Bối cảnh và nhiệm vụ nghiên cứu

Trong hệ thống điện lực, lưới phân phối trung áp giữ vai trò trung gian quan trọng trong việc truyền tải điện năng từ các trạm biến áp trung gian 110/22 kV đến các phụ tải tiêu thụ hạ áp. Việc thiết kế và vận hành an toàn xuất tuyến trung áp đòi hỏi phải giải quyết đồng thời các bài toán kỹ thuật từ lựa chọn tiết diện dây dẫn, tính toán ngắn mạch, cho đến lựa chọn thiết bị đóng cắt và phối hợp bảo vệ rơle nhằm hạn chế tối đa thời gian gián đoạn cung cấp điện.

Đồ án môn học "Thiết kế xuất tuyến trung áp trên không 22 kV" được thực hiện bởi sinh viên Trịnh Nguyễn Nhật Tân dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phạm Đình Anh Khôi tại Bộ môn Hệ thống Điện, Khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM (học kỳ 212, hoàn thành ngày 16/05/2022). Nhiệm vụ kỹ thuật trọng tâm của đồ án được phân định thành các bước cụ thể:

  1. Xác định số liệu phụ tải và cấu hình xuất tuyến trung áp 22 kV xuất phát từ trạm biến áp 110/22 kV.
  2. Tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn cho phát tuyến chính và các nhánh rẽ dựa trên các tiêu chí dòng điện kinh tế, dòng cho phép lâu dài và độ sụt áp.
  3. Tính toán dòng ngắn mạch giải tích tại tất cả các nút trên tuyến chính và nhánh rẽ đối với bốn dạng sự cố cơ bản ($N^{(3)}, N^{(2)}, N^{(1,1)}, N^{(1)}$).
  4. Lựa chọn công suất máy biến áp phân phối 22/0.4 kV, thiết bị bảo vệ cầu chì tự rơi (FCO) cho máy biến áp và đầu các nhánh rẽ; kiểm tra phối hợp chọn lọc giữa các cấp cầu chì.
  5. Lựa chọn máy cắt điện, máy biến dòng điện (CT) và tính toán thông số chỉnh định cho các chức năng bảo vệ rơle quá dòng và chạm đất tại đầu xuất tuyến; kiểm tra phối hợp bảo vệ giữa rơle và FCO.
  6. Xây dựng mô hình hệ thống trên phần mềm chuyên dụng ETAP để mô phỏng kiểm chứng kết quả phân bố công suất, ngắn mạch và đặc tuyến phối hợp bảo vệ.

Đối tượng nghiên cứu là một xuất tuyến trung áp trên không 22 kV điển hình với tổng công suất truyền tải định mức $S_{bt,\max} = 8.8\text{ MVA}$, cung cấp điện cho các phụ tải loại 3 với thời gian sử dụng công suất cực đại $T_{\max} = 3000\text{ h/năm}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0.8$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán

Đồ án kết hợp giữa phương pháp giải tích truyền thống trong kỹ thuật hệ thống điện và phương pháp mô phỏng số trên máy tính.

