Đồ án bảo vệ rơle cho trạm biến áp và đường dây
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.95 MB, 104 trang )
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 1
Phần I. THIẾT KẾ BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƢỜNG DÂY
CHƢƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ – THÔNG SỐ CHÍNH
1.1. MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG
Trạm biến áp được bảo vệ gồm hai máy biến áp ba dây quấn B1 và B2 được mắc song
song với nhau. Hai máy biến áp này được cung cấp từ hai nguồn của HTĐ1 và HTĐ2. Hệ
thống điện HTĐ1 cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây D1, hệ
thống điện HTĐ2 cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây D2.
Phía trung và hạ áp của trạm có điện áp 110kV và 35kV để đưa đến các phụ tải.
HTĐ1
HTĐ2
220kV
35kV
110kV
D1
D2
B1
B2
Hình 1.1.Sơ đồ nguyên lý của trạm biến áp
1.2. THÔNG SỐ CHÍNH
1.2.1. Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2: có trung tính nối đất
1. Hệ thống điện HTĐ1:
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: S
1Nmax
= 1750 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: S
1Nmin
= 0,9S
1Nmax
Điện kháng thứ tự không: X
0H1
= 1,5X
1H1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 2
2. Hệ thống điện HTĐ2:
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: S
2Nmax
= 1680 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: S
2Nmin
= 0,8S
2Nmax
Điện kháng thứ tự không: X
0H2
= 1,2X
1H2
1.2.2. Đường dây D1, D2:
1.Đường dây D1:
Chiều dài đường dây: L
1
= 75 km
Điện kháng thứ tự thuận : X
11
= 0,409
Điện kháng thứ tự không: X
0D1
= 2X
1D1
2. Đường dây D2:
Chiều dài đường dây: L
2
= 80 km
Điện kháng đường dây: X
12
= 0,401
Điện kháng thứ tự không: X
0D2
= 2X
1D2
1.2.3. Máy biến áp
Công suất danh định của mỗi máy biến áp:S
dđ
= 2x63 MVA
Cấp điện áp 220/110/35 kV
Điện áp ngắn mạch phần trăm của các cuộn dây
I – II = 18%
U
k
% : I – III = 10,5%
II – III = 8%
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 3
CHƢƠNG 2: TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE
Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau, pha chập đất (hay chập dây trung
tính). Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định các trị số dòng
điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đối tượng được bảo vệ để cài đặt và chỉnh định các thông
số của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhạy của chúng.
2.1. MỤC ĐÍCH TÍNH NGẮN MẠCH:
Tính ngắn mạch tại các vị trí trên sơ đồ nhằm tìm ra dòng ngắn mạch Max và Min
đi qua vị trí đặt bảo vệ phục vụ việc chỉnh định và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ.
Để tìm dòng ngắn mạch chạy qua các BI phục vụ cho bảo vệ ta phải xét 2 chế độ:
Chế độ max: Điều kiện hệ thống điện ở chế độ max và điện kháng ở chế độ min,
từ điều kiện đó trong chế độ max ta xét trường hợp:
+ Hệ thống max với 2 máy biến áp vận hành song song.
+ Hệ thống max với 1 máy biến áp vận hành độc lập.
Ở chế độ này ta đi xét 3 dạng ngắn mạch đó là: N
(3)
, N
(1,1)
, N
(1)
.
Chế độ min:
Điều kiện ngược lại so với chế độ max. Tức là hệ thống điện ở chế độ min, điện
kháng của hệ thống max. Ta xét các trường hợp:
+ Hệ thống Min với 2 máy biến áp vận hành song song.
+ Hệ thống Min với 1 máy biến áp vận hành độc lập.
Trong chế độ này ta chỉ xét 3 dạng ngắn mạch đó là: N
(2)
, N
(1,1)
, N
(1)
.
2.2. CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN.
+ Các máy phát điện đồng bộ không có dao động công suất: nghĩa là góc lệch pha
giữa sức từ động của các máy phát điện giữ nguyên không đổi trong quá trình ngắn mạch.
