Nhóm thuyết trình:
Phạm Minh Thành
Lê Thành Thảo
Trần Duy Thế
Trương Văn Thi
Trần Quốc Thịnh
Hoàng Trung Thông
Trần Đức Thương

Nguyễn Trung Tín
Nguyễn Hữu Trường
Võ Thành Trung
Phan Thanh Tùng
Nguyễn Hoàng Vân
Dương Lê Văn
Phan Ngọc Vũ

Nội dung tóm tắt tính toán ngắn mạch:
Mục đích:
Bài toán có thể chia làm 4 bước:
Bước 1: Lập sơ đồ thay thế chọn mức điện áp cơ bản
Bước 2: Tính toán các điện trở và điện kháng của hệ thống, các phần tử của hệ thống và điện trở đến điểm ngắn mạch
Các điện trở và điện kháng nếu đề bài không cho có thể căn cứ vào mã hiệu của dây dẫn để tra (bảng 17.pl) [1]
Bước 3: Tính hệ số xung kích dựa vào (bảng 6.pl.BT) và dòng điện ngắn mạch 3 pha tại điểm ngắn mạch
Kxk phụ thuộc vào tỉ lệ
Bước 4: Tính giá trị dòng điện xung kích (ixk), giá trị hiệu dụng của dòng xung kích (Ixk), và công suất ngắn mạch (SN).

Nội dung tóm tắt bảo vệ rơle:
Mục đích: Lựa chọn được rơle dựa vào (bảng 48.pl.BT) và độ nhạy của bảo vệ

Bài tập bảo vệ rơle được chia làm 5 bước:
Bước 1: Dòng khởi động của Bảo vệ:
Đối với bảo vệ cực đại :



Bảo vệ cắt nhanh:Ikd>IN.max.ng
Bảo vệ so lệch: Ikd=ktc.ka.kcl.Si.IN.max.ng
Bước 2: Dòng khởi động của rơle:
Dòng bảo vệ cực đại:


Bảo vệ cắt nhanh:

Bảo vệ so lệch:

Ikđ>In.MF;
Ikđ>Ikcb.Max;
Bước 3: Chọn rơle dựa vào dòng khởi động của rơle và (bảng 48.pl.BT)
Bước 4: Tính toán dòng khởi động thực tế của bảo vệ:



Bước 5: Độ nhạy của rơle bảo vệ theo hệ số nhạy


Tính toán lựa chọn thiết bị:
Mục đích:
Lựa chọn được thiết bị điện dựa vào các bảng tra tương ứng và kiểm tra được chế độ ổn định nhiệt và chế độ ổn định động
Bài tập tính toán lựa chọn thiết bị được chia làm:
Bài 1:
Tính toán ngắn mạch 3 pha tại điểm N1 và N2 trên sơ đồ mạng điện (như hình1.a) được cung cấp từ hệ thống có điện áp không đổi là 115kV và công suất ngắn mạch là 950 MVA, đường dây cung cấp ĐD1 dài 70 km, được làm bằng dây AC-95, đường dây phân phối dài 5,3 km bằng dây AC-50, máy biến áp mã hiệu TMTH-6,3/110 có công suất định mức SnBA= 6,3 MVA, điện áp ngắn mạch Uk = 10,5%.
Giải :
Giải trong hệ đơn vị có tên
Trước hết cần thiết lập sơ đồ thay thế (hình 1.b), chọn điện áp cơ bản là 10,5kV:
Xác định điện trở của các phần tử: Căn cứ vào mã hiệu của dây dẫn ta tra bảng tìm các giá trị (bảng 17.pl) [1].
Hình1a
Hình1a
AC-95 có r0 = 0,33 và x0 = 0,415 Ω/km; dây AC-50 có r0 = 0,64 và x0 = 0,392 Ω /km
Điện trở của hệ thống:
Điện trở đường dây:
(bảng 17.pl) [1].
Hình1a
hình 1.b
Điện trở máy biến áp:


