưới ngưỡng cho phép,
đồng thời ngăn ngừa độ ẩm cao, hơi nước ngưng đọng trong tủ.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 46
Luận văn tốt nghiệp
7.2.
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
NGHIÊN CỨU MÁY CẮT
7.2.1. Tổng quan về máy cắt
- MC là thiết bị đóng/cắt chính trong HTĐ, với thiết kế có buồng dập hồ quang, MC có
khả năng cắt được dòng tải, dòng cưỡng bức cũng như dòng ngắn mạch trong thời
gian rất ngắn.
-
Trong TBA, MC được đặt ở đầu đường dây (MC đường dây), đầu ra của MBA (MC
MBA), nối giữa 2 thanh cái (MC phân đoạn), nối 2 thanh cái với thanh cái vòng (MC
vòng) … và hầu hết đều là loại MC “ưu tiên cắt”. Tức sẽ có 2 cuộn dây để cắt và 1
cuộn dây để đóng, nếu cuộn cắt 1 không hoạt động thì sẽ dự phòng cuộn cắt 2. Còn
MC “ưu tiên đóng” thì ngược lại, và chỉ sử dụng trong những trường hợp đặc biệt
như MC bypass để nối tắt dàn tụ bù dọc đường dây (có thể gặp ở trạm 500kV
Pleiku).
-
Tùy mức độ quan trọng của phụ tải cũng như điều kiện kinh tế, có thể sử dụng MC 1
pha (có thể cắt từng pha) hoặc MC 3 pha (cắt một lần cả 3 pha). Khi sử dụng MC 1
pha thì xác suất để đóng lặp lại đường dây sẽ cao hơn, đảm bảo độ tin cậy của lưới
điện, tuy nhiên kinh phí sẽ cao hơn.
-
Trong vận hành, MC có thể được cắt do người vận hành thao tác, hoặc do tác động
của bảo vệ relay, kết quả MC được cắt rất nhanh. Nhưng khi đóng MC, dù thao tác
bằng tay hoặc tự động đóng lặp lại đều phải thông qua bộ kiểm tra hòa đồng bộ MC
(có nói chi tiết ở phần sau)
-
Cũng như DCL, nguồn điện chính cho mạch điều khiển và động lực của MC là nguồn
DC 220V, một số chức năng phụ như chiếu sáng, sưởi … thì dùng nguồn AC.
-
Để thao tác MC, có 2 cách nhưng tính chất khác hẳn với DCL:
+ Từ xa (remote): cũng là thao tác chính thường xuyên của MC, được thực hiện bằng
công tắc xoay trong nhà điều hành
+ Tại chỗ (local): thao tác bằng nút bấm tại tủ điều khiển MC ngoài trời, tuy nhiên
thao tác này chỉ được thực hiện khi DCL 2 đầu MC đã mở, thường chỉ thực hiện khi
kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng MC. Nguyên nhân là vì khi đóng/cắt MC mang tải,
dòng hồ quang lớn có thể làm nổ MC gây nguy hiểm đến người vận hành. Tuy nhiên,
trong một số trường hợp đặc biệt, tủ điều khiển MC có thể được đặt cách ly so với
MC nên có thể thao tác tại chỗ khi đang mang điện.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 47
Luận văn tốt nghiệp
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
7.2.2. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển - logic thao tác
Hình 7.2. Sơ đồ nguyên lý máy cắt
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 48
Luận văn tốt nghiệp
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
a. Thao tác từ xa
- Khóa local/remote S3 để ở chế độ R
- Áp suất khí SF6 trong MC phải đạt trên ngưỡng tối thiểu (thường là 0.55MPa) mới có
thể thao tác đóng cắt, nếu không relay áp lực K14 sẽ tác động mở tiếp điểm
- Cắt MC:
+ MC đang đóng nên tiếp điểm S1 nối với 2 cuộn cắt Y1, Y2 đóng lại còn tiếp điểm
S1 nối với cuộn đóng Y4 mở ra.
+ Khi có tín hiệu cắt MC từ nút nhấn trong phòng điều khiển hoặc tín hiệu từ BVRL,
điện sẽ cấp cho cuộn cắt Y1 để cắt MC, nếu cuộn Y1 cắt không thành công, tín hiệu sẽ
tự động gửi đến cuộn Y2 để cắt MC.
+ Yêu cầu việc cắt MC phải được thực hiện rất nhanh (dưới 0.3s). Nếu MC cắt không
thành công, hệ thống BVRL sẽ tự động tác động các MC xung quanh để bảo vệ hệ
thống.
- Đóng MC:
+ DCL 2 đầu MC phải đóng (tiếp điểm D1, D2 đóng lại).
+ Mạch hòa đồng bộ của MC (sẽ nói ở phần sau) phải kiểm tra thỏa điều kiện đồng
bộ, để tiếp điểm “MC” đóng lại.
+ Relay trung gian lockout F86/1 và F86/2 phải được reset lại (nếu trước đó MC
được cắt bằng hệ thống BVRL) để tiếp điểm phụ F86/1 và F86/2 đóng lại.
+ Khi có lệnh đóng MC bằng nút nhấn từ bảng điều khiển, điện sẽ cấp cho cuộn đóng
Y4 để đóng MC
+ Đối với MC sử dụng hệ thống tích năng lò xo, sẽ có thêm cuộn relay căng lò xo S2.
Nếu lò xo căng tích đủ thế năng thì tiếp điểm S2 sẽ đóng lại cho phép đóng MC, nếu
chưa đủ thế năng thì không cho đóng MC đồng thời cấp điện cho động cơ M quay để
căng lò xo.
+ Khi MC đóng thành công sẽ cấp điện cho cuộn relay chống giã dò K11, làm mở
tiếp điểm của cuộn đóng Y4. Mục đích để bảo vệ MC, vì khi đóng MC mà hệ thống
vẫn còn sự cố, BVRL sẽ tự ngắt MC ra, lúc này nếu ta vẫn còn nhấn nút nhấn đóng
MC thì cũng không thể đóng lại MC một lần nữa.
b. Thao tác tại chỗ
- Khóa local/remote S3 để ở chế độ L.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 49
Luận văn tốt nghiệp
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
- Thao tác MC tại chỗ chỉ được thực hiện với MC không mang điện, tức DCL 2 đầu đã
mở nhằm phục vụ công tác thử nghiệm, sửa chữa MC.
- Cắt MC: nhấn nút S5 tại tủ MC, sẽ cấp điện cho cuộn cắt Y1 tiến hành cắt MC
- Đóng MC:
+ Không cần thông qua hệ thống kiểm tra đồng bộ F25 và lockout F86
+ Nhấn nút S4 tại tủ MC, sẽ cấp điện cho cuộn đóng Y4 tiến hành đóng MC
+ Hệ thống chống giã dò cũng hoạt động như khi thao tác từ xa.
c. Các phần tử phụ
- Như DCL, MC cũng có hệ thống chiếu sáng và hệ thống sưởi:
+ Khi mở của tủ MC vào ban đêm sẽ tự động bật đèn chiếu sáng
+ Cảm biến nhiệt sẽ bật điện trở sưởi để duy trì nhiệt độ phù hợp trong tủ MC
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 50
Luận văn tốt nghiệp
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
7.2.3. Sơ đồ nguyên lý mạch hòa đồng bộ
Hình 7.3. Sơ đồ nguyên lý mạch hòa đồng bộ
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 51
Luận văn tốt nghiệp
Chương 7: Tìm hiểu hoạt động các thiết bị đóng cắt
a. Nguyên lý làm việc relay đồng bộ F25
- Nhằm kiểm tra đồng bộ giữa TG và đường dây nối vào TG trước khi đóng MC
- Lấy tín hiệu điện áp của TG và đường dây qua MBA cách ly 1:1 để đưa vào F25,
đồng thời đưa ra bảng hiển thị (điện áp, tần số, góc pha và đèn báo đồng bộ).
- Tín hiệu đưa vào F25, nếu cả hai phía đường dây và TG đều có điện thì phải qua
mạch kiểm tra đồng bộ về điện áp, tần số, góc pha và thứ tự pha để xuất tín hiệu tác
động relay; còn nếu một trong hai phía đường dây hoặc TG không có điện thì không
cần phải qua mạch kiểm tra đồng bộ.
- Cả TBA vận hành chỉ cần sử dụng 1 relay F25 để kiểm tra đồng bộ. Khi cần đóng
MC ngăn nào, chỉ cần mở khóa ngăn đó để đưa tín hiệu phù hợp đến F25.
b. Thao tác đóng MC có kiểm tra đồng bộ
- Khóa SW6 tổng để ở chế độ M (manual).
- Khóa SW4 của ngăn cần đóng MC để ở chế độ M (manual), điện sẽ cấp cho cuộn
SB/1 và SB/2; tiếp điểm phụ SB/1 sẽ đóng điện cấp nguồn cho 2 thanh cái DC S+ và
S-.
- Cuộn SX có điện sẽ cắt các tiếp điểm SX của tất cả các ngăn (riêng ngăn đang thao
tác vẫn có điện nhờ tiếp điểm tự giữ SB/1) để không cho phép đóng các MC khác.
- Điện từ thanh cái S+ sẽ cấp vào relay F25 để kiểm tra 2 đầu MC, nếu thỏa điều kiện
đồng bộ sẽ tác động để cấp nguồn SYN.
- Lúc này, khi đã thỏa điều kiện đồng bộ, khóa SI trên bảng điều khiển gạt sang C sẽ
cấp điện cho cuộn “MC” để thao tác đóng MC (trong sơ đồ nguyên lý MC)
c. Thao tác đóng MC không kiểm tra đồng bộ
- Khi biết chắc chắn có ít nhất một trong 2 đầu MC không có điện, ta có thể đóng MC
mà không cần qua relay F25. Nếu cả hai đầu MC đều có điện, tiếp điểm phụ I và R đều
mở ra nên không thể đóng MC mà bắt buộc phải qua kiểm tra đồng bộ.
- Khóa SW6 tổng để ở chế độ MO (manual overide).
- Khóa SW4 để ở chế độ MO, thanh cái S+ và S- vẫn sẽ có điện như trường hợp trên.
S+ sẽ qua tiếp điểm MO của SW6 cấp nguồn MOS, qua tiếp điểm MO của SW4 và cấp
nguồn cho cuộn “MC” đóng MC.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 52
Luận văn tốt nghiệp
Chương 8: Tính toán tự dùng trong TBA
CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP
8.1.
Khái niệm
Để sản xuất và truyền tải điện năng, ngoài phần cung cấp cho các hộ tiêu thụ, bản thân
Nhà máy điện và Trạm biến áp cũng tiêu thụ một lượng năng lượng điện năng để hoạt động.
Phần điện năng này gọi là điện tự dùng của Nhà máy điện và Trạm biến áp. Lượng điện này
được lấy từ máy biến áp tự dùng trong nội bộ của Trạm hoặc nhà máy điện.
8.1.1. Sơ đồ tự dùng trong trạm biến áp
22k
0.4k
V
Hình 8.1. Sơ đồ tự dùng trong trạm biến áp
8.1.2. Lượng điện tự dùng:
Với Trạm biến áp điện tự dùng phụ thuộc vào loại Trạm biến áp (trạm khu vực, trạm địa
phương) và có hay không có nhân viên trực thường xuyên… không phụ thuộc vào tổng công
suất trạm.
Tỷ lệ điện tự dùng trong Trạm biến áp:
-
Địa phương : từ 50 đến 200 kW.
-
Khu vực: từ 200 đến 500 kW.
 Điện áp điện tự dùng:
Trong Trạm biến áp hiện nay chỉ dùng một cấp điện áp 0.4 kV chung cho động cơ điện,
thắp sáng và các thiết bị trong Trạm.
 Nguồn cung cấp điện tự dùng:
Với TBA điện tự dùng được cung cấp từ hai MBA tự dùng và dự phòng lẫn nhau qua bộ
tự động đóng nguồn dự trữ.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 53
Luận văn tốt nghiệp
Chương 8: Tính toán tự dùng trong TBA
 MBA tự dùng chọn theo điều kiện:
MBA tự dùng không cho phép sử dụng qui tắc quá tải sự cố, nên công suất MBA tự
dùng chọn theo điều kiện: SđmMBA ≥ Smaxtd
Kiểm tra lại khả năng tự mở máy của động cơ điện:
Với: Ud: điện áp trên thanh góp tự dùng trong thời gian mở máy của động cơ.
kkdtb: tỷ số dòng mở máy tổng của các động cơ, k kdtb =4.8
cos: hệ số công suất trung bình, cos  =0.8
tb: Hiệu suất trung bình của các động cơ,  tb = 0.9
UN%: điện áp ngắn mạch % của MBA
xk%: điện kháng % của kháng điện nối tiếp , xk % = 0
8.2.
Chọn máy biến áp tự dùng
Để tăng cường tính đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hệ thống tự dùng ta sử dụng
hai máy biến áp. Hai máy biến áp này có công suất bằng nhau và có thể làm việc riêng lẽ,
tức là một máy làm việc có thể cung cấp đủ công suất cho phụ tải tự dùng (máy biến áp còn
lại đóng vai trò là máy biến áp tự dùng dự phòng).
Đây là trạm khu vực, phụ tải tự dùng trong trạm khoảng 300 kVA.
Bảng 8.1. Phụ tải tự dùng trong trạm biến áp
STT
Liệt kê
1
Động cơ làm mát MBA
100
2
Hệ thống điều khiển, thông tin liên lạc
20
3
Hệ thống chiếu sáng
65
4
Hệ thống nạp DC
50
5
Hệ thống điều hòa, thông gió
30
6
Phụ tải sửa chữa
35
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Công suất Sđm (kVA)
Trang 54
Luận văn tốt nghiệp
Chương 8: Tính toán tự dùng trong TBA
Tổng cộng
300
Ta chọn Máy biến áp tự dùng như sau:
S dmB  S max td  300kVA
Chọn MBA phân phối 320KVA của công ti thiết bị điện Đông Anh
Bảng 8.2. Chọn máy biến áp tự dùng
Công suất
(KVA)
320
8.3.
Điện áp (KV)
UN
Io
PN
P0
Cao
Hạ
(%)
(%)
(W)
(W)
22
0.4
4
2
3900
720
Tổ đấu dây
D/yn
Tính toán ngắn mạch tại thanh góp 0.4 kV
RB
-
XB
Tính ngắn mạch tại nơi có U=0.4 KV <1kV nên phải tính cả X và R
-
Tính theo hệ có tên, lúc này ta xem tổng trở từ MBA tự dùng trở về hệ thống rất nhỏ,
có thể bỏ qua, chỉ tính trên 1 MBA (vì bình thường chỉ hoạt động 1 MBA).
Tính dòng ngắn mạch phía thứ cấp:
Dòng ngắn mạch xung kích tại điểm ngắn mạch thứ cấp: ( K xk =1.8)
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 55
Luận văn tốt nghiệp
Chương 8: Tính toán tự dùng trong TBA
8.4. Chọn khí cụ điện và các phần tử dẫn điện cho cấp điện áp 0.4 kV
8.4.1. Chọn cáp từ thanh góp 22kV đến máy biến áp tự dùng
Dòng điện làm việc bình thường cực đại
Dựa trên những số liệu chọn cáp 3 lõi bọc XLPE, không có giáp bảo vệ, của Công ty
Thiên Trường:
Phương pháp lắp đặt: chôn trực tiếp dưới đất
Bảng 8.3. Chọn cáp dẫn từ thanh góp 22 kV đến MBA tự dùng
Tiết diện
Đường
Đường
Chiều dày
Điện trở ở
Dòng điện
Lực kéo
(mm2)
kính ngoài
kính lõi
cách điện
200C
cho phép
đứt (Kg)
(mm)
(mm)
(mm)
53
6.9
5.5
35
(A)
0.7
153
735
 Kiểm tra ổn định nhiệt:
Với dòng ngắn mạch được quy về phía cao của MBA:
Điều kiện ổn định nhiệt:
Vậy cáp đã chọn thỏa yêu cầu kỹ thuật.
8.4.2. Chọn cáp từ MBA tự dùng đến thanh góp 0.4 kV
Dòng điện làm việc bình thường cực đại:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 56
Luận văn tốt nghiệp
Chương 8: Tính toán tự dùng trong TBA
Dựa trên những số liệu chọn cáp 4 lõi bọc XLPE vặn xoắn của Công ty Thiên
Trường:
Phương pháp lắp đặt: luồn trong ống đi dưới hầm cáp
Bảng 8.4. Chọn cáp từ MBA tự dùng đến thanh góp 0.4 kV
Tiết diện
(mm2)
240/120
Đường kính Đường kính
ngoài (mm) lõi (mm)
63
Chiều dày
cách điện
(mm)
Điện trở ở
200C
Dòng điện
cho phép
(A)
Lực kéo
đứt (Kg)
1.7/1.2
0.08/0.15
500
6335
18.1/12.8
+ Kiểm tra theo điều kiện ổn định nhiệt:
Vậy cáp đã chọn thỏa yêu cầu kỹ thuật.
8.4.3. Chọn thanh góp 0.4kV
Chọn thanh góp cứng bằng đồng.
+ Kiểm tra theo điều kiện phát nóng lâu dài :
Tra bảng phụ lục 8.9 trang 316 sách “Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp” của
thầy Huỳnh Nhơn ta chọn thanh góp cứng bằng đồng, tiết diện chữ nhật có sơn.
Bảng 8.5. Chọn thanh góp 0.4 kV
Tiết diện
Kích thước
Trọng lượng
Dòng điện phụ tải
(mm2)
(mm)
(kg/m)
cho phép (A)
160
40 4
1424
625
+ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt:
Chọn thanh góp như trên thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật.
8.4.4. Chọn CB cho thanh cái 0.4 kV
Các điều kiện chọn CB
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 57
Luận văn tốt nghiệp
Chương 8: Tính toán tự dùng trong TBA
-
UđmCB ≥ Uđm = 400 V
-
IđmCB ≥ Ibtmax = 461.9 A
-
IcắtđmCB ≥ IN2 = 11.547 kA
Chọn MCCB NS-630 của Schneider
Bảng 8.6. Chọn CB cho thanh cái 0.4 kV
Thông số định mức CB
Thông số tính toán
Uđm
Icbmax
(kV)
(A)
0.4
461.9
IN (kA)
Loại
Trip Unit
11.547
NS630N
STR23SE
Uđm
Iđm
INmax
(V)
(A)
(kA)
750
500
50
8.4.5. Chọn CB cho các nhánh phụ tải tự dùng
Chọn MCCB của Schneider
- Dòng điện làm việc cực đại:
Ilvmax 
Smax
3.U đm
- Dòng điện ngắn mạch để chọn CB của nhánh cũng chính là dòng ngắn mạch tại
thánh góp 0.4 kV.
- Dòng điện cho phép dây dẫn:
I’cp = Icp.K
Trong đó: K là hệ số hiệu chỉnh, K = K1.K2.K3 = 0.8210.95 = 0.779
Bảng 8.7. Chọn CB cho phụ tải tự dùng
Thông số nhánh
STT
Dây dẫn đồng
Tiết diện Icp
I’cp (A)
(mm2) (A)
S Ilvmax
(kVA) (A)
IN (kA)
1
100
144
11.55
60
2
20
28.9
11.55
3
65
93.8
4
50
5
6
Thông số định mức CB
Loại
Uđm
(V)
Iđm INmax
(A) (kA)
234 172.7
EZC250N3160
690
160
25
6
59
43.54
EZC100F3100
690
40
25
11.55
30
148 109.2
EZC100F3100
690
100
25
72.2
11.55
22
122
90.1
EZC100F3100
690
80
25
30
43.3
11.55
10
73
53.8
EZC100F3100
690
50
25
35
50.5
11.55
14
94
69.4
EZC100F3100
690
60
25
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 58
Luận văn tốt nghiệp
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 KV, BẢO VỆ RELAY
CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP, ỨNG DỤNG TRÊN PHẦN MỀM
PSS/ADEPT
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 59
Luận văn tốt nghiệp
Chương 9: Lựa chọn dây dẫn cho lưới 22kV
CHƯƠNG 9: LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI 22KV
Từ thanh cái 22kV của MBA, có 4 lộ dây ra với phụ tải như hình vẽ.
Hình 9.1. Sơ đồ vận hành TBA với 4 phụ tải 22kV
Với đặc điểm mạng phân phối là mạng hình tia, cung cấp điện trực tiếp cho khách hàng nên
ngoài khả năng tải đủ công suất còn phải đảm bảo độ sụt áp cho phép.
- Với phát tuyến chính, ta chọn dây theo mật độ dòng kinh tế (đã tính ở chương 6)
- Với phát tuyến nhánh rẽ, ta chọn dây theo độ sụt áp cho phép, ta chọn Ucp = 5%
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 60
Luận văn tốt nghiệp
Chương 9: Lựa chọn dây dẫn cho lưới 22kV
Trong phạm vi LVTN, ta chỉ tính toán chọn dây và bảo vệ relay cho 1 phát tuyến đại diện
chính của TBA, với sơ đồ cụ thể như sau:
Hình 9.2. Sơ đồ phát tuyến 15MVA của TBA
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 61
Luận văn tốt nghiệp
9.1.
Chương 9: Lựa chọn dây dẫn cho lưới 22kV
Tính toán tổn hao, sụt áp trên phát tuyến chính
Như ở chương 6 phần 6.5.1b, ta đã chọn dây AC 240 cho các đường dây 22 kV đi từ
thanh cái 22kV đến phụ tải theo điều kiện mật độ dòng kinh tế, với thông số dây như
sau:
Bảng 9.1. Thông số dây dẫn của phát tuyến chính
Thông số kỹ thuật
Tiết diện
chuẩn
2
(mm )
240
Đường
Điện trở
kính
ở 200C
(mm)
(Ω/km)
22.1
0.132
Lực kéo
đứt (N)
38192
Trọng lượng Dòng điện cho
phép (A)
dây dẫn
(kg/km)
644
580
Tuy nhiên ta cần xét đến tiêu chuẩn độ sụt áp để lựa chọn dây dẫn phù hợp như sau:
 Phụ tải đối với phát tuyến chính có thể thu gọn như sau:
 Phụ tải tương đương quy về cuối đường dây:
 Giả thiết
:
 Vậy chọn dây AC – 240, với r0 = 0.132 (/km) như ban đầu là hợp lý, cụ thể
Dòng điện tổng:
 Cho khoảng cách trung bình pha của đường dây 22 kV là : Dtb = 1.2 m:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 62
Luận văn tốt nghiệp
Chương 9: Lựa chọn dây dẫn cho lưới 22kV
 Hằng số sụt áp:
 Sụt áp thực tế:
 Lập bảng tính sụt áp trên phát tuyến chính:
Bảng 9.2: Giá trị sụt áp trên phát tuyến chính.
Đoạn
4–5
3–4
2–3
1-2
l (km)
1
2
3
3
Stt (KVA)
500
1500
7000
15000
(%)
0.0301
0.1807
1.2652
2.7112
 Bảng tính toán tổn thất cho phát tuyến chính:
Bảng 9.3: Giá trị tổn thất trên phát tuyến chính.
Đoạn
4–5
3–4
2–3
1-2
l
(km)
1
2
3
3
r0
0.132
0.132
0.132
0.132
Stt
(KVA)
500
1500
7000
15000
0.068
1.227
40.09
184.09
 Hệ số phụ tải: Kpt = 0.6
 Hệ số tổn thất: Ktt = 0.3Kpt + 0.7Kpt2 = 0.432
 Điện năng tiêu thụ hàng năm:
 Tổn thất điện năng hàng năm:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 63
Luận văn tốt nghiệp
9.2.
Chương 9: Lựa chọn dây dẫn cho lưới 22kV
Tính toán tổn hao, sụt áp trên nhánh rẽ
a. Sụt áp cho phép trên nhánh 2 – 8:
%
 Phụ tải tương đương quy về cuối nhánh:
 Giả thiết
:
 Chọn dây AC – 70; r0 = 0.46 (/km), d = 11.4mm, Icp = 265A
 Dòng điện tổng:
 Cho khoảng cách trung bình pha của đường dây 22 kV là : Dtb = 1.2 m:
 Hằng số sụt áp:
 Sụt áp thực tế:
b. Sụt áp cho phép trên nhánh 3 – 10:
 Phụ tải tương đương quy về cuối nhánh:
 Giả thiết
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
:
Trang 64
Luận văn tốt nghiệp
Chương 9: Lựa chọn dây dẫn cho lưới 22kV
 Ta lựa chọn dây AC – 50; r0 = 0.65 (/km), d = 9.6mm, Icp = 215A cho nhánh
này, vì để còn có khả năng phát triển phụ tải trong tương lai mà không cần thay cả
đường dây nhánh rẽ.
 Dòng điện tổng:
 Cho khoảng cách trung bình pha của đường dây 22 kV là : Dtb = 1.2 m:
 Hằng số sụt áp:
 Sụt áp thực tế:
c. Sụt áp cho phép trên nhánh 4 – 11:
 Phụ tải tương đương quy về cuối nhánh:
 Giả thiết
:
 Ta thấy với đoạn 4-11 có phụ tải rất nhỏ (chỉ 1 MVA), nhưng lại có chiều dài rất
ngắn (0.3/9=3% đường dây) nên để tiết kiệm trong thi công, ta sẽ dùng chung dây
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 65
Luận văn tốt nghiệp
Chương 9: Lựa chọn dây dẫn cho lưới 22kV
AC-50 của phát tuyến 3-10. Như vậy trong tương lai nếu phụ tải phát triển thêm
thì không cần phải thay dây phát tuyến mới
 Dòng điện tổng:
 Cho khoảng cách trung bình pha của đường dây 22 kV là : Dtb = 1.2 m:
 Hằng số sụt áp:
 Sụt áp thực tế:
 Lập bảng tính sụt áp trên nhánh rẽ:
Bảng 9.4: Giá trị sụt áp trên các nhánh rẽ.
2
1
1
Stt
(KVA)
2000
4000
7000
0.4777
0.4777
0.8360
9 – 10
3–9
0.7
0.5
3000
5000
0.3193
0.3802
4 – 11
0.3
1000
0.046
Đoạn
l (km)
7–8
6–7
2–6
(%)
 Bảng tính toán tổn thất trên nhánh rẽ :
Bảng 9.4: Giá trị tổn thất trên các nhánh rẽ.
Đoạn
l(km)
7–8
6 -7
2–6
2
1
1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
r0
0.46
0.46
0.46
Stt
(KVA)
2000
4000
7000
7.603
15.206
46.570
Trang 66
Luận văn tốt nghiệp
Chương 9: Lựa chọn dây dẫn cho lưới 22kV
9 – 10
3–9
0.7
0.5
0.65
0.65
3000
5000
8.460
16.787
4-11
0.3
0.65
1000
0.403
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 67
Luận văn tốt nghiệp
Chương 10: Tính toán sự cố ngắn mạch đường dây 22kV
CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN SỰ CỐ NGẮN MẠCH ĐƯỜNG DÂY 22KV