Nếu góc lệch pha giữa sức điện động của các máy phát điện tăng lên thì dòng trong nhánh
sự cố giảm xuống, sử dụng giả thiết này sẽ làm cho việc tính toán đơn giản hơn và trị số
dòng điện tại chỗ ngắn mạch là lớn nhất. Giả thiết này không gây sai số lớn, nhất là khi
tính toán trong giai đoạn đầu của quá trình quá độ (0,1
0,2 sec).
+ Bỏ qua các phụ tải.
+ Mạch từ không bão hòa, nghĩa là mạch có quan hệ tuyến tính: giả thiết này sẽ
làm cho phương pháp phân tích và tính toán ngắn mạch đơn giản hơn rất nhiều, vì mạch
điện trở thành tuyến tính và có thể dùng nguyên lý xếp chồng để phân tích quá trình.
+ Bỏ qua điện trở tác dụng: nghĩa là sơ đồ tính toán có tính chất thuần kháng. Giả
thiết này dùng được khi ngắn mạch xảy ra ở các bộ phận điện áp cao, ngoại trừ khi bắt
buộc phải xét đến điện trở của hồ quang điện tại chỗ ngắn mạch hoặc khi tính toán ngắn
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 4
mạch trên đường dây cáp dài hay đường dây trên không tiết diện bé. Ngoài ra lúc tính
hằng số thời gian tắt dần của dòng điện không chu kỳ cũng cần phải tính đến điện trở tác
dụng.
+ Bỏ qua thành phần điện dung dây dẫn – đất: giả thiết này không gây sai số lớn,
ngoại trừ trường hợp tính toán đường dây cao áp tải điện đi cực xa thì mới xét đến dung
dẫn của đường dây.
+ Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp.
+ Hệ thống điện ba pha lúc bình thường là đối xứng: sự mất đối xứng chỉ xảy ra
đối với từng phần tử riêng biệt khi nó bị hư hỏng.
Việc tính toán ngắn mạch được thực hiện trong hệ đơn vị tương đối.
2.3. VỊ TRÍ ĐẶT BẢO VỆ VÀ CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH
HTĐ1
HTĐ2
220kV
35kV
110kV
BI1
BI2
BI3
BI4
BI5
N1
N1’
N2
N2’
N3
N3’
D1
D2
B1
B2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 5
2.4. CHỌN CÁC ĐẠI LƢỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH THÔNG SỐ CÁC PHẦN
TỬ
Ta chọn S
cb
= S
dđB
= 63 MVA
U
cb
= U
tb
(điện áp trung bình của từng cấp)
- U
cb1
=220 (kV)
- U
cb2
=110 (kV)
- U
cb3
=35 (kV)
cb
cb1
cb1
S
63
I = = 0,165( )
3.U 3.220
kA
cb
cb2
cb2
S
63
I = = 0,331( )
3.U 3.110
kA
cb
cb3
cb3
S
63
I = = 1,039( )
3.U 3.35
kA
2.4.1. Thông số các phần tử:
a, Hệ thống điện :
Hệ thống điện 1:
Chế độ Max:
S
1Nmax
= 1750 MVA
1 1max 2 1max
1 max
63
0,036
1750
cb
HH
N
S
XX
S
0 1max 1 1max
1,5 1,5.0,036 0,054
HH
XX
Chế độ Min:
S
1Nmin
= 0,9S
1Nmax
= 0,9.1750 = 1575 MVA
1 1min 2 1min
1 min
63
0,04
1575
cb
HH
N
S
XX
S
0 1min 1 1min
1,5. 1,5.0,04 0,06
HH
XX
Hệ thống điện 2:
Chế độ Max:
S
2Nmax
= 1680 MVA
1 2max 2 2max
2 max
63
0,038
1680
cb
HH
N
S
XX
S
0 2max 1 2max
1,2 1,2.0,038 0,05
HH
XX
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 6
Chế độ Min:
S
2Nmin
= 0,8S
2Nmax
= 0,8.1680 = 1344 MVA