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Lựa chọn dây dẫn: Áp dụng lý thuyết mật độ dòng điện kinh tế ($J_{kt}$) đối với phát tuyến chính mang tải lớn và hoạt động dài hạn ($F_{kt} = I_{bt,\max} / J_{kt}$), kết hợp điều kiện kiểm tra dòng phát nóng lâu dài ($I_{cp} K_1 K_2 K_3 \ge I_{cb,\max}$) và độ sụt áp giới hạn ($\Delta U% \le \Delta U_{cp}% = 5%$). Đối với các nhánh rẽ, phương pháp quy đổi phụ tải về cuối nhánh được áp dụng để xác định điện trở giới hạn $r_{0,tt}$ theo tiêu chí độ sụt áp cho phép.
  • Tính toán ngắn mạch: Ứng dụng phương pháp thành phần đối xứng để phân tích mạng điện ba pha không đối xứng thành ba hệ thống thứ tự thuận (TTT - $Z_1$), thứ tự nghịch (TTN - $Z_2$) và thứ tự không (TTK - $Z_0$). Dòng ngắn mạch được tính toán theo hệ đơn vị tương đối cơ bản với công suất cơ bản $S_{cb} = 100\text{ MVA}$, điện áp cơ bản $U_{cb1} = 110\text{ kV}$ và $U_{cb2} = 22\text{ kV}$.
  • Bảo vệ rơle và khí cụ điện: Áp dụng tiêu chuẩn IEC trong lựa chọn biến dòng bảo vệ (cấp chính xác 5P20) và phương trình đặc tuyến dòng - thời gian phụ thuộc cực dốc (Very Inverse - VI) theo tiêu chuẩn IEC 60255: $$t = \frac{13.5}{\left(\frac{I}{I_{kd}}\right) - 1} \cdot k_t$$ Kiểm tra điều kiện không bão hòa mạch từ của máy biến dòng thông qua so sánh điện áp từ hóa thứ cấp tính toán $V_e$ với điện áp từ hóa giới hạn $V_{e_gh}$.
  • Phối hợp bảo vệ thiết bị: Nguyên tắc chọn lọc theo thời gian giữa các thiết bị bảo vệ nối tiếp (FCO - FCO và Rơle - FCO), đảm bảo thời gian chênh lệch tác động $\Delta t$ tối thiểu đạt từ 0.2 s đến 0.3 s.

Nguồn dữ liệu và công cụ tính toán

  • Dữ liệu thông số thiết bị từ sổ tay tra cứu kỹ thuật và catalog nhà sản xuất: Dây nhôm lõi thép ACSR, máy biến áp phân phối Đông Anh, cầu chì tự rơi và dây chảy loại K của hãng CHANCE (Mỹ), máy cắt chân không HD4 - HPA24 của hãng ABB.
  • Công cụ mô phỏng: Phần mềm ETAP với các mô-đun Phân bố công suất (Load Flow - thuật toán Newton-Raphson), Phân tích ngắn mạch (Short-Circuit Analysis) và Phối hợp bảo vệ rơle (Star Protection & Coordination).

Thiết kế kỹ thuật và kiểm chứng mô phỏng

Mô hình lưới điện thiết kế bao gồm nguồn cấp từ hai hệ thống qua thanh cái 110 kV, truyền tải qua máy biến áp ba cuộn dây 110/22 kV đưa vào thanh cái 22 kV. Tuyến đường dây chính gồm 5 đoạn (từ nút 1 đến nút 6) và 4 nhánh rẽ cấp điện cho các máy biến áp phân phối 22/0.4 kV.

Phân đoạn / Thiết bị Quy cách & Chủng loại Thông số kỹ thuật chính
Phát tuyến chính Dây nhôm lõi thép ACSR - 185 $r_0 = 0.17,\Omega/\text{km}$; $x_0 = 0.3665,\Omega/\text{km}$; $I_{cp} = 510\text{ A}$
Các nhánh rẽ Dây nhôm lõi thép ACSR - 16 $r_0 = 1.8,\Omega/\text{km}$; $x_0 = 0.4048,\Omega/\text{km}$; $I_{cp} = 105\text{ A}$
Máy cắt đầu tuyến ABB HD4 – HPA24 $U_{dm} = 24\text{ kV}$; $I_{dm} = 1250\text{ A}$; $I_{N\max} = 63\text{ kA}$
Biến dòng điện (CT) Máy biến dòng 15VA 5P20 Tỉ số biến dòng $n_{BI} = 500:1$; $V_{e_gh} = 416\text{ V}$
Cầu chì tự rơi (FCO) CHANCE C710 – 211PB $U_{dm} = 27\text{ kV}$; $I_{dm} = 100\text{ A}$; $I_{cắt} = 8\text{ kA}$
Dây chảy FCO Dây chì loại K hãng CHANCE Cấp bảo vệ nhánh: 100K – 200K; Bảo vệ MBA: 10K – 50K