Điện trở ngắn mạch đến điểm N1:


Điện trở ngắn mạch đến điểm N2:

(bảng 17.pl) [1].
Hình1a
hình 1.b
Dòng điện ngắn mạch 3 pha tại điểm N1 ứng với cấp điện áp cơ bản:


Giá trị dòng ngắn mạch thực tế tại điểm xảy ra ngắn mạch


Hệ số xung kích kxk được xác định phụ thuộc vào tỷ lệ Xkl/Rkl
Xkl = Xht + Xđl = 0,116+0,247=0,363 Ω
Rk1=Rd1=0,92 Ω, vậy Xk1/Rk1=0,363/0,192=1,884
từ đó ta tìm được kxkl = 1.198 (bảng 6.pl.BT).

(bảng 17.pl) [1].
Hình1a
hình 1.b
Giá trị dòng điện xung kích:

Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:

Công suất ngắn mạch:

Dòng điện ngắn mạch 3 pha tại điểm N2 ứng với cấp điện áp cơ bản:

(bảng 17.pl) [1].
(bảng 6.pl.BT).
Hình1a
hình 1.b
Hệ số xung kích kxk được xác định phụ thuộc vào tỷ lệ Xk2/Rk2
Xk2 = Xht + Xdl + XBA + Xd2 = 4,28 Ω
Rk2 = Rdl + Rd2 = 3,58 ,vậy Xkl/Rkl= 4,28/3,58 = 1,19 Ω
từ đó ta tìm được kxkl = 1,12 (bảng 6.pl.BT);
Giá trị dòng điện xung kích:

Giá trị hiệu dụng của dòng xung kích:


Công suất ngắn mạch:

(bảng 17.pl) [1].
Hình1a
hình 1.b
Bài 2:
Hãy tính toán ngắn mạch tại điểm N trên sơ đồ mạng điện như hình 2.a các phần tử của hệ thống có các tham số như sau:
Máy phát: công suất định mức Smp = 16 MVA, điện trở siêu quá độ dọc trục x’’d = 0,125, suất điện động trong hệ đơn vị tương đối E* =1,12, điện áp định mức Ump = 6,3 kV;
Máy tăng áp 6,3/37 kV có công suất định mức SBA1 = 10 MVA, điện áp ngắn mạch Ukl = 7,5%, máy giảm áp 37/10,5 kV có công suất định mức SBA2 = 5,6 MVA, Uk2 = 7,5%;
Đường dây 35 kV dài 42 km làm bằng dây AC-120 có điện trở r0 = 0,27 và x0 = 0,393 Ω /km;
Phụ tải mắc trên thanh cái 10,5 kV của trạm biến áp có giá trị Spt = 4,5 MVA, cos φ = 0,8
Giải:
Thiết lập sơ đồ thay thế (H2.a)
Bài toán được giải trong hệ tương đối. Ta chọn các tham số cơ bản:
Scb = 100 MVA, Ucb=10,5kV
Dòng điện của phụ tải

Sđđ của phụ tải


Điện trở của các phần tử:
Máy phát:

Máy BA 1:
hình 2.a
hình 2.b
Đường dây:

Máy BA 2:


Phụ tải:


Sđđ tương đương

hình 2.a
hình 2.b
Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha trong hệ đơn vị cơ bản

Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha trong hệ đơn vị có tên

hình 2.a
hình 2.b
Bài 3:
Hệ thống điện có công suất ngắn mạch trên thanh cái là 10 kV là Sk=1280 MVA Hãy chọn kháng điện để công suất ngắn mạch lớn nhất không vượt quá giá trị của công suất cắt máy cắt Scắt = 350 MVA, dòng điện làm việc lớn nhất Ilv.M =895A
Giải:
Chọn các đại lượng cơ bản là:
Scb=100MVA, Ucb=10,5 kV,
Chọn cuộn kháng điện có các giá trị định mức:
Unkd = 10 kV và

