BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Mã sinh viên
Lớp
Ngành
Chuyên ngành
Khóa

: ThS. TẠ TUẤN HỮU
:LÊ MẠNH HẢI
: 1962010105
: D14H10B
: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ
: HỆ THỐNG ĐIỆN
: 2019 – 2023

Hà Nội, tháng

năm 2023

TTRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2022

ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC
Họ và tên sinh viên: Lê Mạnh Hải

Mã sinh viên: 1962010105

Lớp: D14H10

Khóa: D14

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Chuyên ngành:Hệ Thống Điện

1.Tên đồ án/khoá luận tốt nghiệp
Thiết kế bảo vệ rơ le Trạm biến áp 110 kV
2.Nội dung, nhiệm vụ thực hiện
Chương 1: Giới thiệu đối tượng bảo vệ
1.1 Giới thiệu đối tượng bảo vệ

1.2 Các thơng số chính
Chương 2: Tính tốn ngắn mạch phục vụ chỉnh định Rơ le
2.1 Mục đích tính tốn ngắn mạch và các giả thiết ban đầu
2.2 Tính tốn các thơng số và xác định sơ đồ thay thế
2.3 Tính tốn dịng ngắn mạch cực đại
2.4 Tính tốn dịng ngắn mạch cực tiểu
2.5 Tổng kết kết quả tính tốn ngắn mạch
Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ và các Rơ le sử dụng
3.1 Các sự cố hư hỏng máy biến áp và yêu cầu đối với bảo vệ máy biến áp
3.2 Phương thức bảo vệ máy biến áp
3.3 Giới thiệu các rơ le sử dụng và thơng số chính
Chương 4: Tính tốn thơng số và kiểm tra sự làm việc của các bảo vệ
4.1 Tính tốn thơng số khởi động của bảo vệ


4.2 Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
4.3 Kết luận
Yêu cầu các bản vẽ: Bản vẽ Ao về phương thức bảo vệ
3.Tài liệu tham khảo dự kiến:



PHỤ LỤC SỐ LIỆU ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Mạnh Hải

Mã sinh viên: 1962010105

Lớp: D14H10B

Khóa: D14


Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện, điện tử

Chun ngành:HTĐ

Số liệu :
1. Sơ đồ trạm biến áp
BI5

BI4
110kV
BI1

HTĐ1

22kV

N1’

N3’

N3

B1

D

N1

N2’


B2

BI2
35kV
N2

2.Thông số hệ thống
HTĐ: S1Nmax= 1000 MVA

SNmin = 950MVA

Xomax = 0,9X1max MVA

Xomin = 0,8X1min

Thông số máy biến áp T1; T2
Sdđ = 25 MVA
Tổ đấu dây Yo- 11- Yo, cấp điện áp UC/UT/UH = 115/23/11kV
UK

0

0

0

0

0


(C - T = 10,5 0 , C - H = 17 0 , T - H = 6,5 0 )

Giới hạn điều chỉnh .  Uđc =  9x1,78 %

BI3









MỤC LỤC
GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH

1

1.1. Đối tượng bảo vệ.........................................................................................1
1.2. Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây T1 và T2.....................................................1
1.3. Sơ đồ nối điện máy biến áp T1 và T2...........................................................2
1.4. CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP. .2
1.4.1Máy cắt điện...............................................................................................2
1.4.3 Máy biến điện áp:...................................................................................5
Chương 2................................................................................................................. 7
TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ CHO BẢO VỆ RƠ LE...........................7
2.1. Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch.....................................................7
2.2. Các đại lượng cơ bản..................................................................................7

2.3. Điện kháng của các phần tử........................................................................8
2.3.1. Điện kháng hệ thống.............................................................................8
2.3.2. Điện kháng của máy biến áp: (MBA)....................................................8
2.4. Tính dòng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ..................................................9
2.4.1. Ngắn mạch phía 110kV (N1).................................................................9
2.5 Tính dịng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ...............................................19
2.5.1. Sơ đồ (MIN, 2 MBA,2 đường dây từ hệ thống)..................................19
2.5.2. Sơ đồ (MIN, 2 MBA,1 đường dây đơn từ HT)....................................29
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ VÀ CÁC RƠ LE SỬ DỤNG40
3.1. CÁC DẠNG HƯ HỎNG MÁY BIẾN ÁP VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI BẢO VỆ
MÁY BIẾN ÁP...................................................................................................40
3.1.1 Các dạng sự cố hư hỏng máy biến áp......................................................40
3.1.1 Các yêu cầu đối với bảo vệ máy biến áp.................................................41
3.2 PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP.............................................42
3.2.11 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho trạm biến áp........................................50