1 2min 2 2min
2 min
63
0,047
1344
cb
HH
N
S
XX
S
0 2min 1 2min
1,2. 1,2.0,047 0,056
HH
XX
b, Đường dây :
Đường dây D1:
1 1 2 1 1 1
22
63
. . 0,409.75. 0,04
220
cb
DD
cb
S
X X X L
U
0 1 1 1
2. 2.0,04 0,08
DD
XX
Đường dây D2:
1 2 2 2 2 2
22
63
. . 0,401.80. 0,042
220
cb
DD
cb
S
X X X L
U
0 2 1 2
2. 2.0,042 0,084
DD
XX
c, Máy biến áp
Điện áp ngắn mạch U
K
% của máy biến áp
10,5%
CT
N
U
18%
CH
N
U
8%
TH
N
U
11
% ( ) (10,5 18 8) 10,25
22
C C T C H T H
N N N N
U U U U
11
% ( ) (10,5 8 18) 0,25
22
T C T T H C H
N N N N
U U U U
11
% ( ) (18 8 10,5) 7,75
22
H C H T H C T
N N N N
U U U U
Điện kháng các cuộn dây máy biến áp:
C
U%
10,25 63
X . . =0,103
100 100 63
C
N cb
dm
S
S
U%
0,25 63
X . . =0
100 100 63
T
N cb
T
dm
S
S
U%
7,75 63
X . . =0,078
100 100 63
H
N cb
H
dm
S
S
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 7
2.4.2. sơ đồ thay thế.
a, Sơ đồ thứ tự thuận:
X
1ht1
X
1D1
Xc X
T
X
1ht2
X
1D2
X
C
X
T
X
H
X
H
E
E
b, Sơ đồ thứ tự nghịch:
X
2ht1
X
2D1
Xc X
T
X
2ht2
X
2D2
X
C
X
T
X
H
X
H
b, Sơ đồ thứ tự không:
X
0ht1
X
0D1
Xc X
T
X
0ht2
X
0D2
X
C
X
T
X
H
X
H
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 8
2.5. CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN.
Tính toán dòng ngắn mạch trong chế độ cực đại và chế độ cực tiểu bao gồm 4 sơ
đồ:
Sơ đồ 1 : S
Nmax
; 1 máy biến áp làm việc
Sơ đồ 2 : S
Nmax
; 2 máy biến áp làm việc
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N
(3)
, N
(1,1)
; N
(1)
Sơ đồ 3 : S
Nmin
; 1 máy biến áp làm việc
Sơ đồ 4 : S
Nmin
; 2 máy biến áp làm việc
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N
(2)
, N
(1,1)
; N
(1)
2.5.1. Sơ đồ 1: S
Nmax
, 1 máy biến áp làm việc.
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N
(3)
, N
(1,1)
; N
(1)
1. Ngắn mạch phía 220kV (điểm ngắn mạch N1)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
X
1ht1
X
1D1
X
1ht2
X
1D2
E
E
X
1∑
E
N1
N1
N1
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
X
2ht1
X
2D1
X
2ht2
X
2D2
X
2∑
N1
N1
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
X
0ht1
X
0D1
Xc
X
0ht2
X
0D2
X
H
U
0
X
0H
X
0B
U
0
X
0∑
U
0
N1
N1
N1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 9
1 1 1 2 1 1 1 2
12
1 1 1 2 1 1 1 2
12
0 1 0 2 0 1 0 2
0
0 1 0 2 0 1 0 2
0B C
0,04.0,042 0,036.0,038
0,04 0,042 0,036 0,038
0,039
0,08.0,084 0,054.0,046
0,025
0,08 0,084 0,054 0,046
X X
D D H H
D D H H
D D H H
H
D D H H
X X X X
XX
X X X X
XX
X X X X
X
X X X X
H
0 . 0
0
00
X 0,103 0,078 0,181
0,025.0,181
0,022
0,025 0,181
HB
HB
XX
X
XX
a. Ngắn mạch 3 pha N
(3)
:
1
1
1
25,641
0,039
N
E
II
X
Điểm N1: không có dòng qua các BI.
Điểm N1’: I
BI1
=I
N
=25,641
Dòng qua các BI khác bằng không.
b. Ngắn mạch 2 pha chạm đất N
(1,1)
:
Điện kháng phụ:
20
20
.