Hệ thống được lập trình và mô phỏng trên phần mềm ETAP nhằm đối chiếu với các kết quả giải tích, đảm bảo các phần tử vận hành ổn định trong chế độ xác lập và ngắt sự cố chọn lọc khi xảy ra ngắn mạch.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Các số liệu và giả thuyết ban đầu

Chương 1 thiết lập các thông số đầu vào của hệ thống nguồn và sơ đồ phân bố phụ tải:

  • Hệ thống 1: Công suất ngắn mạch ba pha $S_N^{(3)} = 2390\text{ MVA}$, ngắn mạch một pha $S_N^{(1)} = 2080\text{ MVA}$, tổng trở đường dây 110 kV $Z_1 = 1.45%,\Omega/\text{km}$.
  • Hệ thống 2: Công suất ngắn mạch ba pha $S_N^{(3)} = 2510\text{ MVA}$, ngắn mạch một pha $S_N^{(1)} = 2330\text{ MVA}$.
  • Máy biến áp trạm 110/22 kV có công suất định mức $S_{MBA} = 63\text{ MVA}$, các thông số điện áp ngắn mạch thành phần $%U_C, %U_T, %U_H$.
  • Xuất tuyến 22 kV cung cấp cho phụ tải loại 3 có tổng công suất làm việc cực đại $S_{bt,\max} = 8.8\text{ MVA}$, chia thành phát tuyến chính từ nút 1 đến nút 6 và 4 tuyến nhánh (Nhánh 2, Nhánh 3, Nhánh 4, Nhánh 5) mang các trạm biến áp hạ áp 22/0.4 kV.

Chương 2: Tính toán chọn dây dẫn cho xuất tuyến trung áp

Chương 2 thực hiện tính toán lựa chọn tiết diện dây dẫn và kiểm tra các tiêu chuẩn vận hành:

  • Phát tuyến chính: Dòng điện làm việc cực đại $I_{bt,\max} = 230.9401\text{ A}$. Với $T_{\max} = 3000\text{ h/năm}$, tra mật độ dòng kinh tế $J_{kt} = 1.3\text{ A/mm}^2$, tính toán tiết diện kinh tế $F_{kt} = 177.65\text{ mm}^2$. Lựa chọn dây trần lõi thép ACSR - 185 ($r_0 = 0.17,\Omega/\text{km}, I_{cp} = 510\text{ A}$). Kiểm tra dòng cho phép hiệu chỉnh đạt $I_{cp} K_1 K_2 K_3 \ge I_{cb,\max}$. Độ sụt áp tích lũy lớn nhất trên toàn phát tuyến chính từ nút 1 đến nút 6 là $\Delta U% = 1.2301% < 5%$.
  • Các nhánh rẽ: Tính toán quy đổi phụ tải và xác định điện trở tính toán giới hạn $r_{0,tt}$. Nhánh có yêu cầu khắt khe nhất là Nhánh 5 với $r_{0,tt} = 2.6073,\Omega/\text{km}$. Lựa chọn thống nhất dây ACSR - 16 ($r_0 = 1.8,\Omega/\text{km}, I_{cp} = 105\text{ A}$) cho tất cả các nhánh.
  • Kiểm chứng bằng ETAP: Kết quả phân bố công suất bằng phương pháp Newton - Raphson trên ETAP cho thấy sai số về độ sụt áp so với tính toán giải tích đều dưới 1%.
Phân đoạn Độ sụt áp giải tích (%) Độ sụt áp ETAP (%)
Đoạn 1 – 2 0.4575 0.4600
Đoạn 2 – 3 0.3199 0.3200
Đoạn 3 – 4 0.2227 0.2200
Đoạn 4 – 5 0.1714 0.1700
Đoạn 5 – 6 0.0586 0.0600
Cuối nhánh 2 1.0000 1.0100
Cuối nhánh 3 1.1558 1.1700
Cuối nhánh 4 1.1685 1.1900
Cuối nhánh 5 1.3011 1.3200