Tính toán ngắn mạch cho hệ thống và đường dây nhằm xác định các dòng sự cố
trong các trường hợp vận hành hệ thống, từ đó ta có thể lựa chọn các thiết bị bảo vệ phù
hợp và chỉnh định chính xác.

Với sơ đồ hệ thống TBA như đã trình bày: Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân
đoạn. Do đó, trong trạng thái bình thường (hai MBA làm việc song song) TBA có thể có
đến bốn trạng thái vận hành khác nhau:
 Hai máy cắt phân đoạn thanh góp đều ở trạng thái đóng.
 Hai máy cắt phân đoạn thanh góp đều ở trạng thái mở.
 Máy cắt phân đoạn thanh góp 110KV mở, máy cắt phân đoạn thanh góp 22 KV
đóng.
 Máy cắt phân đoạn thanh góp 22kV mở, máy cắt phân đoạn thanh góp 110 KV
đóng.
Tương tự, khi Trạm Biến Áp làm việc trong trạng thái có sự cố hư hỏng một Máy
Biến Áp (lúc này máy cắt phân đoạn thanh cái 22KV ở trạng thái đóng để cung cấp
công suất cho toàn bộ tải) thì cũng có hai trạng thái khác nhau:
 Máy cắt phân đoạn thanh góp 110KV ở trạng thái mở.
 Máy cắt phân đoạn thanh góp 110KV ở trạng thái đóng.
(Tuy nhiên: trường hợp một Máy Biến Áp hỏng thì các giá trị ngắn mạch cũng có
giá trị giống như trường hợp máy cắt phân doạn thanh cái 22 KV mở ra lúc hai
máy làm việc song song)
Tùy vào những trạng thái khác nhau mà dòng ngắn mạch tại thanh cái MBA cũng
như trong lưới sẽ có những giá trị khác nhau. Do đó, ta cần tính toán ngắn mạch ở tất
cả các trường hợp nhằm chỉnh định bảo vệ chính xác.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 68
Luận văn tốt nghiệp
Chương 10: Tính toán sự cố ngắn mạch đường dây 22kV
10.1. Trường hợp 1: hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái đóng
10.1.1.Thông số hệ thống và phát tuyến chính đường dây 22kV:
 Điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không của hệ thống:
 Điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không của đường dây 110kV:
 Điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không của máy biến áp:
 Tổng trở thứ tự thuận, thứ tự nghịch, và thứ tự không của lộ ra 22 kV:
Dây AC – 240, dài 9 km,
:
 Điện kháng tương đương TTT, TTN, TTK đến thanh cái cao áp:
 Điện kháng tương đương TTT, TTN, TTK đến thanh cái hạ áp:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 69
Luận văn tốt nghiệp
Chương 10: Tính toán sự cố ngắn mạch đường dây 22kV
10.1.2.Tính toán ngắn mạch tại vị trí 5 (cuối phát tuyến chính):
Tổng trở TTT, TTN, TTK đến vị trí 5:
Sơ đồ tương đương thứ tự thuận:
Tổng trở thứ tự thuận:
Sơ đồ tương đương thứ tự nghịch:
Tổng trở thứ tự nghịch:
Sơ đồ tương đương thứ tự không:
Tổng trở thứ tự không:
Tính toán dòng ngắn mạch:
1) Dòng ngắn mạch 3 pha:
 Dòng ngắn mạch (3 pha) :
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 70
Luận văn tốt nghiệp
Chương 10: Tính toán sự cố ngắn mạch đường dây 22kV
2) Dòng ngắn mạch 2 pha:
Giả sử pha b và pha c chạm nhau, không chạm đất.
Tổng trở ngắn mạch:
Dòng ngắn mạch thứ tự thuận trên pha a:
Dòng ngắn mạch thứ tự nghịch trên pha a:
Dòng ngắn mạch thứ tự không trên pha a:
Tính các dòng ngắn mạch:
Ta có:
; trong đó:
Suy ra:
Vậy
3) Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất:
Giả sử pha A chạm đất
Tổng trở ngắn mạch:
Dòng ngắn mạch thứ tự thuận, nghịch, không:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 71
Luận văn tốt nghiệp
Chương 10: Tính toán sự cố ngắn mạch đường dây 22kV
Dòng tổng ngắn mạch:
Vậy:
4) Dòng ngắn mạch 2 pha chạm nhau, chạm đất:
Giả sử pha B và pha C chạm đất.
Tổng trở ngắn mạch:
Dòng ngắn mạch thứ tự thuận trên pha a:
Dòng ngắn mạch thứ tự không trên pha a:
Dòng ngắn mạch thứ tự nghịch trên pha a:
Dòng ngắn mạch trên pha b:
Vậy:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 72
Luận văn tốt nghiệp
Chương 10: Tính toán sự cố ngắn mạch đường dây 22kV
10.1.3.Tính toán ngắn mạch tại mọi nút của đường dây:
Tổng trở thứ tự không của dường lây lấy bằng ba lần thứ tự thuận.
Dùng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán ngắn mạch cho mạng điện ta được bảng
sau:
Bảng 10.1: Giá trị dòng ngắn mạch tại các nút trong trường hợp 1.
Vị trí
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
3 pha
2 pha
1 pha chạm đất
2 pha chạm đất
13936
6743
4406
3575
3267
5398
4438
3225
4025
3559
3417
12069
5840
3816
3096
2829
4675
3843
2793
3485
3082
2959
9680
4324
2758
2219
2021
3406
2768
1986
2506
2204
2117
12626
6086
3963
3211
2933
4873
4002
2902
3621
3202
3070
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
3226
1441
919
739
673
1135
922
662
835
734
705
2471
1060
669
536
488
829
670
478
606
532
511
Trang 73
Luận văn tốt nghiệp
Chương 10: Tính toán sự cố ngắn mạch đường dây 22kV
10.2. Trường hợp 2: hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái mở.
10.2.1.Thông số Hệ thống:
 Điện kháng tương đương TTT, TTN, TTK đến thanh cái cao áp:
 Điện kháng tương đương TTT, TTN, TTK đến thanh cái hạ áp:
10.2.2.Tính toán ngắn mạch tại mọi nút của đường dây:
Dùng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán ngắn mạch cho mạng điện ta được bảng sau:
Bảng 10.2: Giá trị dòng ngắn mạch tại các nút trong trường hợp 2.
.Vị trí
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
3 pha
2 pha
1 pha chạm đất
2 pha chạm đất
7408
4749
3468
2936
2726
4077
3533
2748
3242
2951
2834
6414
4113
3004
2542
2361
3531
3060
2380
2807
2555
2454
5332
3185
2252
1882
1738
2682
2288
1742
2091
1886
1811
6744
4314
3139
2652
2460
3709
3212
2492
2936
2673
2561
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
1777
1061
750
627
579
894
762
580
697
628
603
1388
799
555
461
425
666
563
425
514
462
443
Trang 74
Luận văn tốt nghiệp
Chương 10: Tính toán sự cố ngắn mạch đường dây 22kV
10.3. Trường hợp 3: máy cắt phân đoạn thanh cái 110kV ở trạng thái đóng, máy cắt
phân đoạn thanh cái 22kV ở trạng thái mở.
10.3.1.Thông số Hệ thống:
 Điện kháng tương đương TTT, TTN, TTK đến thanh cái cao áp:
 Điện kháng tương đương TTT, TTN, TTK đến thanh cái hạ áp:
10.3.2.Tính toán ngắn mạch tại mọi nút của đường dây:
Dùng phần mềm PSS/ADEPT để tính toán ngắn mạch cho mạng điện ta được bảng sau:
Bảng 10.3: Giá trị dòng ngắn mạch tại các nút trong trường hợp 3.
Vị trí
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
3 pha
2 pha
1 pha chạm đất
2 pha chạm đất
9655
5570
3881
3224
2971
4647
3937
2970
3591
3227
3098
8361
4824
3361
2792
2573
4024
3409
2572
3110
2795
2683
7400
3811
2543
2079
1905
3093
2568
1888
2332
2073
1990
8883
5088
3522
2918
2687
4248
3593
2699
3261
2931
2805
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
2466
1270
847
693
635
1031
856
629
777
691
663
2000
965
630
511
467
772
634
461
575
509
488
Trang 75
Luận văn tốt nghiệp
Chương 10: Tính toán sự cố ngắn mạch đường dây 22kV
10.4. Trường hợp 4: máy cắt phân đoạn thanh cái 110kV ở trạng thái mở, máy cắt
phân đoạn thanh cái 22kV ở trạng thái đóng.
Trường hợp này, giá trị dòng NM sẽ giống với giá trị ở trường hợp 1, do các giá trị
tổng trờ TTT, TTN, TTK đến thanh cái hạ áp bằng với giá trị tổng trở tương ứng ở
trường hợp 1:
Bảng 10.4: Giá trị dòng ngắn mạch tại các nút trong trường hợp 4.
Vị trí
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
3 pha
2 pha
1 pha chạm đất
2 pha chạm đất
13936
6743
4406
3575
3267
5398
4438
3225
4025
3559
3417
12069
5840
3816
3096
2829
4675
3843
2793
3485
3082
2959
9680
4324
2758
2219
2021
3406
2768
1986
2506
2204
2117
12626
6086
3963
3211
2933
4873
4002
2902
3621
3202
3070
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
3226
1441
919
739
673
1135
922
662
835
734
705
2471
1060
669
536
488
829
670
478
606
532
511
Trang 76
Luận văn tốt nghiệp
Chương 11: Lựa chọn MBA và cầu chì bảo vệ mạng phân phối
CHƯƠNG 11: LỰA CHỌN MBA VÀ CẦU CHÌ BẢO VỆ MẠNG PHÂN PHỐI
11.1. Lựa chọn MBA cho phụ tải
 Giả sử các phụ tải là tải loại 3, ta đặt một MBA để cung cấp điện cho các phụ tải:
 Công suất máy được chọn như sau:
 Ta chọn được các máy như sau:
 Tải 0.5 MVA chọn máy Đông Anh 560 KVA – 22/0.4 kV
 Tải 1 MVA chọn máy Đông Anh 1250 KVA – 22/0.4 kV
 Tải 2 MVA chọn máy Đông Anh 2500 KVA – 22/0.4 kV
 Tải 3 MVA chọn máy Đông Anh 3000 KVA – 22/0.4 kV
Bảng 11.1. Bảng lựa chọn MBA phân phối cho phụ tải
â
Công
suất phụ
tải
Nút
Công
suất định
mức
MBA
(kVA)
Uđm
(kV)
Số
lượng
Tổn hao (W)
Ngắn
mạch
Pk
14000
Dòng
không
tải I0
(%)
UN
%
1.5
6
2
1000
1250
22/0.4
1
Không
tải
P0
1800
3
500
560
22/0.4
1
1000
5500
2
4.5
5
500
560
22/0.4
1
1000
5500
2
4.5
6
3000
3000
22/0.4
1
4200
38000
1
7
7
2000
2500
22/0.4
1
3500
22000
1
6
8
2000
2500
22/0.4
1
3500
22000
1
6
9
2000
2500
22/0.4
1
3500
22000
1
6
10
3000
3000
22/0.4
1
4200
38000
1
7
11
1000
1250
22/0.4
1
1800
14000
1.5
6
( KVA)
11.2. Lựa chọn cầu chì và dây chảy bảo vệ cho các phụ tải
11.2.1.Lựa chọn cầu chì tự rơi
 Vị trí đặt cầu chì tự rơi: trước MBA phân phối
 Cầu chì tự rơi được chọn theo các điều kiện sau
 Điện áp định mức (kV):
 Dòng điện định mức (A):
 Dòng cắt định mức (kA):
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 77
Luận văn tốt nghiệp
Chương 11: Lựa chọn MBA và cầu chì bảo vệ mạng phân phối
 Với INM là dòng ngắn mạch lớn nhất đi qua cầu chì, trong trường hợp này là dòng
ngắn mạch 3 pha tại trường hợp 1 (hoặc 4) trong chương 10.
 Dòng Icb là dòng lớn nhất có thể qua cầu chì trước khi dây chảy bắt đầu đứt. Vì ta đã
chọn công suất MBA lớn hơn tải định mức, nên khi quá tải, MBA vẫn đáp ứng được.
Do đó ta chọn chì theo dòng cưỡng bức là dòng định mức của MBA, cụ thể
Bảng 11.2. Bảng thông số để chọn cầu chì cho phụ tải
2
Phụ tải
(KVA)
1000
SMBA
(KVA)
1250
Iđm
(A)
32.8
Icb
(A)
32.8
INM(3)
(kA)
6.74
3
500
560
14.7
14.7
4.41
5
500
560
14.7
14.7
3.27
6
3000
3000
78.7
78.7
5.40
7
2000
2500
65.6
65.6
4.44
8
2000
2500
65.6
65.6
3.23
9
2000
2500
65.6
65.6
4.03
10
3000
3000
78.7
78.7
3.56
11
1000
1250
32.8
32.8
3.42
Nút
 Áp dụng các điều kiện trên, ta chọn cầu chì rơi loại có cắt tải (LBFCO), của hãng
Hubbell Power System, cấp điện áp 27kV, cách điện bằng polymer và chịu được
điện áp 125kV, với thông số như sau:
Bảng 11.3. Bảng chọn cầu chì cho phụ tải
Phụ tải
SMBA
Icb
INM(3)
Loại cầu
Iđm
INM
(KBA)
KVA
(A)
(kA)
chì
(A)
(KA)
2
1000
1250
32.8
6.74
CP730211
100
8
3
500
560
14.7
4.41
CP730211
100
8
5
500
560
14.7
3.27
CP730211
100
8
6
3000
3000
78.7
5.40
CP730211
100
8
7
2000
2500
65.6
4.44
CP730211
100
8
8
2000
2500
65.6
3.23
CP730211
100
8
Nút
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 78
Luận văn tốt nghiệp
Chương 11: Lựa chọn MBA và cầu chì bảo vệ mạng phân phối
9
2000
2500
65.6
4.03
CP730211
100
8
10
3000
3000
78.7
3.56
CP730211
100
8
11
1000
1250
32.8
3.42
CP730211
100
8
11.2.2.Lựa chọn dây chảy:
 Việc lựa chọn dây chảy để bảo vệ MBA phải đảm bảo rằng dây chảy không bị đứt
khi MBA quá tải trong khoảng cho phép. Nhưng vì ta đã chọn MBA lớn hơn giá trị
tải cực cực đại, nên ta chọn dây chảy có Idây chảy ≥ Iđm MBA
 Để cho đồng bộ, ta cũng chọn dây chảy của hãng Hubbell, loại đặc tuyến K (đáp ứng
nhanh), chọn loại dây dựa vào đặc tuyến thời gian nóng chảy nhỏ nhất (hình 11.1)
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 79
Luận văn tốt nghiệp
Chương 11: Lựa chọn MBA và cầu chì bảo vệ mạng phân phối
Hình 11.1. Đặc tuyến nóng chảy nhanh của dây chảy
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 80
Luận văn tốt nghiệp
Chương 11: Lựa chọn MBA và cầu chì bảo vệ mạng phân phối
Kết quả lựa chọn dây chảy như bảng sau:
Bảng 11.4. Bảng chọn dây chảy cho phụ tải
2
Công Suất MBA
(kVA)
1250
Dòng cưỡng bức
Icb (A)
32.8
3
560
5
Nút
Idây chảy (A)
Loại dây chảy
32.8
20K
14.7
14.7
10K
560
14.7
14.7
10K
6
3000
78.7
78.7
40K
7
2500
65.6
65.6
30K
8
2500
65.6
65.6
30K
9
2500
65.6
65.6
30K
10
3000
78.7
78.7
40K
11
1250
32.8
32.8
20K
11.3. Lựa chọn cầu chì và dây chảy bảo vệ cho nhánh rẽ
11.3.1.Lựa chọn cầu chì tự rơi
 Vị trí cầu chì: đặt đầu các nhánh rẽ
 Lựa chọn cầu chì cho từng nhánh thèo điều kiện:
 Điện áp định mức (kV):
 Dòng điện định mức (A):