0,039.0,022
0,014
0,039 0,022
XX
X
XX
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
1
1
1
18,868
0,039 0,014
E
I
XX
0
21
20
0,022
. 18,868. 6,805
0,039 0,022
X
II
XX
2
01
20
0,039
. 18,868. 12,063
0,039 0,022
X
II
XX
Điện áp thứ thự không tại chỗ ngắn mạch:
U
0N
=
1
.IX
= -(18,868).0,014 = 0,264
Phân bố dòng I
0
:
0
0
0
0,264
10,56
0,025
N
H
H
U
I
X
0
0
0
0,264
1,459
0,181
N
B
B
U
I
X
Điểm N1:
I
BI1
= I
0B
=-1,459
I
BI4
= 3.I
0B
= 3.( -1,459) = -4,377
Dòng qua các BI khác bằng không.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 10
Điểm N1’:
2
1 1 1 2 1 0 1
BI BI BI BI
I a I a I I
1 1 2 0
1 3 1 3
2 2 2 2
BI H
I j I j I I
1
1 3 1 3
.18,868 . 6,805 10,56
2 2 2 2
BI
I j j
1
16,592 22,233
BI
Ij
22
1
16,952 22,233 27,958
BI
I
I
BI4
= 3I
0B
= 3.(-1,459) = -4,377
Dòng qua các BI khác bằng không.
c, Ngắn mạch 1 pha N
(1)
:
Điện kháng phụ :
20
0,039 0,022X X X
= 0,061
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
1 2 0
1
1
0,039 0,061
E
I I I
XX
= 10
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
0 0 0
. 10.0,022 0,22
N
U I X
Phân bố dòng I
0
:
0
0
0
0,22
8,8
0,025
N
H
H
U
I
X
0
0
0
0,22
1,215
0,181
N
B
B
U
I
X
Điểm N1:
I
BI1
= I
0B
=1,215
I
BI4
= 3.I
0B
= 3.(1,215) = 3,645
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N1’:
I
BI1
= I
1BI1
+ I
2BI1
+I
0BI1
=
1
2I
+I
0H
=2.10+8,8 = 28,8
I
BI4
= 3,645
Dòng qua các BI khác bằng không.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 11
2. Ngắn mạch phía 110kV:
Sơ đồ thay thê thứ tự thuận :
X
1∑ (N1)
X
C
X
T
E
N3
X
1∑
E
N3
Sơ đồ thay thê thứ tự nghịch:
X
2∑ (N1)
X
C
X
T
N3
X
2∑
N3
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
U
0
X
0∑
N3
X
T
X
H
N3
I
0∑
U
0
2 1 1 ( 1)
0
0,039 0,103 0,142
0,078
NC
H
X X X X
XX
a, Ngắn mạch 3 pha N
(3)
:
1
1
1
7,042
0,142
N
E
II
X
Điểm N3:
I
BI1
=I
BI3
= I
N
= 7,042
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N3’:
I
BI1
= I
N
= 7,042
Dòng qua các BI khác bằng không.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 12
b. Ngắn mạch 2 pha chạm đất N
(1,1)
:
Điện kháng phụ:
20
20
.