3.3 GIỚI THIỆU CÁC RƠLE SỬ DỤNG VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH...........51
3.3.1. RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH 7UT633......................................................51
3.3.2. HỢP BỘ BẢO VỆ Q DỊNG 7SJ621...............................................64
CHƯƠNG 4: TÍNH RỐN THƠNG SỐ VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA
CÁC BẢO VỀ.......................................................................................................74
4.1 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA BẢO VỆ....................................... 74
4.2. NHỮNG CHỨC NĂNG BẢO VỆ DÙNG RƠLE 7UT633...........................74
4.2.1 Tính tốn các thơng số của bảo vệ.......................................................................74
4.2.2. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF):( I 0 / 87N)........................................77
4.3 KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ:.......................79
4.4. KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ 87/I.........................................82



DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thông số máy cắt

4

Bảng 1.2 thống số máy biến dịng điện

5

Bảng 1.3 Thơng số máy biến điện áp

6

Bảng 2.1 Kết quả tính dịng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ

19

Bảng 2.2 Kết quả tính dịng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ

29

Sơ đồ (MIN, 2 MBA,2 đường dây từ hệ thống).
Bảng 2.3 Kết quả tính dịng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ

39

Sơ đồ (MIN, 2 MBA,1 đường dây từ hệ thống).
Bảng 2.4 Bảng tổng kết tính ngắn mạch dòng điện INmax, INmin qua các BI

39


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

40

Bảng 3.2 Cài đặt thông số cho rơle 7UT633

56

Bảng 3.3: Cài đặt thông số cho rơle 7SJ621

72

Bảng 4.1.Thông số của máy biến áp 110/35/22 kV

74

Bảng 4.2.Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm của bảo vệ

88

Bảng 4.3. Kết quả kiểm tra hệ số độ nhạy của bảo vệ

94


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 : Sơ đồ nối điện máy biến áp T1 và T2
Hình 2.1: Sơ đồ đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch.
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống khi tính ngắn mạch (MAX -1 MBA)

Hình 2.3 a: Sơ đồ thay thế thứ tự thuận(Nghịch E=0) phía 110kV
Hình 2.3b: Sơ đồ thay thế thứ tự khơng phía 110kV
Hình 2.4 a.Sơ đồ thay thế thứ tự thuận phía 22kV ( TTN E=0)

2
7
9
10
10
14

Hình 2.4 b Sơ đồ thay thế thứ tự khơng phía 22kV
Hình 2.5. Sơ đồ ngắn mạch tại thanh cái 35kV
Hình 2.6a. Sơ đồ thay thế TTT ( TTN E=0) phía 110kV
Hình 2.6b. Sơ đồ thay thế TTK phía 110kV
Hình 2.7a. Sơ đồ thay thế TTT(TTN) phía 22kV
Hình 2.7b. Sơ đồ thay thế TTK phía 22kV
Hình 2.8. Sơ đồ ngắn mạch tại thanh cái 35kV
Hình 2.9a Sơ đồ thay thế TTT ( TTN E=0)phía 110kV
Hình 2.9b. Sơ đồ thay thế TTK phía 110kV
Hình 2.10a. Sơ đồ thay thế TTT(TTN E=0) phía 22kV
Hình 2.10b. Sơ đồ thay thế TTK phía 22kV
Hình 2.11. Sơ đồ ngắn mạch tại thanh cái 35kV
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm
Hình 3.2.Bảo vệ chống chạm đất hạn chế của máy biến áp ba cuộn dây
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và vị trí đặt Rơ le khí trên MBA
Hình 3.4.Bảo vệ cảnh báo chạm đất
Hình 3.5 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho trạm biến áp
Hình 3.6. Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT633
Hình 3.7 Ngun lí bảo vệ so lệch dịng điện trong rơle 7UT633

Hình 3.8 Đặc tính tác động của rơle 7UT633.
Hình 3.9 .Nguyên tắc hãm của chức năng bảo vệ so lệch trong 7UT633
Hình 3.10. Ngun lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT633.
Hình 3.11. Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế.
Hình 3.12. Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ621.
Hình 3.13 .Đặc tính thời gian tác động của 7SJ621
Hình 4.1. Đặc tính làm việc của rơle 7UT633
Hình 4.2 Đặc tính làm việc của rơle so lệch 7UT633
Hình 4.3 Đặc tính tác động rơle 7UT633