 Dòng cắt định mức (kA):
 Với Icb là dòng cưỡng bức lớn nhất đi qua cầu chì, tức là dòng tải lớn nhất của
nhánh rẽ:
 Dòng cưỡng bức và ngắn mạch tại các đầu nhánh:
Bảng 11.5. Bảng thông số để chọn cầu chì cho nhánh rẽ
Nhánh rẽ/Nút
Nhánh 1/nút 2
Nhánh 2/nút 3
Nhánh 3/nút 4
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Stt
(KVA)
7000
5000
1000
Icb
(A)
183.7
131.2
26.2
INM(3)
(kA)
6.74
4.41
3.58
Trang 81
Luận văn tốt nghiệp
Chương 11: Lựa chọn MBA và cầu chì bảo vệ mạng phân phối
 Áp dụng các điều kiện trên, ta chọn cầu chì rơi loại có cắt tải (LBFCO), của hãng
Hubbell Power System, cấp điện áp 27kV, cách điện bằng polymer và chịu được
điện áp 125kV, với thông số như sau:
Bảng 11.6. Bảng chọn cầu chì cho nhánh rẽ
Icb
INM(3)
(A)
(kA)
Nhánh 1/nút 2
183.7
6.74
Nhánh 2/nút 3
131.2
Nhánh 3/nút 4
26.2
Nhánh rẽ/Nút
Iđm
Icđm
(A)
(kA)
CP730242
200
10
4.41
CP730242
200
10
3.58
CP730241
100
8
Loại cầu chì
11.3.2.Lựa chọn dây chảy cho nhánh rẽ
Với chọn dây chảy cho nhánh rẽ, vì ta chọn dựa trên công suất tải cực đại chứ không
phải công suất MBA nên dòng dây chảy được tính: Idây chảy ≥ 1.4 × Icb
Bảng 11.7. Bảng chọn dây chảy cho nhánh rẽ
Nhánh rẽ/Nút
Dòng cưỡng bức
Icb (A)
Idây chảy (A)
Loại dây chảy
Nhánh 1/nút 2
183.7
257.2
100K
Nhánh 2/nút 3
131.2
183.7
80K
Nhánh 3/nút 4
26.2
36.7
15K
Kiểm tra lại ta thấy rằng chì nhánh có cấp cao hơn chì bảo vệ MBA phía sau nó
thỏa mãn yêu cầu.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 82
Luận văn tốt nghiệp
Chương 12: Lý thuyết bảo vệ relay
CHƯƠNG 12: LÝ THUYẾT BẢO VỆ RELAY
12.1. Bảo vệ quá dòng điện
12.1.1.Nguyên tắc tác động
Bảo vệ quá dòng điện (BVQDĐ) là loại BV tác động khi dòng điện qua chỗ đặt thiết bị
BV tăng quá giá trị định trước. Có thể chọn BVQDĐ thành BV dòng điện cực đại hoặc BV
dòng điện cắt nhanh.Hai loại BV này khác nhau ở việc đảm bảo yêu cầu tác động chọn lọc
và vùng BV tác động.Để đảm bảo tính chọn lọc cho BV dòng điện cực đại, người ta phải cài
đặt cho nó thời gian trì hoãn thích hợp. Để đảm bảo chính xác chọn lọc cho BVCN cần chọn
dòng khởi động thích hợp.Vùng bảo vệ của BVDCĐ gồm cả phần tử BV và các phần tử lân
cận, vùng bảo vệ của BVCN chỉ gồm một phần của phần tử được bảo vệ.
12.1.2.Bảo vệ dòng quá dòng cực đại
Ta khảo sát một đường dây hình tia, có một nguồn cung cấp, được đặt BVDCĐ tại
phía nguồn mỗi đoạn đường dây. Như vậy mỗi đoạn đường dây được bảo vệ bởi một BV
riêng.Khi có ngắn mạch N4 sẽ có dòng sự cố chạy qua cả 4 BV, tức là cả 4 BV sẽ khởi
động.Tuy nhiên để đảm bảo tính chọn lọc thì chỉ có một mình BV 4 tác động cắt phần tử sự
cố ra khỏi mạng.Để làm được điều này, BVDCĐ phải có đặc tính thời gian trì hoãn tác
động, thời gian này sẽ giảm dần khi càng xa nguồn. Chính vì vậy khi có sự cố N4 thì BV4 sẽ
tác động đầu tiên, loại bỏ đoạn đường dây bị sự cố, các BV còn lại tuy khởi động nhưng
không tác động, sau đó sẽ trở về trạng thái bình thường.
a. Dòng điện khởi động
Ta đã biết BVDCĐ sẽ khởi động khi dòng điện chạy qua BV lớn hơn dòng khởi động
BV (Ikđ). Như vậy để tránh BV tác động nhầm thì dòng khởi động BV phải lớn hơn dòng
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 83
Luận văn tốt nghiệp
Chương 12: Lý thuyết bảo vệ relay
phụ tải cực đại qua chỗ đặt BV: Ikđ> Ilv,max. Trong thực
tế để tránh tác động nhầm người ta xác định dòng khởi
động Ikđ theo công thức sau:
Đây là dòng khởi động sơ cấp của BV. Dòng thứ
cấp của BV được xác định bởi:
Trong đó:
kat
– Hệ số an toàn.
ktv
– Hệ số trở về.
kmm
– Hệ số mở máy.
Ilv,max – Dòng làm việc cực đại qua thiết bị được bảo vệ.
nBI
– Tỷ số biến dòng.
ksđ
– Hệ số sơ đồ.
b. Độ nhạy của BV.
Vùng bảo vệ của BVDCĐ bao gồm phần tử được bảo vệ và của phần tử lân cận. Phần tử
lân cận được BV thuộc vùng BV dự trữ. Để đánh giá độ nhạy của BV người ta dùng hệ số
nhạy:
knh =
INM,min là dòng ngắn mạch cực tiểu khi NM xảy ra ở cuối vùng BV.
Với vùng BV chính, độ nhạy yêu cầu knh ≥ 1.5
Với vùng BV dự trữ, độ nhạy yêu cầu knh ≥ 1.2
c. Thời gian tác động của BV.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 84
Luận văn tốt nghiệp
Chương 12: Lý thuyết bảo vệ relay
Để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động của BVDCĐ được chọn theo nguyên tắc
bậc thang. Độ chênh lệch giữa thời gian tác động của các BV kề nhau được gọi là bậc thời
gian hay bậc chọn lọc ∆t = t1 – t2.
Giá trị bậc thời gian ∆t được chọn sao cho khi NM tại N2, BV1 không kịp tác động
mặc dù đã khởi động. Khi xảy ra NM, nếu BV cắt được NM thì tổng thời gian NM sẽ là tBV
+ tss + tMC .
Trong đó: tBV là thời gian tác động của BV.
tss là thời gian sai số của relay thời gian.
tMC là thời gian cắt của MC.
Như vậy để BV1 không kịp tác động khi có NM trong đoạn BC thì thời gian tác động
của nó phải thỏa: t1> t2 = tBV + tss + tMC.
d. Relay có đặc tính độc lập.
Đây là dạng relay có thời gian trì hoãn tác động được tạo nên nhờ relay thời gian và
không phụ thuộc vào dòng NM. Chính vì vậy nó được gọi là có đặc tính thời gian độc
lập.Đặc tuyến này có dạng đường thẳng.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 85
Luận văn tốt nghiệp
Chương 12: Lý thuyết bảo vệ relay
e. Relay có đặc tính thời gian phụ thuộc.
Ngược lại với đặc tính độc lập, relay có đặc tính phụ thuộc sẽ có thời gian tác động phụ
thuộc vào dòng NM.Khi giá trị dòng ngắn mạch càng lớn thì thời gian tác động của BV
càng nhỏ.
Với đặc tính phụ thuộc, người ta chia ra làm 3 dạng:
 Dạng đặc tính có độ dốc chuẩn.(Normal inverse)
 Dạng đặc tính rất dốc. ( Very inverse)
 Dạng đặc tính cực dốc.( Extremely inverse)
12.1.3.Bảo vệ quá dòng cắt nhanh.
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh là loại BV đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng điện
khởi động lớn hơn dòng điện ngắn mạch lớn nhất qua chỗ đặt BV khi ngắn mạch ở ngoài
phần tử được BV.Khi có ngắn mạch trong vùng BV, dòng điện NM sẽ lớn hơn dòng khởi
động và BV sẽ tác động. BV cắt nhanh thường làm việc tức thời với thời gian rất bé.
Ta khảo sát một tuyến đường dây hình tia có một nguồn cung cấp như sau:
Dựa theo đường cong IN = f(lN), ta thấy rằng để BVCN không tác động khi có ngắn
mạch ở ngoài đoạn AB thì dòng khởi động Ikđ phải lớn hơn dòng ngắn mạch INB: Ikđ> INB.
Khi đó vùng bảo vệ của BVCN chỉ là một phần của đoạn AB chứ không phải toàn bộ
đoạn AB.
a. Dòng khởi động cắt nhanh.
Ta đã biết để BV không tác động khi có ngắn mạch ở ngoài vùng BV thì cần chọn dòng
khởi động Ikđ> INM. Thực tế người ta sẽ chọn Ikđ = kat.INM_max
Trong đó: INM_max là dòng ngắn mạch lớn nhất tại cuối vùng BV.
kat là hệ số an toàn ( kat = 1.2 – 1.3)
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 86
Luận văn tốt nghiệp
Chương 12: Lý thuyết bảo vệ relay
b. Vùng tác động của bảo vệ.
Vùng bảo vệ của BVCN có thể được xác định bằng phương pháp đồ thị. Bằng cách xây
dựng mối quan hệ giữa IN và khoảng cách xảy ra ngắn mạch IN=f(lN) ứng với chế độ ngắn
mạch cực đại (đường cong 1) và chế độ ngắn mạch cưc tiểu (đường cong 2) ta sẽ xác định
được vùng BV của BVCN. Điểm cắt giữa đường thẳng Ikđ và đường cong số 1 chính là điểm
cuối vùng BV trong chế độ NM cực đại và điểm cắt giữa đường thẳng Ikđ với đường cong số
2 chính là điểm cuối vùng BV trong chế độ NM cực tiểu
c. Thời gian tác động của bảo vệ.
Thời gian tác động của BVCN là tức thời, khoảng từ 0.02s – 0.06s.
12.2. Bảo vệ dòng điện chống chạm đất
12.2.1.Nguyên tắc bảo vệ
Bảo vệ chống chạm đất là dạng bảo vệ phản ứng theo dòng và áp thứ tự không I0 và V0.
Khi mạng điện vận hành bình thường, thành phần thứ tự không rất nhỏ nên bảo vệ sẽ không
tác động. Khi có ngắn mạch chạm đất 1 pha hoặc 2 pha thì thành phần thứ tự không sẽ lớn
nên bảo vệ sẽ phát hiện và tác động. Bảo vệ thứ tự không có thể được thực hiện dưới dạng
BV dòng cực đại, BV cắt nhanh vô hướng/ có hướng, BV so lệch…Để nhận được thành
phần thứ tự không, người ta sử dụng bộ lọc I0, V0.
12.2.2.Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không (51N)
a. Dòng không cân bằng.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 87
Luận văn tốt nghiệp
Chương 12: Lý thuyết bảo vệ relay
Đối với các BV phản ứng theo các thành phần thứ tự của dòng điện, phần thứ cấp của
các BI được đưa qua bộ lọc. Trong trường hợp BV chống chạm đất ta có thể sử dụng cách
đấu của các BI để tạo thành bộ lọc thứ tự không như sơ đồ sau:
Khi vận hành bình thường, dòng điện đi vào phần tử đo lường của BV là:
R=
Trong dòng
là dòng không cân bằng sinh ra bởi các thành phần:
 3I0 do tải sinh ra.
 Dòng từ hóa.
 Do tỷ số biến dòng
Ở chế độ bình thường: Ikcb_max = 0.1Ilv_max.
Khi có ngắn mạch:
Ikcb_max = kdn.f.
b. Dòng khởi động.
Dòng khởi động của BV chống chạm đất được xác định tùy theo thời gian tác động của nó
so với BV chống ngắn mạch nhiều pha:
 Khi thời gian tác động của BV chống chạm đất lớn hơn thời gian BV chống NM
nhiều pha thì chỉ cần chọn dòng khởi động lớn hơn dòng không cân bằng ở chế độ
bình thường. Vì khi có NM giữa các pha thì BV pha sẽ tác động trước BV chạm đất
dù cho dòng không cân bằng lúc này lớn hơn dòng khởi động của BV chạm đất:
hay
Vì vậy dòng khởi động của BV thường rất nhỏ:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 88
Luận văn tốt nghiệp
Chương 12: Lý thuyết bảo vệ relay
 Khi thời gian tác động của BV chống chạm đất nhỏ hơn thời gian của BV chống NM
nhiều pha thì dòng khởi động được chọn phải tránh được dòng không cân bằng khi
có N(3) tại cuối vùng BV, tức là phải lớn hơn dòng không cân bằng khi có N(3):
hay
c. Độ nhạy.
Độ nhạy Knh được xác định theo công thức:
d. Thời gian tác động.
Thời gian tác động của các BV 51N được phối hợp theo nguyên tắc bậc thang.
12.2.3.Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không (50N)
a. BVDĐ cắt nhanh TTK cấp I.
 Dòng khởi động:
IIkd = kat.3.I0_max
I0_max là dòng NM TTK lớn nhất tại cuối phần tử relay BV. Được xác định từ việc
tính N(1), N(1,1).
 Thời gian tác động: Gần như tức thời.
b. BVDĐ cắt nhanh TTK cấp II.
 Dòng khởi động:
IIIkd,2 = k’at. IIkd,1 .kpd
 Độ nhạy:
knh =
≥ 1.3
Nếu không thỏa thì phải phối hợp với bảo vệ cấp II của relay kề sau nó:
IIIkd,1
=
k’at. IIIkd,1.kpd
 Thời gian tác động:
- Phối hợp với cấp I bảo vệ sau:
tII1 = tI1 + ∆t
- Phối hợp với cấp II bảo vệ sau:
tII1 = tI2 + ∆t
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 89
Luận văn tốt nghiệp
Chương 13: Cài đặt thông số relay đường dây
CHƯƠNG 13: CÀI ĐẶT THÔNG SỐ RELAY ĐƯỜNG DÂY
Khi vận hành hệ thống ta có bốn trạng thái vận hành (ứng với các trạng thái thanh cái
khác nhau) , từ đó có những bộ thông số cài đặt khác nhau. Tuy nhiên, trong thực tế cài đặt,
để đơn giản, ta chỉ xét đến hai trường hợp làm việc đó là:
- Trạm vận hành Hai Máy Biến Áp song song (lúc này hai máy cắt phân đoạn thanh
cái ở trạng thái hở) – Dòng ngắn mạch tính theo dòng tính ở trường hợp 2 – chương
1.
- Trạm vận hành khi Một Máy Biến Áp bị sự cố, máy biến áp còn lại cung cấp công
suất cho toàn bộ tải (lúc này, hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái đóng) – Dòng ngắn
mạch tính theo dòng tính ở trường hợp 3 – chương 1.
13.1. Bảo vệ dòng cực đại (51)
Trong mọi trạng thái vận hành trạm, dòng làm việc cực đại qua relay đường dây là
như nhau:
1) Dòng khởi động:
Dòng làm việc cực đại:
Dòng khởi động sơ cấp:
2) Chọn tỷ số biến dòng:
Dòng điện ngắn mạch cực đại tại relay là dòng ngắn mạch tại thanh cái 22kV =
13.943kA
Chọn
3) Dòng khởi động thứ cấp:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 90
Luận văn tốt nghiệp
Chương 13: Cài đặt thông số relay đường dây
4) Cài đặt dòng thứ cấp cho relay:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I> = 3 A
Vậy
5) Độ nhạy:
Độ nhạy:
6) Thời gian tác động:
Chọn đặc tuyến Very Inverse (VI) cho bảo vệ:
Khi ngắn mạch ba pha tại Nút 5 (phần tử cuối đường dây), ta cần thời gian tác
động
với dòng ngắn mạch là 2726/2971 A (tương ứng với hai trường
hợp vận hành):