Xác định điện trở của hệ thống :
Điện trở của hệ thống ứng với công suất cắt của máy cắt

Điện trở cần thiết của kháng điện
Xkd.tt =Xht2* - Xht1* =0,286 – 0,08= 0,206
Ta xác định giá trị điện trở kháng điện ứng với chế độ định mức
Ta chọn mức gần nhất theo catalogue là Xkdc=0,05, tức 5%
Biểu thị giá trị điện trở kháng điện trong hệ đơn vị tương đối cơ bản

Xác định điện áp dư trên cuộn kháng điện khi có ngắn mạch

H3
Như vậy kháng điện vừa chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
Giá trị dòng ngắn mạch sau cuộn kháng điện

H3
Bài 4:
Chọn cầu chảy để bảo vệ mạch điện 380 V cung cấp cho động cơ 20 kW; hệ số cos φ =0,8 hệ số mở máy kmm=5,5 điều kiện khởi động nhẹ, (α =2,5). Kiểm tra dây cáp đồng XLPE tiết diện 35 mm2 (dòng điện cho phép Icp=150 A) đặt trong ống thép (điều kiện bình thường).
Xét hai trường hợp: a, đường dây không cần bảo vệ quá tải; b, cần bảo vệ quá tải.
Giải:
Dòng điện định mức của động cơ

Xác định dòng khởi động của dây chảy

Vậy cần chọn cầu chảy loại ΠH2-250/II có dòng định mức là 100 A và dòng khởi động của dây chảy là 150 A (bảng 29.pl) [1].
Kiểm tra sự phù hợp của dây dẫn
a, Trường hợp không cần bảo vệ quá tải bội số kbv=0,33(bảng 13.pl.BT);
0,33.100=33<150 A
Vậy tiết diện dây dẫn đảm bảo điều kiện đốt nóng cho phép;

b, Trường hợp cần bảo vệ quá tải: kbv=1,25(bảng 13.pl.BT).
1,25.100=125 A<150
Tức là trong cả 2 trường hợp dây cáp được bảo vệ an toàn bởi cầu chảy đã chọn.
Bài 5:
Hãy chọn aptomat để bảo vệ mạch điện 380 V cung cấp cho nhóm động cơ gồm 2 máy 10; 3 máy 20 và một máy 33 kW; hệ số cos φ =0,8, hệ số mở máy kmm=4,5, điều kiện khởi động nặng nề, (α m=1,6) hệ số đồng thời bằng 0,9. Kiểm tra dây cáp đồng đồng tiết diện 70 mm2, có cách điện tẩm giấy dầu, đặt trong đất. (Icp=440A)
Giải:
Xác định dòng định mức của các động cơ

Tương tự cho các động cơ khác, kết quả ghi trong bảng sau
Dòng khởi động của aptomat xác định theo biểu thức

Chọn aptomat kiểu A31343 có dòng định mức 600 A, dòng khởi động của móc bảo vệ Ikđ=400 A (bảng 32.pl) [1].
Kiểm tra sự phù hợp của dây dẫn với cáp cách điện bằng giấy tra (bảng 13.pl.BT)
ta tìm được kbv=0,8. Với cáp đồng cách điện giấy tẩm dầu dòng điện cho phép là Icp=440 A
kbvIkđ=0,8.400=320 A<440A
Vậy đảm bảo yêu cầu bảo vệ đường cáp

Bài 6:
Tính toán bảo vệ rơle cho máy biến áp TMДH 10000/110 có công suất định mức Sn=10000 kVA, điện áp định mức là 115/22 kV, máy có bộ phận tự động điều chỉnh điện áp với Δ Udc=10%. Dòng điện ngắn mạch cực đại tại thanh cái phía thứ cấp (ngoài vùng bảo vệ) là Ikmax=1,34 kA. Tổ nối của máy biến áp là Y/Δ; hệ số tin cậy lấy bằng 1,25.
Giải:
Xác định dòng điện định mức ở hai phía của máy biến áp