0,142.0,078
0,05
0,142 0,078
XX
X
XX
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
1
1
1
5,208
0,142 0,05
E
I
XX
0
21
20
0,078
. 5,208. 1,846
0,142 0,078
X
II
XX
2
01
20
0,142
. 5,208. 3,362
0,142 0,078
X
II
XX
Điện áp thứ thự không tại chỗ ngắn mạch:
U
0N
=
00
.IX
= -(-3,362).0,078 = 0,26
Điểm N3:
2
BI1 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
I a .I a. I I
BI1 1 2 OH
1 3 1 3
I j .I j .I I
2 2 2 2
1
1 3 1 3
.5,208 . 1,846
2 2 2 2
BI
I j j
1
1,681 6,109
BI
Ij
22
1
1,681 6,109 6,336
BI
I
2
3 1 1 2 1 0 1
BI BI BI BI
I a I a I I
3 1 2 0
1 3 1 3
2 2 2 2
BI
I j I j I I
3
1 3 1 3
.5,208 . 1,846 3,362
2 2 2 2
BI
I j j
3
5,043 6,109
BI
Ij
22
3
5,043 6,109 7,922
BI
I
I
BI4
= 0
50
3 3. 3,362 10,086
BI
II
I
BI2
= 0
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 13
Điểm N3’:
I
BI1
=6,336
I
BI2
= 0
I
BI3
= 0
I
BI4
= 0
I
BI5
= -10,086
b. Ngắn mạch 1 pha N
(1)
:
Điện kháng phụ :
20
0,142 0,078X X X
= 0,22
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
1 2 0
1
1
2,762
0,142 0,22
E
I I I
XX
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
0 0 0
. 2,762.0,078 0,215
N
U I X
Điểm N3:
1BI
I
= I
1BI1
+ I
2BI1
+ I
0BI1
11
2 2.2,762 5,524
BI
II
I
BI3
= 3.
1
I
=3.2,762 = 8,286
I
BI4
=0
I
BI5
= 3.
0
I
=3.2,762 = 8,286
I
BI2
=0
Điểm N3’:
I
BI1
=5,424
I
BI2
=0
I
BI3
=0
I
BI4
=0
I
BI5
= 8,286
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 14
3. Ngắn mạch phía 35kV:
Quận dây được đấu tam giác,trung tính cách đất chỉ tính N
(3)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
X
1∑ (N1)
X
C
X
H
E
N2
X
1∑
E
N2
Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch:
X
2∑ (N1)
X
C
X
H
N2
X
2∑
N2
1 1 ( 1)
0,039 0,103 0,078 0,22
N C H
X X X X
Ngắn mạch 3 pha N
(3)
:
Điểm N2:
12
1
1
4,545
0,22
BI BI
E
II
X
Dòng qua BI khác bằng không.
Điểm N2’:
I
BI1
=4,545
Dòng qua BI khác bằng không.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 15
Bảng tổng kết sơ đồ 2.5.1: S
Nmax
,1 Máy biến áp làm việc
Dòng điện ngắn mạch qua các BI
Phía
ngắn
mạch
Điểm
ngắn
mạch
Dạng
ngắn
mạch
Dòng qua các BI
ở dạng đơn vị tương đối
Dòng qua các BI
ở dạng đơn vị có tên (kA)
BI1
BI2
BI3
BI4
BI5
BI1
BI2
BI3
BI4
BI5
220kV
N1
N
(3)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
N
(1,1)
-1,459
0
0
-4,377
0
-0,241
0
0
-0,722
0
N
(1)
1,215
0
0
3,645
0
0,2
0
0
0,601
0
N1'
N
(3)
35,587
0
0
0
0
5,872
0
0
0
0
N
(1,1)
27,958
0
0
-13,131
0
4,613
0
0
-2,167
0
N
(1)
28,8
0
0
3,645
0
4,752
0
0
0,601
0
110kV
N3
N
(3)
7,042
0
7,042
0
0
2,331
0
2,331
0
0
N
(1,1)
6,336
0
7,922
0
-10,09
2,097
0
2,622
0
-
3,338
N
(1)
5,524
0
8,286
0
8,286
1,828
0
2,743
0
2,743
N3'
N
(3)
7,042
0
0
0
0
2,331
0
0
0
0
N
(1,1)
6,336
0
0
0
-10,09
2,097
0
0
0
-
3,338
N
(1)
2,524
0
0
0
8,286
0,835
0
0
0
2,743
35kV
N2
N
(3)
4,545
4,545
0
0
0
4,722
4,722
0
0
0
N2'
N
(3)
4,545
0
0
0
0
4,722
0
0
0
0
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 16
2.5.2. Sơ đồ 2: S
Nmax
,2 máy biến áp làm việc song song.