Bảng 13.1. Thông số cài đặt cho relay 51 đường dây
TTVH
Trường hợp 1
3A
0.18
Trường hợp 2
3A
0.2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 91
Luận văn tốt nghiệp
Chương 13: Cài đặt thông số relay đường dây
13.2. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50)
Dòng ngắn mạch tính toán tại cuối vùng bảo vệ: nút 5.
1. Trường hợp 1: hai MBA làm việc song song
a) Dòng khởi động:
Dòng ngắn mạch 3 pha:
Dòng khởi động:
b) Tỷ số biến dòng:
c) Dòng khởi động thứ cấp:
d) Cài đặt cho relay:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I >> = 20.5 A
Vậy
Chọn thời gian tác động của bảo vệ cắt nhanh là t>> = 0.04s
e) Vùng bảo vệ:
- Gọi M (M thuộc 1 – 5) là phạm vi bảo vệ của chức năng 50.
- Gọi X là độ dài đoạn dây 1 – M.
- Vậy ta có:

Giải ra ta được: X = 6.64 (km)
 Vùng bảo vệ: 6.64/9 = 73.8 %
Bảng 13.2. Thông số cài đặt cho relay 50 đường dây, trường hợp 1
I>>
t>>
Vùng BV
20.5A
0.04s
73.8%
2. Trường hợp 2: một MBA làm việc. một MBA nghỉ
a) Dòng khởi động:
Dòng ngắn mạch 3 pha:
Dòng khởi động:
b) Tỷ số biến dòng:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 92
Luận văn tốt nghiệp
Chương 13: Cài đặt thông số relay đường dây
c) Dòng khởi động thứ cấp:
d) Cài đặt cho relay:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I >> = 22.3 A
Vậy
Chọn thời gian tác động của bảo vệ cắt nhanh là t>> = 0.04s
e. Vùng bảo vệ:
- Gọi M (M thuộc 1 – 5) là phạm vi bảo vệ của chức năng 50.
- Gọi X là độ dài đoạn dây 1 – M.
-
Vậy ta có:

Giải ra ta được: X = 7.44 (km)
 Vùng bảo vệ: 7.44/9 = 82.7 %
Bảng 13.3. Thông số cài đặt cho relay 50 đường dây, trường hợp 2
I>>
t>>
Vùng BV
22.3 A
0.04s
82.7%
13.3. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không (51N)
1. Trường hợp 1: hai MBA làm việc song song:
a) Dòng khởi động:
Dòng không cân bằng cực đại:
Dòng khởi động sơ cấp:
Dòng khởi động thứ cấp:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 93
Luận văn tốt nghiệp
Chương 13: Cài đặt thông số relay đường dây
b) Cài đặt cho relay:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I > = 1.1 A
Vậy
c) Độ nhạy:
d) Thời gian tác động:
Chọn đặc tuyến Very Inverse (VI) cho bảo vệ:
Để đảm bảo tính chọn lọc thì khi ngắn mạch hai pha tại nút số 5, relay 51N tác
động trước relay 51. Khi xảy ra ngắn mạch 2 phai tại nút số 5, thời gian relay 51
tác động:
Thời gian tác động của relay 51N:
 K=0.19
Vậy chọn K = 0.19
2. Trường hợp 2: một MBA làm việc, một MBA nghỉ:
a) Dòng khởi động:
Dòng không cân bằng cực đại:
Dòng khởi động sơ cấp:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 94
Luận văn tốt nghiệp
Chương 13: Cài đặt thông số relay đường dây
Dòng khởi động thứ cấp:
b) Cài đặt cho relay:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I0> = 1.2 A
Vậy
c) Độ nhạy:
d) Thời gian tác động:
Chọn đặc tuyến Very Inverse (VI) cho bảo vệ:
Để đảm bảo tính chọn lọc thì khi ngắn mạch hai pha tại nút số 5, relay 51N tác
động trước relay 51. Khi xảy ra ngắn mạch 2 phai tại nút số 5, thời gian relay 51
tác động:
Thời gian tác động của relay 51N:
 K=0.189
Vậy chọn K = 0.19
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 95
Luận văn tốt nghiệp
Chương 13: Cài đặt thông số relay đường dây
Bảng 13.4. Thông số cài đặt cho relay 51N đường dây
TTVH
I0>
K
Trường hợp 1
1.1 A
0.19
Trường hợp 2
1.2 A
0.19
13.4. Bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự không (50N)
1. Trường hợp 1: hai MBA làm việc song song:
a) Dòng khởi động:
Dòng khởi động sơ cấp:
Tỷ số biến dòng:
Dòng khởi động thứ cấp:
b) Cài đặt cho relay:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I0>> = 14.1
Vậy:
c) Thời gian tác động
t0>> = 0.02s
2. Trường hợp 2: một MBA làm việc, một MBA nghỉ:
a) Dòng khởi động:
Dòng khởi động sơ cấp:
Tỷ số biến dòng:
Dòng khởi động thứ cấp:
b) Cài đặt cho relay:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 96
Luận văn tốt nghiệp
Chương 13: Cài đặt thông số relay đường dây
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I0>> = 15.5
Vậy:
c) Thời gian tác động
t0>> = 0.02s
13.5. TỔNG KẾT:
Bảng 13.5:Thông số cài đặt relay đường dây.
Trường
Relay 50
Relay 51
Relay 50N
Relay 51N
hợp
1
20.5
0.04
3
0.18
14.1
0.02
1.1
0.19
2
22.3
0.04
3
0.2
15.5
0.02
1.2
0.19
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 97
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
CHƯƠNG 14: BẢO VỆ RELAY CHO TRẠM BIẾN ÁP
Trong một TBA, hệ thống bảo vệ bao gồm rất nhiều chức năng bảo vệ khác nhau. Các
chức năng bảo vệ có thể chia thành 3 nhóm lớn chính:
 Bảo vệ chính.
 Bảo vệ dự phòng.
 Bảo vệ nội.
Trong khuôn khổ của Luận Văn, ta chỉ xét đến bảo vệ quá dòng và bảo vệ quá dòng
chạm đất cho MBA (đây là bảo vệ dự phòng trong TBA).
Tương tự khi cài đặt cho relay quá dòng đường dây, cài đặt trong Trạm Biến Áp, ta
cũng có bốn trạng thái vận hành , từ đó có những bộ thông số cài đặt khác nhau. Tuy nhiên,
cũng như chương trước, ta cũng chỉ xét đến hai trường hợp làm việc sau:
-
Trạm vận hành Hai Máy Biến Áp song song (lúc này hai máy cắt phân đoạn thanh cái
ở trạng thái hở).
-
Trạm vận hành khi Một Máy Biến Áp bị sự cố, máy biến áp còn lại cung cấp công
suất cho toàn bộ tải (lúc này, hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái đóng).
14.1. Trường hợp 1: hai máy biến áp làm việc song song, hai máy cắt phân đoạn
thanh cái ở trạng thái hở
14.1.1.Relay phía thứ cấp MBA
Giá trị các dòng ngắn mạch là dòng đã tính toán ở trường hợp 2 - chương 1
1) Bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá dòng thứ tự không (51S/51NS):
 Chọn biến dòng:
Do biến dòng điện cần phải chọn một loại duy nhất trong toàn bộ các trạng
thái vận hành của trạm, nên ta xét đến trường hợp dòng đi qua biến dòng lớn
nhất để lựa chọn tỷ số biến dòng phù hợp:
Dòng làm việc lớn nhất qua relay: là dòng ngắn mạch 3 pha tại thanh cái
22kV:
Chọn biến dòng
 Dòng khởi động 51:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 98
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp


 Chọn
 Dòng khởi động cài đặt:
 Dòng khởi động 51N:
 Chọn I0> = 2.4 (A)
 Dòng khởi động sơ cấp:
 Phối hợp thời của các chức năng bảo vệ tương tự như của relay đường dây và
phải đảm bảo: relay trong Trạm Biến Áp không tác động trước khi có sự cố
ngoài bên ngoài trạm:
Xét sự cố ngắn mạch ba pha (N3) ngay sát thanh cái 22k, phía sau relay đường
dây:
Thời gian tác động của relay 51 đường dây:
 Thời gian tác động của relay 51 thứ cấp:
Như vậy relay 51S phải tác động cắt MC khi có dòng ngắn mạch ba pha tại nút
1 sau khoảng thời gian là 0.668 s:
 Chọn
8
 Thời gian tác động sau khi cài đặt:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 99
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
Xét sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) tại thanh cái 22 kV ngay sát phía
sau relay đường dây:
Thời gian tác động của relay 51S khi có sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất
N(1,1) tại nút 1:
Thời gian tác động của relay 51NL (relay đường dây) khi có sự cố ngắn mạch
hai pha chạm đất N(1,1) tại nút 1:
Thời gian tác động của relay 51L (relay đường dây) khi có sự cố ngắn mạch hai
pha chạm đất N(1,1) tại nút 1:
Để đảm bảo phối hợp hoạt động của relay phía thứ cấp Máy Biến Áp và relay
Đường dây, thứ tự tác động khi có ngắn mạch hai pha chạm đất tại thanh cái 22 kV
(nút 1) là: relay 51N đường dây, relay 51 đường dây, relay 51N thứ cấp Máy Biến Áp
và relay 51 thứ cấp Máy Biến Áp:
 Chọn
Như vậy relay 51NS phải tác động cắt MC khi có dòng ngắn mạch hai pha chạm
đất tại nút 1 sau khoảng thời gian là 0.5 s:
 Chọn
Thời gian tác động sau khi cài đặt:
2) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh, bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không:
 Relay ngay sát thanh cái không cài đặt chức năng cắt nhanh 50/50N.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 100
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
Bảng 14.1. Thông số cài đặt cho relay thứ cấp MBA trường hợp 1
Relay
51S
Thông số
51NS
8
14.1.2.Relay phía sơ cấp MBA:
1) Bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá dòng thứ tự không (51P/51NP):
 Chọn biến dòng:
Tương tự như chọn biến dòng cho relay phía thứ cấp, ta cũng chọn dựa
trên dòng làm việc lớn nhất có thể đi qua relay:
Dòng làm việc lớn nhất qua relay: dòng ngắn mạch 3 pha tại thanh cái
110kV:
Chọn biến dòng
 Dòng khởi động 51:


 Chọn
 Dòng khởi động cài đặt:
 Dòng khởi động 51N:
 Chọn I0> = 1.2 (A)
 Dòng khởi động sơ cấp:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 101
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
 Phối hợp thời gian: Relay phía sơ cấp cần phối hợp thời gian tác động với
relay phía thứ cấp Máy Biến Áp.
Xét ngắn mạch ba pha N(3) ngay tại thanh cái 22kV (nút 1):
Thời gian tác động của relay 51 thứ cấp khi có sự cố ngắn mạch ba pha N(3) tại
nút 1:

Như vậy relay 51P phải tác động cắt MC khi có dòng ngắn mạch ba pha N(3) tại
nút 1 (lúc này giá trị dòng đi qua relay là: 7408/110:22=1481.6 A) sau khoảng
thời gian là 1.174 ( s)
 Chọn
Thời gian tác động sau khi cài đặt:
Xét ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) ngay tại thanh cái 22kV (nút 1):
Thời gian tác động của relay 51NS thứ cấp, 51S thứ cấp, 51P sơ cấp khi có sự
cố ngắn mạch hai pha chạm đất tại nút 1 lần lượt là:
Để đảm bảo phối hợp:
 Chọn
Như vậy relay 51NS phải tác động cắt MC khi có dòng ngắn mạch hai pha
chạm đất tại nút 1 sau khoảng thời gian là 1s
 Chọn
Thời gian tác động sau khi cài đặt:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 102
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
2) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh, bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không
(50P/50NP):
 Tỷ số biến dòng: 400:5
 Dòng khởi động 50:
 Dòng khởi động thứ cấp:
 Chọn:
 Dòng khởi động sau khi cài đặt:
 Thời gian tác động relay 50:
 Dòng khởi động 50N:
 Dòng khởi động thứ cấp:
 Chọn:
 Dòng khởi động sau khi cài đặt:
 Thời gian tác động relay 50N:
Bảng 14.2. Thông số cài đặt cho relay sơ cấp MBA trường hợp 1
Relay
50P
51P
50NP
51NP
Thông số
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 103
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
14.2. Trường hợp 2: một MBA bị sự cố, hai máy cắt phân đoạn thanh cáioở trạng thái
đóng
Giá trị các dòng ngắn mạch là dòng tính toán ngắn mạch trong trường hợp 3 đã tính ở
chương 1.
14.2.1.Relay phía thứ cấp MBA:
1) Bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá dòng thứ tự không (51S/51NS):
 Tỷ số biến dòng:
 Dòng khởi động 51:


 Chọn
 Dòng khởi động cài đặt:
 Dòng khởi động 51N:
 Chọn I0> = 3.1 (A)
 Dòng khởi động sơ cấp:
 Phối hợp thời gian:
Xét ngắn mạch ba pha N(3) ngay sát thanh cái 22 kV, phía sau relay đường
dây:
Thời gian tác động của relay 51 đường dây:
 Thời gian tác động của relay 51 thứ cấp:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 104
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
Như vậy relay 51P phải tác động cắt MC khi có dòng ngắn mạch ba pha N(3) tại
nút 1 sau khoảng thời gian là 0.641 s:
 Chọn
Thời gian tác động sau khi cài đặt:
Xét ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) tại thanh cái 22 kV ngay sát phía sau
relay đường dây:
Thời gian tác động của relay 51S khi có sự cố ngắn mạch hai pha chạm đất
N(1,1) tại nút 1:
Thời gian tác động của relay 51NL đường dây khi có sự cố ngắn mạch hai pha
chạm đất N(1,1) tại nút 1:
Thời gian tác động của relay 51 đường dây khi có sự cố ngắn mạch hai pha
chạm đất N(1,1) tại nút 1:
Để đảm bảo phối hợp hoạt động của relay phía thứ cấp Máy Biến Áp và relay
Đường dây, thứ tự tác động khi có ngắn mạch hai pha chạm đất tại thanh cái 22 kV
(nút 1) là: relay 51N đường dây, relay 51 đường dây, relay 51N thứ cấp Máy Biến Áp
và relay 51 thứ cấp Máy Biến Áp:
 Chọn
Như vậy relay 51NS phải tác động cắt MC khi có dòng ngắn mạch hai pha chạm
đất N(1,1) tại nút 1 sau khoảng thời gian là 0.5 s:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 105
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
 Chọn
Thời gian tác động sau khi cài đặt:
2) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh, bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không:
 Relay ngay sát thanh cái không cài đặt chức năng cắt nhanh 50/50N.
Bảng 14.3. Thông số cài đặt cho relay thứ cấp MBA trường hợp 2
Relay
51S
51NS
Thông số
14.2.2.Relay phía sơ cấp MBA:
1) Bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá dòng thứ tự không (51P/51NP):
 Tỷ số biến dòng:
 Dòng khởi động 51:


Ta chọn
Dòng khởi động cài đặt:
 Dòng khởi động 51N:
 Chọn I0> = 1.6 (A)
 Dòng khởi động sơ cấp:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 106
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
 Phối hợp thời gian: Relay phía sơ cấp cần phối hợp thời gian tác động với
relay phía thứ cấp Máy Biến Áp.
Xét ngắn mạch ba pha N(3) ngay tại thanh cái 22kV (nút 1):
Thời gian tác động của relay 51 thứ cấp khi có sự cố ngắn mạch ba pha N(3) tại
nút 1:

Như vậy relay 51P (sơ cấp) phải tác động cắt MC khi có dòng ngắn mạch ba pha tại
nút 1 (giá trị dòng đi qua relay là: 1931 A) sau khoảng thời gian là 1.15s
 Chọn
Thời gian tác động sau khi cài đặt:
Xét ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) ngay tại thanh cái 22kV (nút 1):
Thời gian tác động của relay 51NS thứ cấp, 51S thứ cấp, 51P sơ cấp khi có sự
cố ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) tại nút 1 lần lượt là:
Để đảm bảo phối hợp:
 Chọn
Như vậy relay 51NP phải tác động cắt MC khi có dòng ngắn mạch hai pha chạm đất
N(1,1) tại nút 1 sau khoảng thời gian là 1s
 Chọn
Thời gian tác động sau khi cài đặt:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 107
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
2) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh, bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không
(50P/50NP):
 Tỷ số biến dòng: 400:5
 Dòng khởi động 50:
 Dòng khởi động thứ cấp:
 Chọn:
 Dòng khởi động sau khi cài đặt:
 Thời gian tác động relay 50:
 Dòng khởi động 50N:
 Dòng khởi động thứ cấp:
 Chọn:
 Dòng khởi động sau khi cài đặt :
 Thời gian tác động relay 50N:
Bảng 14.4. Thông số cài đặt cho relay sơ cấp MBA trường hợp 2
Relay
50P
51P
50NP
51NP
Thông số
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 108
Luận văn tốt nghiệp
Chương 14: Cài đặt thông số relay trạm biến áp
14.3. TỔNG KẾT
Thông số cài đặt cho ba relay: relay đường dây, relay thứ cấp và sơ cấp Máy Biến Áp
trong hai trạng thái vận hành là:
Bảng 14.5: Thông số cài đặt relay.
TTVH
Relay Đường dây
Relay phía thứ cấp
Relay phía sơ cấp
(L)
MBA (S)
MBA (P)
Trạng thái 1: Hai
MBA làm việc song
song.
Trạng thái 2: Một
MBA bị sự cố.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 109
Luận văn tốt nghiệp
Chương 15: Xây dựng mạng điện trong PSS-Adept
CHƯƠNG 15: XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN TRONG PSS - ADEPT
15.1. Khai báo thông số các phần tử của hệ thống
1) Nguồn
- Điện áp (dây) : 110 kV
- Công suất cơ bản: 100MVA
- Điện kháng tương đương thứ tự thuận:
- Điện kháng tương đương thứ tự không:
2) Thanh cái 110kV/22kV, nút 22kV
- Trong PSS, thanh cái là nút dạng BUS BAR.
- Ta khai báo nút/ thanh cái như sau:
Vd: thanh cái 22kV
-
Các thanh cái/nút khác khai báo điện áp (dây) tương ứng.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 110
Luận văn tốt nghiệp
Chương 15: Xây dựng mạng điện trong PSS-Adept
3) Máy Biến Áp
-
Nameplate rating: Công suất danh định trên pha (
Impedance, bỏ qua R. X được tính theo công thức sau:
)
Vì trong PSS, Scb lấy theo cơ bản của MBA, do đó thông số nhập vào đúng bằng
.
-
Các thông số khác để như mặc định.
4) Phụ tải
- Phụ tải loại tải tĩnh (static load).
- Type: Constant Power.
- Tải cân bằng: chọn balanced.
- P, Q: khai báo theo tải tương ứng.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 111
Luận văn tốt nghiệp
Chương 15: Xây dựng mạng điện trong PSS-Adept
5) Dây dẫn:
-
-
Line length: chiều dài dây.
Positive sequence resistance (ohms/unit length): Điện trở thứ tự thuận (ohm/đơn vị
chiều dài).
Positive sequence reactance (ohms/unit length): Điện kháng thứ tự thuận (ohm/đơn vị
chiều dài).
Zero sequence resistance (ohms/unit length): Điện trở thứ tự không (ohm/đơn vị
chiều dài).
Zero sequence reactance (ohms/unit length): Điện kháng thứ tự kháng (ohm/đơn vị
chiều dài).
Vì đường dây ngắn nên bỏ qua các giá trị dưới
Positive sequence charging admittance: 0
Zero sequence charging admittance: 0
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 112
Luận văn tốt nghiệp
Chương 15: Xây dựng mạng điện trong PSS-Adept
15.2. Sơ đồ lưới điện hoàn chỉnh
Hình 15.1. Sơ đồ mạng điện thiết kế trên PSS/Adept
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 113
Luận văn tốt nghiệp
Chương 16: Phân bố công suất và tính ngắn mạch
CHƯƠNG 16 : PHÂN BỐ CÔNG SUẤT VÀ TÍNH NGẮN MẠCH
16.1. Tính toán phân bố công suất và sụt áp trên toàn hệ thống
Sử dụng công cụ tính phân bố công suất trong PSS-Adept (Load flow calculation), ta
được kết quả
Hình 16.1. Điện áp và dòng phân bố công suất trong mạng điện ban đầu
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 114
Luận văn tốt nghiệp
Chương 16: Phân bố công suất và tính ngắn mạch
Nhận xét: Sụt áp trên các thanh cái/ nút lớn hơn 5%, do khi tính toán cho mạng
22kV, ta đã giả sử điện áp được đảm bảo là 22kV, bỏ qua các sụt áp trên đường dây 110kV
từ nguồn vào đến trạm biến áp. Do đó, trong thực tế vận hành ta cần lắp tụ bù để bù công
suất phản kháng, đồng thời tăng điện áp nguồn (bằng cách thay đổi đầu phân áp) từ đó nâng
cao điện áp tại các nút/thanh cái đảm bảo định mức.
Phương án lắp tụ: Lắp tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp, dung lượng bù lấy
bằng 60 - 70% công suất định mức tải.
Bảng 16.1. Bảng thông số tụ bù thanh cái
Công suất tải
Dung lượng bù
(MVA)
(MVAr)
C41
28
20
C42
27
20
Phương án tăng điện áp nguồn: trong trường hợp này, để đơn giản ta điều chỉnh
Thanh cái
điện áp nguồn vào hệ thống là 1.05Scb
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 115
Luận văn tốt nghiệp
Chương 16: Phân bố công suất và tính ngắn mạch
Điện áp mạng điện sau khi lắp đặt tụ bù:
Hình 16.2. Điện áp và dòng phân bố công suất trong mạng điện sau khi đặt tụ bù
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 116
Luận văn tốt nghiệp
Chương 16: Phân bố công suất và tính ngắn mạch
 Sụt áp cuối phát tuyến chính, cuối nhánh 2 – 8, 3 – 10 và 4 – 11
 Sụt áp tại cuối phát tuyến chính:
 Sụt áp tại cuối các nhánh rẽ:
Nhánh 2 - 8:
Nhánh 3- 10:
Nhánh 4- 11:
 Sụt áp thỏa điều kiện cho phép < 5%
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 117
Luận văn tốt nghiệp
Chương 16: Phân bố công suất và tính ngắn mạch
Bảng 16.2. Bảng phân bố công suất trong mạng điện trường hợp 2 MC phân đoạn
cùng hở (2 MBA hoạt động bình thường)
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 118
Luận văn tốt nghiệp
Chương 16: Phân bố công suất và tính ngắn mạch
Bảng 16.3. Bảng phân bố công suất trong mạng điện trường hợp 2 MC phân đoạn
cùng đóng (1 MBA hư)
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 119
Luận văn tốt nghiệp
Chương 16: Phân bố công suất và tính ngắn mạch
16.2. Tính toán ngắn mạch
Sử dụng công cụ tính ngắn mạch tại mọi nút trong PSS-Adept (Fault all Calculation),
ta được kết quả (ta chỉ quan tâm kết quả ngắn mạch tại các thanh cái và các nút trong
phát tuyến 22kV – 15MVA)
16.2.1.Trường hợp 1: hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái đóng
Bảng 16.4. Giá trị dòng ngắn mạch trong trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 120
Luận văn tốt nghiệp
Chương 16: Phân bố công suất và tính ngắn mạch
16.2.2.Trường hợp 2: hai máy cắt phân đoạn ở trạng thái hở
Bảng 16.5. Giá trị dòng ngắn mạch trong trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 121
Luận văn tốt nghiệp
Chương 16: Phân bố công suất và tính ngắn mạch
16.2.3.Trường hợp 3: Máy cắt phân đoạn thanh cái 110 kV ở trạng thái đóng, máy
cắt phân đoạn thanh cái 22 kV ở trạng thái hở
Bảng 16.6. Giá trị dòng ngắn mạch trong trường hợp 3
Nhận xét: Ta thấy các kết quả tính ngắn mạch bằng PSS/Adept cao hơn so với tính bằng tay
ở chương 10. Nguyên nhân là vì khi tính bằng tay ta coi mạng điện là không tải để dễ dàng
tính, còn trong PSS/Adept có xét đến dòng tải nên dòng ngắn mạch sẽ cao hơn.
Các kết quả phân bố công suất và tính ngắn mạch được sử dụng để phối hợp bảo vệ relay và
recloser ở các chương sau
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 122
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
CHƯƠNG 17: BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP VÀ LƯỚI ĐIỆN
17.1. Bảo vệ máy biến áp phân phối
17.1.1.Lựa chọn cầu chì:
Chọn chì như đã tính toán ở chương 11:
Bảng 17.1. Bảng chọn chì cho MBA và nhánh rẽ
2
Công Suất
MBA/Stt (kVA)
1000
3
500
10K
5
500
10K
6
3000
40K
7
2000
30K
8
2000
30K
9
2000
30K
10
3000
40K
11
1000
20K
Nhánh 2-8
7000
100K
Nhánh 3-10
5000
80K
Nhánh 4-11
1000
15K
Nút/nhánh
Loại dây chảy
20K
17.1.2. Kiểm tra khả năng bảo vệ:
-
Tại mỗi vị trí của Protection Equip bảo vệ MBA, ta khai báo thêm thông số của
MBA tương ứng để vẽ hai đường trên:
Hình 17.1. Khai báo thông số MBA để bảo vệ
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 123
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Hình 17.2. Chọn chì để kiểm tra bảo vệ MBA
-
Ta kiểm tra đường đặc tính của chì (1) và đặc tuyến hư hỏng của MBA (2). Để chì
bảo vệ được MBA thì đường (1) nằm phía dưới đường (2)
Hình 17.3. Đặc tuyến của chì và đường hư hại MBA
Kết luận: chì đã chọn bảo vệ được MBA
 Kiểm tra tương tự cho các chì và MBA còn lại cũng đều cho kết quả đúng như trên.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 124
Luận văn tốt nghiệp
17.2.
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Bảo vệ relay cho trạm biến áp và đường dây
17.2.1.Trường hợp 1: hai máy cắt phân đoạn cùng mở
a. Relay Đường dây
Cài đặt relay:
Ta chọn relay 50/51:
SEL351-U3
SCHWEITZER
Ta chọn relay 50N/51N: SEL351-U4 SCHWEITZER
 Tỷ số biến dòng chọn: 800:5
 Dòng khởi động 51:
(Với dòng Ilvmax là dòng trên line1-2 trong bảng 16.2)

Chọn:
 Dòng khởi động :
 Độ nhạy bảo vệ 51 :
 Dòng khởi động 51N:
Dòng ngắn mạch ba pha cuối nhánh (nút 5):
Dòng không cân bằng cực đại:
Dòng khởi động sơ cấp:
Dòng khởi động thứ cấp:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I0> = 1.1 A
Vậy
Độ nhạy
 Dòng khởi động 50:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 125
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối

Chọn:
 Dòng khởi động 50N:

Chọn:
 Để đảm bảo phối hợp thời gian giữa chì và các chức năng bảo vệ relay,ta phải
đảm bảo:
 Khi có sự cố chạm pha (N(3), N(2)): chức năng N bị khóa, chì tác động
trước, sau đó đến lượt 51 - 50.
 Khi có sự cố một pha chạm đất (N1): chì tác động đầu tiên, đến lượt 50N
– 51N và sau cùng là 50 – 51.
 Sau quá trình chọn lựa các đường đặc tính, thời gian tác động, ta được thông
số thích hợp nhất như sau:
 Relay 51: Time Dial (TD) = 3.
 Thời gian tác động của relay 50: Operation time = 0.09
 Relay 51N: Time Dial (TD) = 8.
 Thời gian tác động của relay 50N: Operation time = 0.08
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 126
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Thông số cài đặt trong PSS:
Relay 50 / 51:
Hình 17.4. Cài đặt thông số relay 50/51 đường dây – trường hợp 1
Relay 50N /51N:
Hình 17.5. Cài đặt thông số relay 50/51N đường dây – trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 127
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Kiểm tra tác động khi có sự cố
Ta kiểm tra sự phối hợp của relay, chì trong các trường hợp ngắn mạch tại đầu và
cuối vùng bảo vệ của chì nhánh. Ta xem xét trường hợp dòng ngắn mạch một pha chạm
đất:
 Ngắn mạch tại cuối phát tuyến chính (Nút 5=Nút giả 13)
Giá trị dòng ngắn mạch N(1): 1896A
Hình 17.6. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của MBA tại nút số 5 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 5 – trường hợp 1
 Ta thấy dòng ngắn mạch vượt ra ngoài so với đặc tuyến chì nên phần mềm hiểu là
không phối hợp được, nhưng ta sẽ hiểu là chì sẽ đứt rất nhanh trước khi relay tác
động
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 128
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại cuối nhánh 4 – 11 (Nút 11=Nút giả 12)
Giá trị dòng ngắn mạch: 1976 A
Hình 17.7. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của MBA tại nút số 11 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 11 – trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 129
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại đầu nhánh 4 – 11 (Nút 4 = Nút giả 11)
Giá trị dòng ngắn mạch: 2065A
Hình 17.8. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của nhánh rẽ 4-11 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 4 – trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 130
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại cuối nhánh 3 – 10 (Nút 10-Nút giả 7)
Giá trị dòng ngắn mạch 2070 A
Hình 17.9. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của MBA tại nút số 10 khi có ngắn
mạch N(1) tại nút số 10 – trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 131
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại đầu nhánh 3 – 10 (Nút3=Nút giả 9)
Giá trị dòng ngắn mạch: 2500 A
Hình 17.10. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của nhánh rẽ 3-10 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 3 – trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 132
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại cuối nhánh 2 – 8 (Nút 8=Nút giả 6):
Giá trị dòng ngắn mạch: 1875 A
Hình 17.11. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của MBA tại nút số 8 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 8 – trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 133
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại đầu nhánh 2 – 8 (Nút 2=Nút giả)
Giá trị dòng ngắn mạch: 3515 A
Hình 17.12. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của nhánh rẽ 2-8 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 2 – trường hợp 1
Kết luận: Các vị trí bảo vệ đều đảm bảo phối hợp thời gian giữa chì và các chức năng bảo
vệ.
 Thông số cài đặt cho relay dường dây là phù hợp và chọn lọc.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 134
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
b. Relay Trạm Biến Áp:
Trong khuôn khổ của luận văn , ta chỉ xét đến bảo vệ quá dòng và bảo vệ quá
dòng trạm đất cho Máy Biến Áp.
Relay thứ cấp: chọn relay SEL351-U3 – Very Inverse
Relay sơ cấp: chọn relay SEL351-U4 – Extremely Inverse
1) Relay phía thứ cấp MBA:
 Tỷ số biến dòng:
1000:5
 Dòng khởi động 51:
(Với Ilvmax là dòng qua MBA1 tra trong bảng 16.2)