14
18
19
20
23
24
28
30
30
34
34
38
40
45
46
50
50
54
57
58

60
61
63
67
69
75
88
93


GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH
1.1. Đối tượng bảo vệ.
Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp
110kV có cấp điện áp 110 / 35 / 22 kV có hai
máy làm việc song song, cơng suất mỗi máy
là 25 MVA và có tổ đấu dây Y0 / Y0 /  Trạm
biến áp này được cung cấp điện từ hệ thống :

Các thơng số chính:
- Thơng số hệ thống
HTĐ: SNmax= 1000 MVA
X0max=0,9.X1max MVA

SNmin = 950 MVA

X0min=0,8.X1min

- Thông số đường dây kép :
D : L = 25 Km; AC – 185
Z1 = 0,165 + j.0,394 (Ω/km)

Z0 =Z1 . 1,3(Ω/km)
1.2. Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây T1 và T2.
Tổ đấu dây:  - Y - Δ11
Điện áp định mức các cuộn dây
UC/UT/UH = 115/38,5/23
1


UK% (C – T =10,5% , C – H = 17% , T – H = 6,5%)
Nấc điều chỉnh điện áp:  9 . 1,78%.

1.3. Sơ đồ nối điện máy biến áp T1 và T2.

Hình 1.1 : Sơ đồ nối điện máy biến
áp T1 và T2
1.4. CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP
1.4.1Máy cắt điện
-

Máy cắt điện được chọn theo điều kiện sau:

-

Điện áp UdmMC ≥ Umg

-

Dòng điện : UđmMC ≥ Ilvcb

-


ổn định nhiệt Inh2.tnh ≥ BN (chỉ kiểm tra với máy cắt có Iđm≤1000A)

-

Điều kiện ổn định lực động điện khi ngắn mạch: iđđmMC

-

Điều kiện cắt: ICđm

I”N

Trong đó:

2

ixk


1) Phía điện áp 110kV:
25
= 1,4 Ilvcb =1,4. √ 3 .115 = 0,1757kA = 175,7A

Ilvcb =kqtsc.IđmB = kqtsc.
I”N = 3,652 kA
Ixk =

( bảng 2.4 )


.1,8.I”N =

.1,8.3,652= 9,296 kA

Chọn máy cắt có thơng số:
+ Điện áp định mức: UđmMC

110kV

+ Dịng điện định mức: IđmMC
+ Dòng cắt định mức: ICđm

Ilvcb = 175,7A

3,7674 kA

+ Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC

9,5902 kA

Với máy cắt có Iđm  1000 A thì khơng phải kiểm tra ổn định nhiệt
Chọn máy cắt điện: BBY- 110 - 40/2000.
Thông số: Uđm = 110 kV
Iđm = 2000 A
Icđm = 40 kA
Ildd = 40 kA
2) Phía điện áp 35kV:
25
= 1,4. √3 .38,5 = 0,5249kA = 524,9A


Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc.
I”N = 2,688kA (bảng 2.4 )
Ixk =

.1,8.I”N =

.1,8.2,688 = 6,8425 kA

Chọn máy cắt có thơng số:
+ Điện áp định mức: UđmMC

35kV

+ Dòng điện định mức: IđmMC
+ Dòng cắt định mức: ICđm

Ilvcb = 524,9A

2,688kA

+ Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC

6,8425 kA

Với máy cắt có Iđm  1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt
Chọn máy cắt điện: BBY-35-40/3200.
3


Thông số: Uđm = 35 kV

Iđm = 3200 A
Icđm = 40 kA
Ildd = 40 kA
3) Phía điện áp 22kV:
Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc.
I”N =3,335 kA
Ixk =

= 1,4.

= 0,8786 = 878,6A

(bảng 2.4 )

.1,8.I”N =

.1,8.3,335 = 8,489 kA

Chọn máy cắt có thơng số:
+ Điện áp định mức: UđmMC

22kV

+ Dòng điện định mức: IđmMC
+ Dòng cắt định mức: ICđm

Ilvcb = 878,6A

3,335 kA


+ Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC

8,489 kA

Với máy cắt có Iđm  1000 A thì khơng phải kiểm tra ổn định nhiệt
Chọn máy cắt điện: BM-22-40/1200Y3.
Thông số:
Uđm = 22 kV
Iđm = 1200 A
Icđm = 40 kA
Ildd = 25 kA
Bảng 1.1 Thông số máy cắt
Loại máy

UđmMC

IđmMC

ICđmMC

iđđmMC

cắt

kV

A

kA


kA

110kV

BBY- 110 - 40/2000

110

2000

40

40

35kV

BBY-35-40/3200

35

3200

40

40

22kV

BM-22-40/1200Y3.