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N
(3)
, N
(1,1)
; N
(1)
1, Ngắn mạch phía 220kV (điểm ngắn mạch N1)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
X
1∑
N1
Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch:
X
2∑
N1
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
X
0ht1
X
0D1
Xc X
H
X
0ht2
X
0D2
X
C
X
H
N1
X
0∑
N1
I
0∑
U
0
1 1 1 2 1 1 1 2
12
1 1 1 2 1 1 1 2
12
0,04.0,042 0,036.0,038
0,04 0,042 0,036 0,038
0,039
D D H H
D D H H
X X X X
XX
X X X X
XX
0
0 ( 1) 0
0
0 ( 1) 0
11
( ) (0,103 0,078) 0,091
22
.
0,025.0,091
0,02
0,025 0,091
B C H
H N B
H N B
X X X
XX
X
XX
a. Ngắn mạch 3 pha N
(3)
:
1
1
1
25,641
0,039
N
E
II
X
Điểm N1: không có dòng qua các BI.
Điểm N1’: I
BI1
=I
N
= 25,641
Dòng qua các BI khác bằng không.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 17
b.Ngắn mạch 2 pha chạm đất N
(1,1)
:
Điện kháng phụ:
20
20
.
0,039.0,02
0,013
0,039 0,02
XX
X
XX
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
1
1
1
19,231
0,039 0,013
E
I
XX
0
21
20
0,02
. 19,231. 6,519
0,039 0,02
X
II
XX
2
01
20
0,039
. 14,705. 12,712
0,039 0,02
X
II
XX
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
U
0N
=
1
.IX
= -(-12,712).0,013 = 0,25
Phân bố dòng I
0
:
0
0
0
0,25
10
0,025
N
H
H
U
I
X
0
0
0
0,25
2,747
0,091
N
B
B
U
I
X
Điểm N1: I
BI1
=
1
2
I
0B
=
1
2
.(-2,747) = -1,374
I
BI4
=
3
2
I
0B
=
3
2
.(-2,747) = -4,121
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N1’:
2
1 1 1 2 1 0 1
BI BI BI BI
I a I a I I
0
1 1 2 0
1 3 1 3
2 2 2 2 2
B
BI H
I
I j I j I I
1
1 3 1 3 8,151
.19,231 . 6,519 10
2 2 2 2 2,747
BI
I j j
1
17,73 22,3
BI
Ij
22
1
17,73 22,3 28,489
BI
I
I
BI4
=
3
2
I
0B
=
3
2
.(-2,747) = -4,121
Dòng qua các BI khác bằng không.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 18
c. Ngắn mạch 1 pha N
(1)
:
Điện kháng phụ :
20
0,039 0,02 0,059X X X
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
1 2 0
1
1
10,204
0,039 0,059
E
I I I
XX
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
0 0 0
. 10,204.0,02 0,204
N
U I X
Phân bố dòng I
0
:
0
0
0
0,25
8,163
0,039
N
H
H
U
I
X
0
0
0
0,25
2,243
0,091
N
B
B
U
I
X
Điểm N1:
I
BI1
=
1
2
I
0B
=
1
2
.2,243 =1,122
I
BI4
=
3
2
.I
0B
=
3
2
.2,243= 3,365
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N1’:
I
BI1
= I
1BI1
+ I
2BI1
+
1
2
I
0BI1
=
1
2I
+I
0H
+
1
2
I
0B
I
BI1
=2.10,204+8,163+
1
2
.2,243 = 29,693
I
BI4
= 3,365
Dòng qua các BI khác bằng không.
2. Ngắn mạch phía 110kV:
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
X
1ht1
X
1D1
Xc X
T
X
1ht2
X
1D2
X
C
X
T
E
E
N3
X
1∑
N3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 19
Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch:
X
1ht1
X
1D1
Xc X
T
X
1ht2
X
1D2
X
C
X
T
N3
X
2∑
N3
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
X
T
X
T
X
H
X
H
N3
U
0
X
0∑
N3
I
0∑
U
0
1 ( 1)
0,039
N
X
11
( ) (0,103 0) 0,052
22
B C T
X X X
1 1 ( 1)
0,039 0,052 0,091
NB
X X X
21
0,091XX
0
11
( ) .(0,078 0) 0,039
22
HT
X X X
a. Ngắn mạch 3 pha N
(3)
:
1
1
1
10,989
0,091
N
E
II
X
Điểm N3:
I
BI1
=I
BI3
=
1
2
I
N
=
1
.10,989
2
= 5,495
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N3’:
I
BI1
=
1
2
I
N
=
1
.10,989
2
= 5,495
I
BI3
= -I
BI1
= -5,495
Dòng qua các BI khác bằng không.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 20
b. Ngắn mạch 2 pha chạm đất N
(1,1)
:
Điện kháng phụ:
20
20
.