Chọn I> = 3.6 A
 Dòng khởi động 51N:
Dòng ngắn mạch ba pha cuối thanh cái 22kV:
Dòng không cân bằng cực đại:
Dòng khởi động sơ cấp:
Dòng khởi động thứ cấp:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I0> = 2.5 A
 Relay ngay sát thanh cái không cài đặt chức năng cắt nhanh 50/50N.
 Phối hợp thời của các chức năng bảo vệ tương tự như của relay đường dây và
phải đảm bảo: relay trong TBA không tác động trước khi có sự cố ngoài bên
ngoài trạm.
 Sau quá trình chọn lựa các đường đặc tính, thời gian tác động, ta được thông
số thích hợp nhất như sau:
 Relay 51S
: Time Dial (TD) = 4.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 135
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Relay 51NS : Time Dial (TD) = 4.
Hình 17.13. Cài đặt thông số relay 51 thứ cấp MBA – trường hợp 1
Hình 17.14. Cài đặt thông số relay 51N thứ cấp MBA – trường hợp 1
2) Relay phía sơ cấp MBA:
Tỷ số biến dòng: 400:5
Dòng khởi động 51:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 136
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối


 Chọn:
 Dòng khởi động 51N:
Dòng không cân bằng cực đại:
Dòng khởi động sơ cấp:
Dòng khởi động thứ cấp:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I0> = 1.3 A
 Lựa chọn các đường đặc tính, thời gian tác động, ta được thông số thích hợp
nhất như sau cho chức năng 51 và 51N:
 Relay 51P
: Time Dial (TD) =10.
 Relay 51NP : Time Dial (TD) = 10.
 Dòng khởi động 50:
 Dòng khởi động thứ cấp:
 Chọn:
Thời gian tác động relay 50:
 Dòng khởi động 50N:
 Dòng khởi động thứ cấp:
 Chọn:
 Thời gian tác động relay 50N:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 137
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Hình 17.15. Cài đặt thông số relay 50/51 sơ cấp MBA – trường hợp 1
Hình 17.16. Cài đặt thông số relay 50/51N sơ cấp MBA – trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 138
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Bảng 17.2: Thông số cài đặt relay trong trường hợp 1: trạng thái vận hành bình
thường.
TTVH
Relay Đường dây
(L)
Relay phía thứ cấp
MBA (S)
Relay phía sơ cấp
MBA (P)
Trạng thái 1: Hai
MBA làm việc song
song, hai MC phân
đoạn ở trạng thái
hở.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 139
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
3) Kiểm tra phối hợp làm việc giữa Relay bảo vệ Máy Biến Áp và Relay bảo vệ
đường dây
Ta xét đại diện cho các sự cố ngắn mạch 3 pha N(3) và ngắn mạch 1 pha chạm
đất N(1) tại thanh cái C41
Ngắn mạch ba pha (N(3)):
Giá trị dòng ngắn mạch: 7759 A
Hình 17.17. Phối hợp bảo vệ relay đường dây, relay sơ vấp và thứ cấp của MBA khi có
ngắn mạch N(3) tại thanh cái C41 – trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 140
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Ngắn mạch một pha chạm đất (N(1)):
Giá trị dòng ngắn mạch: 5599 A
Do số đường đặc tuyến nhiều nên ta xét riêng phối hợp giữa relay đường dây với
relay thứ cấp MBA, và relay thứ cấp MBA với relay sơ cấp MBA.
Hình 17.18. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và relay sơ cấp MBA khi có ngắn mạch N(1)
tại thanh cái C41 – trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 141
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Hình 17.19. Phối hợp bảo vệ relay sơ cấp MBA và relay thứ cấp MBA khi có ngắn mạch N(1)
tại thanh cái C41 – trường hợp 1
Nhận xét:
-
Khi có sự cố chạm pha tại thanh cái C41 (N(3), N(2)), chỉ có các relay 50/51 phát hiện
sự cố, tác động theo trình tự: 50/51L – 50/51S – 50/51P.
-
Khi có sự cố chạm đất tại thanh cái C41 (N(1), N(1,1)), tất cả các relay đều phát hiện và
đảm bảo tác động chọn lọc theo trình tự: 50/51 NL – 50/51L – 50/51P – 50/51NS –
50/51S.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 142
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Thông số cài đặt cho relay trong Trạm Biến Áp thích hợp với yêu cầu bảo vệ của
mạng điện.
17.2.2.Trường hợp 2: hai máy cắt phân đoạn cùng đóng
a. Relay Đường dây
Cài đặt relay:
Ta chọn relay 50/51:
SEL351-U3
SCHWEITZER
Ta chọn relay 50N/51N: SEL351-U4 SCHWEITZER
 Tỷ số biến dòng chọn: 800:5
 Dòng khởi động 51:
Vì dòng làm việc cực đại trong 2 trường hợp là như nhau nên thông số cài đặt
relay 51L giữ nguyên như trường hợp 1
I> = 3 A
 Dòng khởi động 51N:
Dòng ngắn mạch N(3) tại nút 5 (tra bảng 16.6):
Dòng không cân bằng cực đại:
Dòng khởi động sơ cấp:
Dòng khởi động thứ cấp:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I0> = 1.3 A
Vậy
Độ nhạy
 Dòng khởi động 50:

Chọn:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 143
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Dòng khởi động 50N:

Chọn:
 Để đảm bảo phối hợp thời gian giữa chì và các chức năng bảo vệ relay,ta phải
đảm bảo:
 Khi có sự cố chạm pha (N(3), N(2)): chức năng N bị khóa, chì tác động
trước, sau đó đến lượt 51 - 50.
 Khi có sự cố một pha chạm đất (N1): chì tác động đầu tiên, đến lượt 50N
– 51N và sau cùng là 50 – 51.
 Sau quá trình chọn lựa các đường đặc tính, thời gian tác động, ta được thông
số thích hợp nhất như sau:
 Relay 51: Time Dial (TD) =4.
 Thời gian tác động của relay 50: Operation time = 0.09
 Relay 51N: Time Dial (TD) = 8.
 Thời gian tác động của relay 50N: Operation time = 0.08
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 144
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Thông số cài đặt trong PSS:
Relay 50 / 51:
Hình 17.20. Cài đặt thông số relay 50/51 đường dây – trường hợp 2
Relay 50N /51N:
Hình 17.21. Cài đặt thông số relay 50/51N đường dây – trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 145
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Kiểm tra tác động khi có sự cố
Ta kiểm tra sự phối hợp của relay, chì trong các trường hợp ngắn mạch tại đầu và
cuối vùng bảo vệ của chì nhánh. Ta xem xét trường hợp dòng ngắn mạch một pha chạm
đất:
 Ngắn mạch tại cuối phát tuyến chính (Nút 5=Nút giả 13)
Giá trị dòng ngắn mạch N(1): 2079A
Hình 17.22. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của MBA tại nút số 5 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 5 – trường hợp 2
 Ta thấy dòng ngắn mạch vượt ra ngoài so với đặc tuyến chì nên phần mềm hiểu là
không phối hợp được, nhưng ta sẽ hiểu là chì sẽ đứt rất nhanh trước khi relay tác
động
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 146
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại cuối nhánh 4 – 11 (Nút 11=Nút giả 12)
Giá trị dòng ngắn mạch: 2173 A
Hình 17.23. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của MBA tại nút số 11 khi có ngắn
mạch N(1) tại nút số 11 – trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 147
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại đầu nhánh 4 – 11 (Nút 4 = Nút giả 11)
Giá trị dòng ngắn mạch: 2281A
Hình 17.24. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của nhánh rẽ 4-11 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 4 – trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 148
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại cuối nhánh 3 – 10 (Nút 10-Nút giả 7)
Giá trị dòng ngắn mạch 2272 A
Hình 17.25. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của MBA tại nút số 10 khi có ngắn
mạch N(1) tại nút số 10 – trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 149
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại đầu nhánh 3 – 10 (Nút3=Nút giả 9)
Giá trị dòng ngắn mạch: 2818 A
Hình 17.26. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của nhánh rẽ 3-10 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 3 – trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 150
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại cuối nhánh 2 – 8 (Nút 8=Nút giả 6):
Giá trị dòng ngắn mạch: 2032 A
Hình 17.27. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của MBA tại nút số 8 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 8 – trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 151
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Ngắn mạch tại đầu nhánh 2 – 8 (Nút 2=Nút giả)
Giá trị dòng ngắn mạch: 4189 A
Hình 17.28. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và chì của nhánh rẽ 2-8 khi có ngắn mạch
N(1) tại nút số 2 – trường hợp 2
Kết luận: Các vị trí bảo vệ đều đảm bảo phối hợp thời gian giữa chì và các chức năng bảo
vệ.
 Thông số cài đặt cho relay dường dây là phù hợp và chọn lọc.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 152
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
b. Relay Trạm Biến Áp:
Trong khuôn khổ của luận văn , ta chỉ xét đến bảo vệ quá dòng và bảo vệ quá
dòng trạm đất cho Máy Biến Áp.
Relay thứ cấp: chọn relay SEL351-U3 – Very Inverse
Relay sơ cấp: chọn relay SEL351-U4 – Extremely Inverse
1. Relay phía thứ cấp MBA:
 Tỷ số biến dòng:
1000:5
 Dòng khởi động 51:
(Với Ilvmax là dòng qua MBA1 tra trong bảng 16.3)


Chọn I> = 7 A
 Dòng khởi động 51N:
Dòng ngắn mạch ba pha cuối thanh cái 22kV:
Dòng không cân bằng cực đại:
Dòng khởi động sơ cấp:
Dòng khởi động thứ cấp:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I0> = 3.3 A
 Relay ngay sát thanh cái không cài đặt chức năng cắt nhanh 50/50N.
 Phối hợp thời của các chức năng bảo vệ tương tự như của relay đường dây và
phải đảm bảo: relay trong TBA không tác động trước khi có sự cố ngoài bên
ngoài trạm.
 Sau quá trình chọn lựa các đường đặc tính, thời gian tác động, ta được thông
số thích hợp nhất như sau:
 Relay 51S
: Time Dial (TD) = 3.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 153
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Relay 51NS : Time Dial (TD) = 3.
Hình 17.29. Cài đặt thông số relay 51 thứ cấp MBA – trường hợp 2
Hình 17.30. Cài đặt thông số relay 51N thứ cấp MBA – trường hợp 2
2. Relay phía sơ cấp MBA:
Tỷ số biến dòng: 400:5
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 154
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Dòng khởi động 51:


 Chọn:
 Dòng khởi động 51N:
Dòng không cân bằng cực đại:
Dòng khởi động sơ cấp:
Dòng khởi động thứ cấp:
Do bước chỉnh định relay là 0.1 nên dòng cài đặt là:
I0> = 1.6 A
 Lựa chọn các đường đặc tính, thời gian tác động, ta được thông số thích hợp
nhất như sau cho chức năng 51 và 51N:
 Relay 51P
: Time Dial (TD) =9.
 Relay 51NP : Time Dial (TD) = 10.
 Dòng khởi động 50:
 Dòng khởi động thứ cấp:
 Chọn:
Thời gian tác động relay 50:
 Dòng khởi động 50N:
 Dòng khởi động thứ cấp:
(A)
 Chọn:
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 155
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
 Thời gian tác động relay 50N:
Hình 17.31. Cài đặt thông số relay 50/51 sơ cấp MBA – trường hợp 2
Hình 17.32. Cài đặt thông số relay 50/51N sơ cấp MBA – trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 156
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Bảng 17.3: Thông số cài đặt relay trong trường hợp 2: trạng thái vận hành sự cố.
TTVH
Relay Đường dây
(L)
Relay phía thứ cấp
MBA (S)
Relay phía sơ cấp
MBA (P)
Trạng thái 2: Một
MBA sự cố, 2 MC
phân đoạn ở trạng
thái đóng.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 157
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
3. Kiểm tra phối hợp làm việc giữa Relay bảo vệ Máy Biến Áp và Relay bảo vệ
đường dây
Ta xét đại diện cho các sự cố ngắn mạch 3 pha N(3) và ngắn mạch 1 pha chạm
đất N(1) tại thanh cái C41
Ngắn mạch ba pha (N(3)):
Giá trị dòng ngắn mạch: 10107A
Hình 17.33. Phối hợp bảo vệ relay đường dây, relay sơ vấp và thứ cấp của MBA khi có
ngắn mạch N(3) tại thanh cái C41 – trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 158
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Ngắn mạch một pha chạm đất (N(1)):
Giá trị dòng ngắn mạch: 7756 A
Do số đường đặc tuyến nhiều nên ta xét riêng phối hợp giữa relay đường dây với
relay thứ cấp MBA, và relay thứ cấp MBA với relay sơ cấp MBA.
Hình 17.34. Phối hợp bảo vệ relay đường dây và relay sơ cấp MBA khi có ngắn mạch N(1)
tại thanh cái C41 – trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 159
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Hình 17.35. Phối hợp bảo vệ relay sơ cấp MBA và relay thứ cấp MBA khi có ngắn mạch N(1)
tại thanh cái C41 – trường hợp 2
Nhận xét:
-
Khi có sự cố chạm pha tại thanh cái C41 (N(3), N(2)), chỉ có các relay 50/51 phát hiện
sự cố, tác động theo trình tự: 50/51L – 50/51S – 50/51P.
-
Khi có sự cố chạm đất tại thanh cái C41 (N(1), N(1,1)), tất cả các relay đều phát hiện và
đảm bảo tác động chọn lọc theo trình tự: 50/51 NL – 50/51L – 50/51P – 50/51NS –
50/51S.
 Thông số cài đặt cho relay trong Trạm Biến Áp thích hợp với yêu cầu bảo vệ của
mạng điện.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 160
Luận văn tốt nghiệp
Chương 17: Bảo vệ trạm biến áp và lưới phân phối
Bảng 17.4. Tổng kết thông số cài đặt relay trong hai trạng thái vận hành trạm:
TTVH
Relay Đường dây
(L)
Relay phía thứ cấp
MBA (S)
Relay phía sơ cấp
MBA (P)
Trạng thái 1: Hai
MBA làm việc song
song, hai MC phân
đoạn ở trạng thái
hở.
Trạng thái 2: Một
MBA sự cố, 2 MC
phân đoạn ở trạng
thái đóng.
Kết luận: Khi máy biến áp chuyển đổi trạng thái làm việc, ta cần chỉnh định lại thông số
cho các relay.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 161
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
CHƯƠNG 18: CHỨC NĂNG BẢO VỆ RECLOSER
18.1. Tổng quan về chức năng bảo vệ tự đóng lại
18.1.1.Vai trò:
 Phần lớn các sự cố xảy ra trên đường dây là sự cố thoáng qua, những sự cố
thoáng qua đó sẽ kết thúc rất nhanh.
 Sét đánh, dây đu đưa, cành cây rơi, rắn rết chạm vào đường dây … là nguyên
nhân chính dẫn tới các sự cố trên.
 Vậy, để nâng cao tính liên tục cung cấp điện, ta dùng chức năng 79 để đóng lại
mạng điện khi có sự cố thoáng qua.
18.1.2.Nguyên tắc hoạt động:
 Khi có sự cố xảy ra, relay phát hiện và ra lệnh trip CB, đồng thời khởi động chức
năng 79.
 Relay 79 khởi động cắt CB và sau một thời gian trì hoãn sẽ ra lệnh đóng trở lại
CB.
 Các tiếp điểm của CB đóng trở lại.
 Nếu máy cắt đóng thành công (sự cố bị loại trừ), relay 79 sẽ kết thúc quá trình
đóng  lưới có điện trở lại.
 Nếu trong thời gian phục hồi, sự cố vẫn còn duy trì, relay lại tác động trip CB và
thực hiện lại quá trình đóng lần 2, lần 3…
 Số lần đóng lại tùy thuộc vào giá trị cài đặt của người vận hành.
18.2. Sử dụng recloser bảo vệ lưới điện phân phối 22kV
 Với đường dây phân phối dài, ta sẽ đặt recloser ở trên trục chính, tùy vào chiều dài
đường dây mà chọn số lượng recloser phù hợp. Trong phạm vi bài toán, chúng ta
chỉ đặt 1 recloser ở giữa đường dây (cách thanh cái 22kV 5km)
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 162
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
Hình 18.1. Vị trí đặt recloser trong mạng phân phối
18.2.1.Lựa chọn và cài đặt recloser:
Ta chọn recloser CME –FORM4 của hãng COOPER/MCGRAW
 Đường đặc tính cắt nhanh: 103
 Đường đặc tính cắt chậm: 120
 Dòng min trip:
Ta có, dòng làm việc lớn nhất đi qua recloser (là dòng qua line2-3 trong bảng 16.3):
 Chọn dòng Min trip:
Thông số cài đặt trong PSS: (time – current curve:chọn 17 và C)
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 163
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
Hình 18.2. Cài đặt thông số recloser, đặc tuyến cắt chậm
Hình 18.3. Cài đặt thông số recloser, đặc tuyến cắt nhanh
18.2.2.Kiểm tra hoạt động của RECLOSER và chì nhánh:
Để phối hợp hoạt động của recloser và chì nhánh, ta phải đảm bảo:
 Khi có ngắn mạch ba pha đầu nhánh, dòng ngắn mạch phải nhỏ hơn giá trị dòng
tại điểm giao nhau của đường cắt nhanh 103 và đường min melt (tức recloser
phải cắt lần 1 trước khi chì đứt).
 Khi có ngắn mạch ba pha cuối nhánh, dòng ngắn mạch lớn hơn giá trị dòng tại
điểm giao nhau của đường cắt chậm 120 và đường total melt (tức chì sẽ đứt trước
khi recloser cắt lần 2).
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 164
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
Kiểm tra phối hợp giứa recloser trong hai trường hợp vận hành mạng điện:
a. Trường hợp 1: Hai MBA làm việc song song
 Kiểm tra đặc tính hoạt động giữa recloser và chì nhánh 3 - 10:
Ngắn mạch đầu nhánh: giá trị dòng NM: 3670A
Hình 18.4. Phối hợp bảo vệ recloser và chì nhánh rẽ 3 – 10 khi có ngắn mạch N(3) tại đầu
nhánh 3 – 10, trường hợp 1
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 165
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
Ngắn mạch cuối nhánh: giá trị dòng NM: 3092A
Hình 18.5. Phối hợp bảo vệ recloser và chì nhánh rẽ 3 – 10 khi có ngắn mạch N(3) tại cuối
nhánh 3 – 10, trường hợp 1
 Với nhánh rẽ 4 – 11, ta thấy nhánh rẽ chỉ cung cấp cho 1 phụ tải 1MVA và có chiều
dài nhánh rất nhỏ (0.3 km) nên không cần phải phối hợp với recloser
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 166
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
b. Trường hợp 2: Một MBA bị sự cố
 Kiểm tra đặc tính hoạt động giữa recloser và chì nhánh 3 – 10
Ngắn mạch đầu nhánh: giá trị dòng NM: 4117 A
Hình 18.6. Phối hợp bảo vệ recloser và chì nhánh rẽ 3 – 10 khi có ngắn mạch N(3) tại đầu
nhánh 3 – 10, trường hợp 2
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 167
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
Ngắn mạch cuối nhánh: giá trị dòng NM: 2205 A
Hình 18.7. Phối hợp bảo vệ recloser và chì nhánh rẽ 3 – 10 khi có ngắn mạch N(3) tại cuối
nhánh 3 – 10, trường hợp 2
Nhận xét: Ở cả hai trạng thái vận hành của mạng điện, recloser đều thỏa mãn điều kiện phối
hợp thời gian tác động với chì nhánh.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 168
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
18.3. Phối hợp bảo vệ với relay đường dây và trạm biến áp
 Ta thấy khi đặt thêm recloser vào giữa đường dây thì relay 50/51L đầu đường dây chỉ
cần bảo vệ tới trước recloser, còn chức năng 50/51NL vẫn giữ nguyên.
 Ngoài ra, vì dòng làm việc cực đại qua relay vẫn không đổi so với khi chưa đặt recloser
nên dòng khởi động của 51L không đổi, ta chỉ cần phối hợp sao cho 51L tác động sau
recloser.
 Các thông số dòng khởi động của relay trạm biến áp được giữ nguyên, nếu cần thì chỉ
thay đổi hệ số thời gian tác động để phối hợp với recloser và relay đường dây.
 Vì vậy ta chỉ cần tính lại dòng khởi động của relay 50L rồi phối hợp với recloser.
18.3.1.Trường hợp 1: hai máy cắt phân đoạn cùng hở
 Dòng khởi động 50L:
Với INMmax là dòng ngắn mạch 3 pha tại trước recloser,