Chương 3: Tính toán ngắn mạch xuất tuyến trung áp

Chương 3 tính toán tổng trở các chuỗi thứ tự thuận, nghịch, không và xác định dòng ngắn mạch tại tất cả các nút:

  • Thiết lập mạng điện thay thế TTT, TTN, TTK quy đổi về cấp điện áp 22 kV với dòng cơ bản $I_{cb,ha} = 2624.6243\text{ A}$ và tổng trở cơ bản $Z_{cb,ha} = 4.84,\Omega$.
  • Tính toán dòng ngắn mạch giải tích tại các nút trên phát tuyến chính (Nút 2 đến Nút 6) và các nút nhánh (2.1 đến 5.2) đối với 4 dạng sự cố:
    • Ngắn mạch 3 pha đối xứng $N^{(3)}$.
    • Ngắn mạch 2 pha không chạm đất $N^{(2)}$.
    • Ngắn mạch 2 pha chạm đất $N^{(1,1)}$ (tính cả dòng pha $I_N^{(1,1)}$ và dòng không cân bằng $3I_0^{(1,1)}$).
    • Ngắn mạch 1 pha chạm đất $N^{(1)}$.
Vị trí nút $N^{(3)}$ (kA) $N^{(2)}$ (kA) $I_N^{(1,1)}$ (kA) $3I_0^{(1,1)}$ (kA) $N^{(1)}$ (kA)
Nút 2 7.498 6.494 8.041 8.380 7.978
Nút 3 5.842 5.060 6.012 5.753 5.787
Nút 4 4.675 4.049 4.639 4.148 4.364
Nút 5 3.978 3.445 3.843 3.250 3.551
Nút 6 3.619 3.134 3.450 2.818 3.149
  • Đối chiếu với mô phỏng ngắn mạch trên phần mềm ETAP cho thấy kết quả trùng khớp cao với sai số dưới 1%, xác nhận tính chính xác của mô hình tổng trở giải tích.

Chương 4: Chọn thiết bị bảo vệ xuất tuyến trung áp

Chương 4 thực hiện lựa chọn và phối hợp thiết bị bảo vệ cục bộ:

  • Lựa chọn máy biến áp phân phối: Chọn máy biến áp 2 cấp điện áp Đông Anh (22/0.4 kV) có công suất định mức từ 0.25 MVA đến 0.4 MVA thỏa mãn điều kiện $S_{MBA} \ge S_{phụ_tải_\max}$.
  • Lựa chọn bộ chì FCO: Chọn FCO hãng CHANCE (Mỹ) mã C710 – 211PB ($U_{dm} = 27\text{ kV}, I_{dm} = 100\text{ A}, I_{cắt} = 8\text{ kA}$) cho các vị trí nút máy biến áp và đầu các nhánh rẽ.
  • Lựa chọn và phối hợp dây chì loại K:
    • Dây chì bảo vệ máy biến áp: Nút 2.1 (MBA 0.25 MVA) chọn dây 10K; Nút 3.2 (MBA 0.32 MVA) chọn dây 15K; Nút 4.2 chọn dây 20K; Nút 5.2 chọn dây 50K.
    • Dây chì FCO đầu nhánh: Nhánh 2 chọn 200K; Nhánh 3, Nhánh 4, Nhánh 5 chọn 100K.
  • Kiểm tra phối hợp FCO - FCO trên ETAP: Kiểm tra thời gian tác động tổng thể (TCT) của dây chì bảo vệ MBA và thời gian nóng chảy tối thiểu (MMT) của dây chì đầu nhánh. Tại mọi dạng sự cố $N^{(3)}, N^{(2)}, N^{(1,1)}, N^{(1)}$, tỷ lệ phối hợp thời gian đều thỏa mãn tiêu chuẩn, đảm bảo FCO phía máy biến áp cắt trước FCO đầu nhánh.