22

1200

40

25

Điện áp

4


1.4.2.Máy biến dòng điện
- Điện áp định mức (U đmBI): Điện áp
định mức của máy biến dòng được chọn phải
lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của lưới
điện: UđmBI

Uđmlưới

- Dòng điện định mức (IđmBI): Dòng điện định mức của máy biến dòng được
chọn phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc cưỡng bức qua BI: I1đmBI

Ilvcb

- Phụ tải định mức (Z2đmBI): Phụ tải thứ cấp định mức của máy biến dòng phải
lớn hơn hay bằng tổng trở thứ cấp của BI: Z2đmBI

Z2


-Điều kiện ổn định lực động điện:
dòng điện ổn định lực động điện của máy
biến dòng phải lớn hơn dịng ngắn mạch
xung kích qua nó:

kđđmI1đm

ixk

- Điều kiện ổn định nhiệt: Dòng ổn định nhiệt của máy biến dòng phải thỏa mãn
điều kiện: (I1đmknh)2

BN

(BN: là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch).

Dựa vào cấp điện áp và dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất của các mạch đã
được xác định ở phần trên, kết hợp với các giá trị dịng điện ngắn mạch đã tính được ở
chương II ta chọn máy biến dòng của từøng mạch cho từng cấp điện áp như ở bảng sau
Bảng 1.2 thông số máy biến dịng điện
Thơng số

Phía 110kV

Phía 35kV

Phía 22Kv

Kiểu


TH-110M

TH-35M

TH-22M

UđmBI, kV

110

35

22

Tỷ số biến

300-600/1/1/1/1

1000-2000/1/1/1

Số cuộn thứ cấp

4

3
5

15002000/1/1/1
3



Cơng suất, VA

30/30/30/30

15/15/15

20/20/20

Cấp chính xác

0,5/5P20/5P20/5P20

0,5/5P20/5P20

0,5/5P20/5P20

1.4.3 Máy biến điện áp:
- Điện áp định mức (UđmBU): Điện áp định mức của máy biến điện áp được chọn
phải lớn hơn hoặc bằng điện áp của lưới điện: UđmBU

Uđmlưới

- Cấp chính xác: Phù hợp với yêu cầu của các dụng cụ đo.
- Công suất định mức (S2đmBU): Công suất định mức của máy biến điện áp phải
lớn hơn hay bằng tổng công suất mạch thứ cấp của BU: S2đmBU

S2


Dựa vào các điều kiện trên, ta chọn máy biến điện áp của từng mạch cho từng
cấp điện áp như ở bảng sau
Bảng 1.3 Thông số máy biến điện áp
Kiểu BU

HK - 110 – 58

3HOM – 35

3HOЛ – 06 – 24Y3

Uđm, kV

110

35

24

Umax, kV

110

35

24

Tỷ số biến

11000/ 3 :100/ 3 :

100

35000/ 3 :100/ 3 :
100

24000/ 3 :100/ 3 :
100

Tổ đấu dây

Y0/Y0/

Y0/Y0/

Y0/Y0/

CS định mức, MVA

600

300

300

6


Chương 2
TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ CHO BẢO VỆ RƠ LE
Tính tốn ngắn mạch tại các vị trí trên sơ đồ nhằm tìm ra dịng sự cố (ngắn

mạch) lớn nhất và nhỏ nhất đi qua vị trí đặt bảo vệ, phục vụ cho chỉnh định và kiểm tra
độ nhạy của bảo vệ.
Đối với trạm thiết kế bảo vệ phải tính
dạng ngắn mạch như sau:
 Để tìm dịng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 3 pha N (3),
ngắn mạch một pha N(1) ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1).
 Để tìm dịng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 2 pha N (2),
ngắn mạch một pha N(1) ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1).
Khi tính ngắn mạch sử dụng các giả
thiết.
 Coi tần số là không thay đổi trong thời gian ngắn mạch.
 Bỏ qua hiện tượng bão hoà của mạch từ trong lõi thép các phần tử.
 Bỏ qua ảnh hưởng của phụ tải đối với dòng ngắn mạch.
 Bỏ qua điện trở của các phần tử.
2.1. Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch.

Hình 2.1: Sơ đồ đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch.
2.2. Các đại lượng cơ bản.
Chọn công suất cơ bản: Scb = 25 MVA
Chọn điện áp cơ bản: Ucb = UTb các cấp
Vậy: UCb1 = 115 KV;
UCb2
=
7