Chọn:
Thời gian tác động chỉnh tăng lên: t>> = 0.11s
 Relay 51NP: thời gian tác động chỉnh tăng lên: t0>> = 0.12s
 Relay 51P: thời gian tác động chỉnh tăng lên: t>> = 0.13s
 Vì chỉ thay đổi thời gian tác động của relay 50, 50N không ảnh hưởng đến độ cong
của đường đặc tuyến, nên ta chỉ cần kiểm tra phối hợp bảo vệ giữa recloser và relay
đường dây khi có ngắn mạch 3 pha tại đầu nhánh rẽ 3 – 10
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 169
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
Hình 18.8. Phối hợp bảo vệ recloser và relay đường dây khi có ngắn mạch N(3) tại đầu
nhánh 3 – 10, trường hợp 1
18.3.2.Trường hợp 2: hai máy cắt phân đoạn cùng đóng
 Dòng khởi động 50L:
Với INMmax là dòng ngắn mạch 3 pha tại trước recloser,

Chọn:
(Vì giá trị lớn nhất relay cho cài đặt là 34A)
Thời gian tác động chỉnh tăng lên: t>> = 0.11s
 Relay 51NP: thời gian tác động chỉnh tăng lên: t0>> = 0.12s
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 170
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
 Relay 51P: thời gian tác động chỉnh tăng lên: t>> = 0.13s
 Tương tự trường hợp 1, ta chỉ cần kiểm tra phối hợp bảo vệ giữa recloser và relay
đường dây khi có ngắn mạch 3 pha tại đầu nhánh rẽ 3 – 10
Kết luận: thông số cài đặt recloser là phù hợp, có thể dễ dàng phối hợp chọn lọc với relay
đường dây cũng như relay trạm biến áp.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 171
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
Bảng 18.1. Tổng kết thông số cài đặt trong hai trạng thái vận hành khi có gắn recloser
giữa đường dây
TTVH
Trạng thái 1:
Hai MBA làm
việc song song,
hai MC phân
đoạn ở trạng
thái hở.
Recloser
Relay Đường
dây (L)
Relay phía thứ
Relay phía sơ
cấp MBA (S)
cấp MBA (P)
Imin trip = 200A
- Đặc tuyến cắt
nhanh: 103
- Đặc tuyến cắt
chậm: 120
Imin trip = 200A
Trạng thái 2:
Một MBA sự
cố, 2 MC phân
đoạn ở trạng
thái đóng.
- Đặc tuyến cắt
nhanh: 103
- Đặc tuyến cắt
chậm: 120
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 172
Luận văn tốt nghiệp
Chương 18: Chức năng bảo vệ Recloser
PHẦN III: CHUYÊN ĐỀ “QUẢN LÝ TIỂU VÙNG KHÍ HẬU VƯỜN ĐỊA
LAN”.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 173
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
CHƯƠNG 19: CHUYÊN ĐỀ “QUẢN LÝ TIỂU VÙNG KHÍ HẬU VƯỜN ĐỊA
LAN”.
19.1. Đặt vấn đề
19.1.1.
Tổng quan về cây địa lan, yêu cầu kĩ thuật chăm sóc
- Địa lan là loại cây rất khó trồng và chăm sóc, phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện
tự nhiên như: đất, nước, nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, phân bón, gió... Cụ thể:
+ Nước: địa lan rất cần nước để phát triển nhưng không thể quá nhiều sẽ dẫn tới
úng mà chết, nếu thiếu nước thì cây sẽ kém phát triển. Vậy thì tưới như thế nào, điều
đó còn phụ thuộc vào thời tiết và khả năng thoáng gió của vườn lan, những ngày nóng
độ ẩm không khí thấp thì có thể tưới 2 lần/ngày, ngược lại những ngày trời mưa nhiều
độ ẩm không khí cao thì không nên tưới (có khi còn phải che mưa); Những vườn lan
thoáng gió thì nên tưới nhiều lần/ngày …
+ Ánh sáng: thường lá ánh sáng tự nhiên, địa lan không chịu được ánh nắng trực
tiếp mà nó thích hợp với ánh sáng tán xạ qua lưới che hay qua các tán cây khoảng
50% là vừa
+ Nhiệt độ: Từ 7-27oC, tối thích ở 13-24oC. Nhiệt độ thấp hơn 6oC hay cao hơn
30oC, cây có thể chịu đựng được trong một thời gian ngắn. Một vài giống cho hoa
không đều đặn ở các vùng thấp có nhiệt độ cao hơn, phần lớn chỉ phát triển thân lá,
hay chỉ ra hoa một vài vụ rồi ngưng hẳn.
+ Độ ẩm: từ 60-70% độ ẩm tương đối của không khí và khoảng 70-80% độ ẩm
của đất là điều kiện tốt cho địa lan
- Để đạt được các điều kiện phù hợp như vậy, người trồng địa lan phải thường xuyên
theo dõi các tác nhân tự nhiên như nắng mưa, độ ẩm không khí, lượng ánh sáng và
gió … để có chế độ tưới tiêu hợp lý. Các việc đó trước giờ đa phần đều phải làm thủ
công khiến cho việc chăm sóc địa lan trở nên vừa nhàn hạ mà vừa vất vả, người chăm
sóc địa lan thường không có thời gian rảnh lâu dài để đi chơi, du lịch…
Chính vì vậy, ý tưởng về đề tài được đưa ra để nhằm khắc phục những khó
khăn đó, khiến cho việc trồng và chăm sóc địa lan trở nên đơn giản và hiệu quả
hơn.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 174
Luận văn tốt nghiệp
19.1.2.
Chương 19: Chuyên đề
Mục tiêu, lợi ích của đề tài
- Nghiên cứu cho thấy để tưới nước cho vườn địa lan cần tưới trung bình mỗi ngày 2
lần, thời lượng tưới tùy thuộc vào mùa mưa hay mùa khô, nhiệt độ, độ ẩm… Vì vậy
đề tài sẽ giải quyết các vấn đề sau:
+ Hẹn giờ bơm tưới lan hằng ngày, mỗi ngày 2 lần, thời gian bơm và thời lượng
bơm do người trồng lan tùy chỉnh
+ Kiểm tra các thông số tự nhiên của vườn lan như trời mưa, nhiệt độ, độ ẩm để
có thể có chế độ tưới tiêu hợp lý. Dừng bơm khi trời mưa, nhiệt độ, độ ẩm đủ tiêu
chuẩn … Đồng thời hiển thị cho người trồng lan biết các thông số đó.
- Tiện ích của đề tài: giúp người trồng lan tiết kiệm được thời gian của mình, quản lý
vườn lan tốt hơn. Có thể phát triển thành quy mô lớn hơn với hệ thống tưới phun
mưa, phát triển tích hợp thêm cảm biến ánh sáng, tốc độ gió ...
19.2. Giới thiệu về mạch vi điều khiển Arduino và các linh kiện liên quan
19.2.1.
Mạch vi điều khiển Arduino
a. Phần cứng
Một bảng mạch Arduino bao gồm một bộ vi điều khiển ATmega AVR 8-bit và
các thành phần bổ sung để tạo điều kiện lập trình và tích hợp cách mạch điện khác
với bảng mạch Arduino. Một khía cạnh quan trọng của Arduino dựa trên tiêu chuẩn
kết nối thống nhất, cho bo mạch CPU được kết nối với một loạt mô-đun chuyển đổi
tiện ích bổ sung được gọi là shield (bộ chắn). Một số shield giao tiếp bo mạch
Arduino trực tiếp từ các chân nối khác nhau, nhưng shield được định địa chỉ riêng
biệt thông qua bus kết nối nối tiếp I2C, cho phép shield được xếp chồng lên nhau và
được sử dụng song song nhau. Arduino chuẩn sử dụng ATmegaAVR là tổ chợp chip,
đặc biệt là ATmega8, Atmega168, ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560. Một
số ít các bộ vi xử lý khác đã được sử dụng tương thích chuẩn Arduino. Hầu hết bo
mạch bao gồm một bộ điều áp tuyến tính 5V và một bộ dao động tinh thể 16 MHz
(hoặc cộng hưởng gốm trong một số biến thể dao động), mặc dù một số thiết kế như
LilyPad chạy ở 8 MHz và chia sẻ bộ điều áp trên bo mạch do hạn chế thông số định
dạng thể. Bộ vi điều khiển của Arduino cũng được lập trình trước nhờ một bộ nạp
khởi động theo cách đơn giản là tải lên các chương trình vào bộ nhớ flash trên chip,
so với các thiết bị khác thường cần một lập trình viên bên ngoài hỗ trợ khi sử dụng.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 175
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
Hình 19.1. Giới thiệu về vi điều khiển Arduino
Ở cấp độ khái niệm, khi sử dụng xếp chồng phần mềm Arduino, tất cả bo mạch
được lập trình nhờ kết nối nối tiếp RS-232, nhưng cách này được thực hiện khác nhau
theo từng phiên bản của phần cứng. Bảng mạch Arduino nối tiếp chứa một mạch dịch
cấp để chuyển đổi giữa tín hiệu cấp-RS-232 và cấp-TTL. Bảng mạch Arduino hiện
nay được lập trình thông qua cổng USB, cài đặt này sử dụng chip chuyển đổi USBsang-nối tiếp như FTDI FT232. Một số biến thể, chẳng hạn như Arduino Mini và
Boarduino không chính thức, sử dụng một bảng mạch có thể tháo rời chuyển đổi
USB-sang-nối tiếp hoặc cáp, Bluetooth hoặc các phương pháp khác . (Khi được sử
dụng với các công cụ vi điều khiển truyền thống thay vì Arduino IDE, lập trình AVR
ISP chuẩn phải được sử dụng).
Bảng mạch Arduino luôn cho thấy hầu hết các chân nối I/O pins của vi điều
khiển để sử dụng bởi các mạch khác. Các Diecimila, Duemilanove , và Uno hiện tại
cung cấp 14 chân I/O số, sáu trong số đó có thể tạo tín hiệu điều biến độ rộng xung,
và sáu đầu vào tương tự. Các chân nằm ở mặt trên bo mạch, thông qua đầu chân cái
0.10-inch (2,5 mm). Một số shield ứng dụng nhúng plug-in cũng đã có ở dạng thương
mại.
Bo mạch Arduino Nano và Bare Bones tương thích Arduino có thể cung cấp các
chân cắm đực ở mặt dưới của bo mạch để kết nối các bo mạch khác không cần hàn.
Có rất nhiều bo mạch tương thích Arduino và bo mạch dẫn xuất từ Arduino. Một
số có chức năng tương đương với Arduino và có thể được sử dụng thay thế lẫn cho
nhau. Phần lớn là Arduino cơ bản với việc bổ sung các trình điều khiển đầu ra phổ
biến, thường sử dụng trong giáo dục cấp trường để đơn giản hóa việc lắp ráp các xe
đẩy và robot nhỏ. Những biến thể khác là tương đương về điện nhưng thay đổi tham
số dạng (form-factor), đôi khi cho phép tiếp tục sử dụng các Shield, đôi khi không.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 176
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
Một số biến thể sử dụng bộ vi xử lý hoàn toàn khác, với mức độ khác nhau về tính
tương thích.
b. Phần mềm.
Môi trường phát triển tích hợp (IDE) Arduino là một ứng dụng đa nền tảng được
viết bằng Java, và được dẫn xuất từ IDE cho ngôn ngữ lập trình xử lý và các dự án
lắp ráp. Nó được thiết kế để làm nhập môn lập trình cho các nhà lập trình và những
người mới sử dụng khác không quen thuộc với phát triển phần mềm. Nó bao gồm
một trình soạn thảo mã với các tính năng như làm nổi bật cú pháp, khớp dấu ngặc
khối chương trình, và thụt đầu dòng tự động, và cũng có khả năng biên dịch và tải lên
các chương trình vào bo mạch với một nhấp chuột duy nhất. Một chương trình hoặc
mã viết cho Arduino được gọi là "sketch" .
Chương trình Arduino được viết bằng C hoặc C++. Arduino IDE đi kèm với một
thư viện phần mềm được gọi là "Wiring" từ dự án lắp ráp ban đầu, cho hoạt động đầu
vào/đầu ra phổ biến trở nên dễ dàng hơn nhiều. Người sử dụng chỉ cần định nghĩa hai
hàm để thực hiện một chương trình điều hành theo chu kỳ :
setup() : hàm chạy một lần duy nhất vào lúc bắt đầu của một chương trình dùng
để khởi tạo các thiết lập.
loop() : hàm được gọi lặp lại liên tục cho đến khi bo mạch được tắt đi.
Khi các bạn bật điện bảng mạch Arduino, reset hay nạp chương trình mới, hàm
setup() sẽ được gọi đến đầu tiên. Sau khi xử lý xong hàm setup(), Arduino sẽ nhảy
đến hàm loop() và lặp vô hạn hàm này cho đến khi bạn tắt điện bo mạch Arduino.
19.2.2.IC thời gian thực DS1307
a. Tổng quan về DS1307.
DS1307 là chip đồng hồ thời gian thực (RTC : Real-time clock), khái niệm thời
gian thực ở đây được dùng với ý nghĩa thời gian tuyệt đối mà con người đang sử
dụng, tình bằng giây, phút, giờ…DS1307 là một sản phẩm của Dallas Semiconductor
(một công ty thuộc Maxim Integrated Products). Chip này có 7 thanh ghi 8-bit chứa
thời gian là: giây, phút, giờ, thứ (trong tuần), ngày, tháng, năm. Ngoài ra DS1307 còn
có 1 thanh ghi điều khiển ngõ ra phụ và 56 thanh ghi trống có thể dùng như RAM.
DS1307 được đọc và ghi thông qua giao diện nối tiếp I2C (TWI của AVR) nên cấu
tạo bên ngoài rất đơn giản. DS1307 xuất hiện ở 2 gói SOIC và DIP có 8 chân như
trong hình
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 177
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
Hình 19.2. Sơ đồ chân của 2 gói DS1307
Các chân của DS1307 được mô tả như sau:
- X1 và X2: là 2 ngõ kết nối với 1 thạch anh 32.768KHz làm nguồn tạo dao động
cho chip.
- VBAT: cực dương của một nguồn pin 3V nuôi chip.
- GND: chân mass chung cho cả pin 3V và Vcc.
- Vcc: nguồn cho giao diện I2C, thường là 5V và dùng chung với vi điều khiển.
Chú ý là nếu Vcc không được cấp nguồn nhưng VBAT được cấp thì DS1307 vẫn
đang hoạt động (nhưng không ghi và đọc được).
- SQW/OUT: một ngõ phụ tạo xung vuông (Square Wave / Output Driver), tần
số của xung được tạo có thể được lập trình. Như vậy chân này hầu như không liên
quan đến chức năng của DS1307 là đồng hồ thời gian thực, chúng ta sẽ bỏ trống chân
này khi nối mạch.
- SCL và SDA là 2 đường giao xung nhịp và dữ liệu của giao diện I2C mà chúng
ta đã tìm hiểu trong bài TWI của AVR.
Có thể kết nối DS1307 bằng một mạch điện đơn giản như trong hình
Hình 19.3. Sơ đồ kết nối của DS1307
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 178