Chương 5: Tính toán thông số cài đặt rơle cho máy cắt đầu xuất tuyến trung áp

Chương 5 hoàn thiện cấu hình máy cắt, biến dòng và tính toán chỉnh định rơle số:

  • Chọn máy cắt: Chọn máy cắt chân không ABB HD4 – HPA24 ($U_{dm} = 24\text{ kV}, I_{dm} = 1250\text{ A}, I_{N\max} = 63\text{ kA}$). Kiểm tra điều kiện ổn định động với dòng xung kích cực đại $i_{xk} = 46.0188\text{ kA} < 63\text{ kA}$.
  • Chọn biến dòng điện (CT): Chọn CT tỉ số $n_{BI} = 500:1$, công suất 15 VA, cấp chính xác 5P20. Điện áp từ hóa tính toán trong các trường hợp sự cố lớn nhất ($V_e = 371.02\text{ V}$ khi ngắn mạch 3 pha và $V_e = 377.11\text{ V}$ khi ngắn mạch 1 pha) đều nhỏ hơn ngưỡng giới hạn $V_{e_gh} = 416\text{ V}$, đảm bảo biến dòng không bị bão hòa.
  • Cài đặt thông số rơle tại thanh cái 22 kV:
    • Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (BV50): Dòng khởi động sơ cấp $I_{kd} = 9500\text{ A}$ (thứ cấp $I>> = 19\text{ A}$), thời gian tác động $t>> = 0\text{ s}$.
    • Bảo vệ quá dòng cực đại có thời gian (BV51): Dòng khởi động sơ cấp $I_{kd} = 835\text{ A}$ (thứ cấp $I> = 1.67\text{ A}$), hệ số độ nhạy $K_{nh} = 4.498 \ge 1.2$. Đặc tuyến Very Inverse với hệ số thời gian $k_t = 0.13$.
    • Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh (BV50N): Dòng khởi động sơ cấp $I_{kd} = 10475\text{ A}$ (thứ cấp $I_0>> = 20.95\text{ A}$), thời gian tác động $t_0>> = 0\text{ s}$.
    • Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không có thời gian (BV51N): Dòng khởi động sơ cấp $I_{kd} = 95\text{ A}$ (thứ cấp $I_0> = 0.19\text{ A}$), hệ số độ nhạy $K_{nh} = 29.8 \ge 1.2$. Đặc tuyến Very Inverse với hệ số thời gian $k_t = 0.45$.
  • Phối hợp bảo vệ Rơle - FCO: Kiểm tra thời gian tác động giữa rơle 51/51N và FCO đầu nhánh qua ETAP ghi nhận khoảng trễ thời gian $\Delta t \ge 0.253\text{ s}$, đảm bảo FCO nhánh cô lập sự cố trước khi rơle đầu tuyến gửi lệnh cắt máy cắt.

Chương 6: Kiểm tra bảo vệ xuất tuyến trung áp sử dụng phần mềm ETAP

Chương 6 tổng hợp toàn bộ các phần tử lưới điện vào sơ đồ mô phỏng hoàn chỉnh trong ETAP:

  • Khai báo đầy đủ nguồn điện 110 kV, máy biến áp 3 cuộn dây, đường dây trung áp, phụ tải, máy biến áp phân phối, máy cắt, CT, rơle số và FCO.
  • Chạy bài toán trào lưu công suất và ngắn mạch toàn diện, ghi nhận kết quả điện áp xác lập và dòng sự cố trên mô hình toàn diện.
  • Nhận xét về độ sụt áp cuối tuyến: Khi mô hình hóa chi tiết tất cả tổng trở của thiết bị đo lường và đóng cắt, độ sụt áp tại cuối các phụ tải có giá trị tăng nhẹ so với tính toán sơ bộ đường dây trần. Tác giả đề xuất biện pháp kỹ thuật là điều chỉnh nấc phân áp của máy biến áp phân phối để đảm bảo điện áp vận hành định mức cho hộ tiêu thụ.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã xây dựng hoàn chỉnh một phương án thiết kế kỹ thuật chi tiết cho xuất tuyến trung áp trên không 22 kV, kết hợp chặt chẽ giữa tính toán lý thuyết và mô phỏng thực nghiệm:

Hạng mục thiết kế Kết quả tính toán giải tích Thông số thiết bị / Cài đặt được chọn
Dây dẫn tuyến chính $F_{kt} = 177.65\text{ mm}^2, \Delta U% = 1.23%$ ACSR - 185 ($I_{cp} = 510\text{ A}$)
Dây dẫn nhánh rẽ $r_{0,tt} = 2.6073,\Omega/\text{km}, \Delta U% \le 1.30%$ ACSR - 16 ($I_{cp} = 105\text{ A}$)
Máy cắt đầu tuyến $I_{lv,\max} = 230.94\text{ A}, i_{xk} = 46.02\text{ kA}$ ABB HD4 - HPA24 (1250 A, 63 kA)
Biến dòng điện $I_{cb} = 323.32\text{ A}, V_e \le 377.11\text{ V}$ CT 500:1, 15VA 5P20 ($V_{e_gh} = 416\text{ V}$)
Rơle BV50 / BV50N $I_{kd} = 9500\text{ A} / 10475\text{ A}$ $I>> = 19\text{ A}; I_0>> = 20.95\text{ A}; t = 0\text{ s}$
Rơle BV51 / BV51N $I_{kd} = 835\text{ A} / 95\text{ A}$ $I> = 1.67\text{ A} (k_t = 0.13); I_0> = 0.19\text{ A} (k_t = 0.45)$
Dây chảy FCO nhánh Theo $I_{cb_nhánh}$ và chọn lọc bảo vệ Nhánh 2: 200K; Nhánh 3, 4, 5: 100K

Đóng góp chính của tài liệu là cung cấp quy trình tính toán phối hợp bảo vệ hoàn chỉnh nhiều cấp (Cầu chì MBA $\rightarrow$ Cầu chì đầu nhánh $\rightarrow$ Rơle máy cắt đầu nguồn) trên cơ sở đặc tính Very Inverse (IEC 60255), có sự kiểm chứng đối sánh chi tiết bằng phần mềm ETAP với mức sai số giải tích dưới 1%.

Hạn chế và hướng phát triển

  • Hạn chế:
    • Tính toán sụt áp ban đầu ở Chương 2 được thực hiện trên giả định điện áp tại các nút luôn giữ mức định mức 22 kV và chỉ xét đến tổng trở đường dây, chưa tính đến tổng trở nội tại của khí cụ đo lường và đóng cắt.
    • Mô hình nghiên cứu giới hạn ở xuất tuyến hình tia cung cấp cho phụ tải loại 3, chưa xét đến các cấu hình mạch vòng kín hoặc mạch hở có nguồn cấp dự phòng linh hoạt.
  • Hướng phát triển:
    • Mở rộng tính toán điều chỉnh nấc phân áp chi tiết của máy biến áp phân phối để tối ưu hóa biểu đồ điện áp theo các chế độ phụ tải cực đại và cực tiểu.
    • Nghiên cứu ứng dụng các thiết bị tự động hóa lưới điện phân phối như máy cắt tự đóng lại (Recloser) và dao cắt phân đoạn có tải (LBS) để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp và hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Điện làm đồ án môn học Lưới điện, Thiết kế bảo vệ rơle trong mạng điện phân phối hoặc chuẩn bị làm luận văn tốt nghiệp.
  • Kỹ sư thiết kế và vận hành hệ thống điện phân phối cần tài liệu mẫu về quy trình phối hợp thời gian TCC (Time-Current Characteristic) giữa FCO và rơle số.
  • Người học và nghiên cứu sử dụng phần mềm ETAP trong việc xây dựng sơ đồ đơn tuyến, mô phỏng trào lưu công suất, tính ngắn mạch và cấu hình rơle bảo vệ.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao phát tuyến chính và các nhánh rẽ lại áp dụng hai tiêu chí chọn dây dẫn khác nhau?