Dựa vào dòng điện định mức ta chọn các máy biến dòng loại bảo hòa nhanh InI=100 và InII=300A, vậy tỷ số biến dòng sẽ là:
Chọn sơ đồ nối dây máy biến dòng vì sơ đồ nối dây của máy biến áp là Y/ Δ nên ta chọn sơ đồ nối các máy biến dòng phía sơ cấp nối theo hình tam giác (Δ), còn phía thứ cấp – theo hình sao đủ (Y), như vậy hệ số sơ đồ phía sơ cấp sẽ là
và phía thứ cấp là ksđ2=1
Giá trị dòng điện thứ cấp ở hai phía của máy biến áp ở chế độ định mức là
Sai số do sự chênh lệch dòng điện phía thứ cấp:


Xác định dòng điện không cân bằng:
IkcbMax=(ka.kc1si+s Δ Uđc+s2i)IkMax.ng.
Các máy biến dòng bảo hòa nhanh nên ka=1, các máy biến dòng ở 2 phía khác nhau nên kc1=1, sai số máy biến dòng si=0,1, như vậy
IkcbMax=(1.1.0,1+0,1+0,006).1340=276A
Dòng điện khởi động của bảo vệ
IkđB=ktc.IkcbMax=1,25.276=345A
Dòng điện khởi động của rơle
Chọn rơle EOCR-SS.06-2 (bảng 48.pl) [1] với dòng đặt là IđR=6A
Dòng khởi động thực tế của bảo vệ so lệch


Kiểm tra máy biến dòng theo điều kiện làm việc tin cậy của cuộn cắt:
I1BI=300 Icc=0,03.1340=40,2A;
Như vậy máy biến dòng đã chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho cuộn cắt.
Dòng ngắn mạch nhỏ nhất trong vùng bảo vệ là dòng ngắn mạch 2 pha trước thanh cái phía thứ cấp, trên thực tế giá trị này cũng bằng giá trị dòng ngắn mạch 2 pha ngoài vùng bảo vệ I(2)k2, do vậy độ nhạy của bảo vệ sẽ là
Vậy bảo vệ đảm bảo độ nhạy cần thiết.
Với số vòng dây của cuộn cân bằng là ωn =20. Chọn số vòng dây san bằng dòng điện thứ cấp:
Như vậy không cần thiết phải mắc thêm cuộn cân bằng.
Sơ đồ nối máy biến dòng và rơle được thể hiện trên hình vẽ 6
Bài 7:
Tính toán bảo vệ rơle cho máy phát có công suất định mức Sn=50 MVA, điện áp định mức là 6,3 kV, suất điện động trong hệ đơn vị tương đối là E* =1, điện trở siêu quá độ dọc trục x”d
Giải:
Xác định dòng điện định mức của máy phát

Dựa vào dòng điện định mức ta chọn các máy biến dòng boại bảo hòa nhanh InI=5000, vậy tỷ số biến dòng sẽ là:
Chọn sơ đồ nối dây máy biến dòng: ta chọn sơ đồ nối các máy biến dòng theo hình tam giác (Δ), như vậy hệ số sơ đồ phía sơ cấp sẽ là
Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha
Xác định dòng điện không cân bằng:
Ikcb= ka.kc1.Si.Ik.
Chọn sơ đồ mắc rơle với điện trở phụ nên ka=2, các máy biến dòng ở 2 phía chọn cùng loại nên kc1=0,5, sai số máy biến dòng si=0,1, như vậy
Ikcb=2.0,5.0,1.32730=3273A
Như vậy dòng IkcbDòng điện khởi động của rơle
Chọn rơle EOCR-SS.0.6-2 (bảng48.pl) [1] với dòng đặt là IđR=10A
Dòng khởi động thực tế của bảo vệ so lệch



Vậy bảo vệ đảm bảo độ nhạy cần thiết.