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
b. Giao thức I2C
Giao thức ưu tiên truyền thông nối tiếp được phát triển bởi Philips
Semiconductor và được gọi là bus I2C. Vì nguồn gốc nó được thiết kế là để điều
khiển liên thông IC (Inter-Intergrated Circuit) nên nó được đặt tên là I2C. Tất cả các
chip có tích hợp và tương thích với I2C đều có thêm một giao diện tích hợp trên Chip
để truyền thông trực tiếp với các thiết bị tương thích I2C khác. Việc truyền dữ liệu
nối tiếp theo hai hướng 8 bit được thực thi theo 3 chế độ sau:
Chuẩn (Standard)—100 Kbits/sec
Nhanh (Fast)—400 Kbits/sec
Tốc độ cao (High speed)—3.4 Mbits/sec
Hình 19.4. Mô tả giao thức truyền I2C
Đường bus thực hiện truyền thông nối tiếp I2C gồm hai đường là đường truyền
dữ liệu nối tiếp SDA và đường truyền nhịp xung đồng hồ nối tiếp SCL. Vì cơ chế
hoạt động là đồng bộ nên nó cần có một nhịp xung tín hiệu đồng bộ. Các thiết bị hỗ
trợ I2C đều có một địa chỉ định nghĩa trước, trong đó một số bit địa chỉ là thấp có thể
cấu hình. Đơn vị hoặc thiết bị khởi tạo quá trình truyền thông là đơn vị Chủ và cũng
là đơn vị tạo xung nhịp đồng bộ, điều khiển cho phép kết thúc quá trình truyền. Nếu
đơn vị Chủ muốn truyền thông với đơn vị khác nó sẽ gửi kèm thông tin địa chỉ của
đơn vị mà nó muốn truyền trong dữ liệu truyền. Đơn vị Tớ đều được gán và đánh địa
chỉ thông qua đó đơn vị Chủ có thể thiết lập truyền thông và trao đổi dữ liệu. Bus dữ
liệu được thiết kế để cho phép thực hiện nhiều đơn vị Chủ và Tớ ở trên cùng Bus.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 179
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
Quá trình truyền thông I2C được bắt đầu bằng tín hiệu start tạo ra bởi đơn vị
Chủ. Sau đó đơn vị Chủ sẽ truyền đi dữ liệu 7 bit chứa địa chỉ của đơn vị Tớ mà nó
muốn truyền thông, theo thứ tự là các bit có trọng số lớn nhất MSB sẽ được truyền
trước. Bit thứ tám tiếp theo sẽ chứa thông tin để xác định đơn vị Tớ sẽ thực hiện vai
trò nhận (0) hay gửi (1) dữ liệu. Tiếp theo sẽ là một bit ACK xác nhận bởi đơn vị
nhận vừa nhận được 1 byte trước đó hay không. Đơn vị truyền (gửi) sẽ truyền đi 1
byte dữ liệu bắt đầu bởi MSB. Tại điểm cuối của byte truyền, đơn vị nhận sẽ tạo ra
một bit xác nhận ACK mới. Khuôn mẫu 9 bit này (gồm 8 bit dữ liệu và 1 bit xác
nhận) sẽ được lặp lại nếu cần truyền tiếp byte nữa. Khi đơn vị Chủ vừa trao đổi xong
dữ liệu cần nó sẽ quan sát bit xác nhận ACK cuối cùng rồi sau đó sẽ tạo ra một tín
hiệu dừng STOP để kết thúc quá trình truyền thông.
I2C là một giao diện truyền thông đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng truyền
thông giữa các đơn vị trên cùng một bo mạch với khoảng cách ngắn và tốc độ thấp.
Ví dụ như truyền thông giữa CPU với các khối chức năng trên cùng một bo mạch như
EEPROM, cảm biến, đồng hồ tạo thời gian thực... Hầu hết các thiết bị hỗ trợ I2C hoạt
động ở tốc độ 400Kbps, một số cho phép hoạt động ở tốc độ cao vài Mbps. I2C khá
đơn giản để thực thi kết nối nhiều đơn vị vì nó hỗ trợ cơ chế xác định địa chỉ.
19.2.3.Cảm biến nhiệt độ LM35
LM35 là một cảm biến nhiệt độ analog. Sử dụng nguồn 5V DC/ Nhiệt độ được
xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35. Đơn vị nhiệt độ: °C. Nhiệt độ
thay đổi theo tuyến tính: 10mV/°C.
Hình 19.5. Sơ đồ chân của IC LM35
LM35 không cần phải canh chỉnh nhiệt độ khi sử dụng.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 180
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phòng và 3/4°C ngoài khoảng -55°C tới
150°C
LM35 có hiệu năng cao, công suất tiêu thụ là 60uA
Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất định
tại chân Vout (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ.
Như vậy, bằng cách đưa vào chân bên trái của cảm biến LM35 hiệu điện thế 5V,
chân phải nối đất, đo hiệu điện thế ở chân giữa bằng các pin A0 trên arduino (giống y
hệt cách đọc giá trị biến trở), ta sẽ có được nhiệt độ (0-100ºC) bằng công thức:
float temperature = (5.0*analogRead(A0)*100.0/1024.0)
19.2.4.Cảm biến mưa và cảm biến độ ẩm đất
Cảm biến mưa và cảm biến độ ẩm đều hoạt động theo nguyên tắc kiểm tra độ
dẫn diện giữa 2 điện cực, sử dụng chung IC LM358, chỉ khác nhau hình dạng điện
cực. Cơ bản cấu tạo gồm 2 bộ phận:
- Điện cực được gắn ngoài trời (cảm biến mưa) hoặc dưới đất (cảm biến độ ẩm)
- Mạch cảm biến dùng IC LM356 được che chắn.
Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm
biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến
trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0. Vì vậy, chúng ta
dùng một chân digital để đọc tín hiệu từ cảm biến mưa.
Khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), chân D0 của module cảm biến sẽ được
giữ ở mức cao (5V). Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), đèn LED màu đỏ
sẽ sáng lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V).
Ngoài ra, mạch còn có ngõ ra Analog A0 để xuất tín hiệu analog đo được.
19.3. Kết nối phần cứng
Hệ thống bao gồm:
- Mạch vi xử lý trung tâm Arduino Uno
- LCD 16x2: hiển thị thời gian thực, nhiệt độ, độ ẩm và các thông số cài đặt
- IC thời gian DS1307: tạo thời gian thực để hẹn giờ bơm
- IC cảm biến nhiệt độ: LM35
- Module cảm biến mưa
- Module cảm biến độ ẩm đất
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 181
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
- Module relay 5V DC: để kích relay 220V AC
- Relay 220V AC: để kích động cơ bơm nước 1HP
- Các nút nhấn điều chỉnh
- Adapter 220V AC – 5V DC 2A: cấp nguồn cho mạch điều khiển
19.3.1.
LCD
- Sơ đồ nối chân LCD như hình vẽ:
- Lưu ý: Vo nối vào chân giữa của biến trở để điều chỉnh độ sáng màn hình LCD
(có thể nối trực tiếp vào Vcc để đạt độ sáng cực đại)
Hình 19.6. Sơ đồ kết nối chân của LCD
19.3.2.
DS1307
- Sơ đồ nối chân như hình vẽ:
+ Cấp nguồn 5V và GND
+ Chân SDA nối A4
+ Chân SCL nối A5
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 182
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
Hình 19.7. Sơ đồ kết nối chân của DS1307
19.3.3.
LM35
- Cấp nguồn vào chân VCC và GND
- Tín hiệu ngõ ra analog đọc vào chân A1
Hình 19.8. Sơ đồ kết nối chân của LM35
19.3.4.
Cảm biến mưa
- Cấp nguồn vào chân VCC và GND
- Tín hiệu ngõ ra digital đọc vào chân D0
- Không dùng tín hiệu ngõ ra analog
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 183
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
Hình 19.9. Sơ đồ kết nối của cảm biến mưa
19.3.5.
Cảm biến độ ẩm đất
- Cấp nguồn vào chân VCC và GND
- Tín hiệu ngõ ra digital đọc vào chân D10
- Tín hiệu ngõ ra analog đọc vào chân A0
19.3.6.
Relay 5V DC
- Cấp nguồn vào chân VCC và GND
- Tín hiệu khởi tạo INT được xuất từ chân D13
19.3.7.
Các nút nhấn
- Nút “UP” đọc vào chân D6
- Nút “DOWN” đọc vào chân D7
- Nút “OK” đọc vào chân D8
- Nút “MODE” đọc vào chân D9
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 184
Luận văn tốt nghiệp
19.3.8.
Chương 19: Chuyên đề
Sơ đồ tổng thể kết nối phần cứng
Sơ đồ kết nối các phần cứng được trình bày trong bản vẽ cuối luận văn (bản vẽ
số 05)
19.4. Lắp đặt thử nghiệm, đánh giá, nhận xét
19.4.1.
Kết quả thử nghiệm
Hệ thống đã được lắp đặt thử nghiệm tại một vườn địa lan thuộc thị xã Trảng
Bàng, tỉnh Tây Ninh trong một ngày, kết quả thu được như sau:
a. Ưu điểm
- Lắp đặt trên hệ thống bơm với công suất 1HP
- Hệ thống vận hành đạt yêu cầu về thời gian hẹn giờ bơm chính xác, bơm 2 lần
trong ngày, có thể tùy chỉnh thời gian bơm và thời lượng bơm.
- Cảm biến nhiệt độ hoạt động tốt, hiển thị trên màn hình LCD
- Cảm biến mưa và độ ẩm hoạt động tốt, hệ thống bơm sẽ tự tắt nếu trời mưa
hoặc đất đã đủ độ ẩm.
b. Khuyết điểm
- Khi khởi động bơm, dòng khởi động lớn kèm từ trường sinh ra từ động cơ ảnh
hưởng tới vi xử lý bên trong, đôi khi gây nhiễu loạn màn hình LCD làm hệ
thống phải reset lại.
- Giá trị analog đọc được từ cảm biến độ ẩm chưa thể quy về giá trị % của độ ẩm
thực tế, vì chưa nắm được kiến thức chuyên môn về độ ẩm đất.
- Hệ thống còn thiết kế đơn giản chưa hoàn thiện đúng theo bản vẽ, cụ thể chưa
có tủ điện nên độ đảm bảo tin cậy của hệ thống còn chưa cao, chưa thể lắp đặt
dài ngày.
19.4.2.
Đánh giá, nhận xét
- Hệ thống tuy còn thô sơ và chưa hoàn thiện, còn nhiều lỗi về lập trình và kĩ
thuật chưa tính toán được hết, nhưng về cơ bản đã đáp ứng được yêu cầu ban
đầu đặt ra, bước đầu thử nghiệm thành công trên thực tế.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 185
Luận văn tốt nghiệp
Chương 19: Chuyên đề
- Vì chỉ trong quy mô chuyên đề của luận văn tốt nghiệp nên không đủ điều kiện
để sản phẩm có thể ứng dụng vào thực tế và vận hành lâu dài. Tuy nhiên qua
đó, nhóm sinh viên thực hiện đã tích lũy thêm được kinh nghiệm thực tế, đồng
thời có cơ hội để phát triển và hoàn thiện sản phẩm hơn trong tương lai
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 186
Luận văn tốt nghiệp
Tổng kết luận văn
TỔNG KẾT LUẬN VĂN
Sau khi hoàn thành luận văn, em đã tìm hiểu cụ thể và vững vàng hơn kiến thức
về TBA, bảo vệ relay và có thêm kinh nghiệm về thực tế. Cụ thể đạt được các mục
tiêu sau:
1. Nắm vững kiến thức tổng quát về TBA và các sơ đồ nối điện, biết cách lựa chọn
MBA và sơ đồ nối điện phù hợp. Nắm vững được sơ đồ nguyên lý của TBA và
quy trình đánh số thiết bị trong trạm (trình bày cụ thể trong bản vẽ số 01).
2. Nắm vững kiến thức về phân bố công suất và tính ngắn mạch trong HTĐ, từ đó
áp dụng vào việc chọn khí cụ điện và bảo vệ relay.
3. Biết cách lựa chọn khí cụ điện, phần dẫn điện và tính toán tự dùng trong TBA.
Tuy nhiên, vì hạn chế về cơ sở dữ liệu nên các khí cụ điện và dây dẫn được chọn
chưa đồng nhất với nhau, được lấy từ nhiều hãng, nhiều tài liệu khác nhau. Vì
vậy, những kết quả được chọn chỉ mang tính chất tìm hiểu và nghiên cứu, khó có
thể áp dụng trong thực tế.
4. Tìm hiểu cụ thể và nắm rõ sơ đồ nguyên lý của MC, DCL và mạch hòa đồng bộ.
Sau khi tìm hiểu, nhóm sinh viên đã xây dựng sản phẩm mô phỏng trình tự thao
tác đóng cắt MC và DCL.
5. Biết cách lựa chọn đường dây phân phối 22kV, chọn MBA và cầu chì bảo vệ phù
hợp. Từ đó tiến hành cài đặt relay bảo vệ cho đường dây và TBA, sau đó phối
hợp bảo vệ giữa các relay và chì để đảm bảo tính chọn lọc.
6. Ứng dụng được những kết quả đã tính trong các chương trước vào phần mềm
PSS/Adept để mô phỏng và kiếm tra.
7. Nghiên cứu và hoàn thành sản phẩm thực tế của chuyên đề “Quản lý tiểu vùng
khí hậu vườn địa lan”. Bước đầu lắp đặt thử nghiệm thành công trên thực tế, làm
tiền đề để phát triển sản phẩm trong tương lai.
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 187
Luận văn tốt nghiệp
Tài liệu tham khảo
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Huỳnh Nhơn (2012). Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp – Phần điện. Nhà
xuất bản Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
[2] Huỳnh Nhơn - Hồ Đắc Lộc (2006). Trạm và nhà máy điện. Nhà xuất bản Đại học
Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
[3] www.eemc.com.vn – Tổng công ty thiết bị điện Đông Anh.
[4] www.cadivi-vn.com – Công ty cổ phần dây cáp điện Việt Nam.
[5] www.daycapdien.com.vn – Công ty TNHH cáp điện Thiên Trường.
[6] www.siemens.com.vn – Tập đoàn Siemens.
[7] www.schneider-electric.com – Tập đoàn Schneider.
[8] www.hubbellpowersystems.com
[9] www.trenchgroup.com
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 188
Luận văn tốt nghiệp
Thông tin liên hệ
THÔNG TIN LIÊN HỆ
Họ tên SVTH:
Nguyễn Khánh Hòa
MSSV:
41001160
SĐT:
0909872023
Email:
hoabkdd10@gmail.com
41001160@hcmut.edu.vn
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 189
Luận văn tốt nghiệp
Bản vẽ
BẢN VẼ
1. Bản vẽ số 01: sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 110/22kV
2. Bản vẽ số 02: sơ đồ mặt bằng trạm biến áp 110/22kV
3. Bản vẽ số 03: sơ đồ mặt cắt trạm biến áp 110/22kV
4. Bản vẽ số 04: sơ đồ nguyên lý sản phẩm mô phỏng thao tác đóng cắt máy cắt và
dao cách ly
5. Bản vẽ số 05: sơ đồ kết nối phần cứng sản phẩm chuyên đề “Quản lý tiểu vùng
khí hậu vườn địa lan”
Nguyễn Khánh Hòa 41001160
Trang 190