Phát tuyến chính mang công suất lớn nhất và truyền tải điện liên tục dài hạn ($T_{\max} = 3000\text{ h/năm}$) nên được chọn theo mật độ dòng điện kinh tế ($J_{kt}$) nhằm tối thiểu hóa tổn thất điện năng và chi phí vận hành. Ngược lại, các nhánh rẽ cung cấp điện trực tiếp đến các trạm biến áp hạ áp nên được chọn theo tiêu chí sụt áp cho phép ($\Delta U_{cp}% = 5%$) để đảm bảo điện áp cấp cho thiết bị tiêu thụ luôn nằm trong giới hạn cho phép.

2. Tiêu chuẩn chọn biến dòng điện (CT) cho rơle đầu tuyến là gì và làm thế nào để đảm bảo biến dòng không bị bão hòa?

Biến dòng được chọn theo tiêu chuẩn IEC với tỉ số $n_{BI} = 500:1$, công suất định mức 15 VA và cấp chính xác 5P20 (sai số 5% ở dòng gấp 20 lần định mức). Để chống bão hòa mạch từ khi xảy ra sự cố ngắn mạch lớn nhất tại đầu tuyến ($N^{(3)}$ và $N^{(1)}$), điện áp từ hóa thứ cấp tính toán ($V_e = 371.02\text{ V}$ và $377.11\text{ V}$) phải nhỏ hơn điện áp từ hóa giới hạn của máy biến dòng ($V_{e_gh} = 416\text{ V}$).

3. Tại sao lại chọn đặc tuyến Very Inverse (VI) cho các chức năng bảo vệ 51 và 51N của rơle?

Vì đặc tính thời gian - dòng điện (TCT) của các cầu chì tự rơi (FCO) đầu nhánh rất dốc, nên rơle bảo vệ quá dòng có thời gian ở đầu nguồn cần được cài đặt đặc tuyến Very Inverse (theo chuẩn IEC 60255) để đường cong tác động của rơle có độ dốc tương thích với FCO, tạo ra khoảng cách thời gian chọn lọc an toàn ($\Delta t \ge 0.2 - 0.3\text{ s}$) trên toàn bộ dải dòng ngắn mạch.

4. Kết quả kiểm tra phối hợp bảo vệ giữa FCO máy biến áp và FCO đầu nhánh trên ETAP cho thấy điều gì?

Kết quả kiểm tra đặc tuyến thời gian nóng chảy nhỏ nhất (MMT) và thời gian cắt toàn phần (TCT) cho thấy đường đặc tính của FCO máy biến áp (dây chì 10K - 50K) luôn nằm hoàn toàn phía dưới đường đặc tính của FCO đầu nhánh (dây chì 100K - 200K) khi xảy ra các dạng sự cố ngắn mạch sau FCO máy biến áp, chứng minh bảo vệ tác động hoàn toàn chọn lọc.

Kết luận

Đồ án môn học của tác giả Trịnh Nguyễn Nhật Tân đã giải quyết hoàn chỉnh các nội dung thiết kế kỹ thuật cho một xuất tuyến trung áp trên không 22 kV từ khâu chọn dây dẫn, phân tích ngắn mạch đến tính toán cài đặt thiết bị bảo vệ. Việc kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp giải tích và mô phỏng trên phần mềm ETAP đã kiểm chứng tính chính xác của các kết quả tính toán với sai số dưới 1%. Đây là công trình thực hành kỹ thuật bài bản, cung cấp tài liệu tham khảo có giá trị cao cho công tác đào tạo và thiết kế mạng điện phân phối trung áp.