0,091.0,039
0,027
0,091 0,039
XX
X
XX
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
1
1
1
8,475
0,91 0,027
E
I
XX
0
21
20
0,039
. 8,475. 2,543
0,091 0,039
X
II
XX
2
01
20
0,091
. 6,211. 5,933
0,091 0,039
X
II
XX
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
U
0N
=
1
.IX
= -(8,475).0,027 = 0,229
Điểm N3:
2
1 1 1 2 1 0 1
BI BI BI BI
I a I a I I
1 1 2 0
1 3 1 3 1
. . .
2 2 2 2 2
BI H
I j I j I I
1
1 3 1 3 1
.8,475 . 2,543 0 .
2 2 2 2 2
BI
I j j
1
1,483 4,771
BI
Ij
22
1
1,483 4,771 4,996
BI
I
2
3 1 1 2 1 0 1
BI BI BI BI
I a I a I I
3 1 2 0
1 3 1 3 1
. . .
2 2 2 2 2
BI
I j I j I I
3
1 3 1 3 1
.8,475 . 2,543 ( 5,933) .
2 2 2 2 2
BI
I j j
3
4,450 4,771
BI
Ij
22
3
4,450 4,771 6,524
BI
I
I
BI4
= 0
50
33
. 5,933 8,900
22
BI
II
I
BI2
= 0
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 21
Điểm N3’: I
BI1
= 4,996
I
BI3
=6,524
I
BI4
= 0
I
BI5
= -8,900
I
BI2
= 0
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 22
c. Ngắn mạch 1 pha N
(1)
:
Điện kháng phụ :
20
0,091 0,039X X X
= 0,13
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
1 2 0
1
1
0,091 0,13
E
I I I
XX
= 4,525
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
0 0 0
. ( 4,525).0,039
N
U I X
= -0,176
Điểm N3:
I
BI1
=
1
2
.(I
1BI1
+ I
2BI1
+ I
0BI1
)=
12
0II
11
11
2 .2.4,525
22
BI
II
= 4,525
I
BI3
= I
1BI1
+ I
2BI1
+ I
0BI1
=
3
2
.
1
I
=
3
2
.4,525 = 6,788
I
BI4
=0
I
BI5
=
3
2
.
0
I
=
3
2
.4,525 = 6,788
I
BI2
=0
Điểm N3’:
I
BI1
= 4,525
I
BI3
=- 6,788
I
BI4
= 0
I
BI5
= 6,788
I
BI2
= 0
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 23
3. Ngắn mạch phía 35kV:
Quận dây phía hạ của máy biến áp đấu tam giác,trung tính cách đất đất, chỉ
tính N
(3)
.
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
X
1ht1
X
1D1
Xc X
H
X
1ht2
X
1D2
X
C
X
H
E
E
X
1∑
N2
Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch:
X
2ht1
X
2D1
Xc X
H
X
2ht2
X
2D2
X
C
X
H
X
2∑
N2
1 ( 1)
0,039
N
X
11
( ) (0,103 0,078) 0,091
22
B C H
X X X
1 2 1 ( 1)
0,039 0,091 0,130
NB
X X X X
Điểm N2:
12
1
11
. 3,861
2 2.0,130
BI BI
E
II
X
Dòng qua BI khác bằng không.
Điểm N2’:
I
BI1
=3,861
I
BI2
= -I
BI1
= -3,861
Dòng qua BI khác bằng không.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 24
Bảng tổng kết sơ đồ 2.5.2: S
Nmax
,2 Máy biến áp làm việc song song
Dòng điện ngắn mạch qua các BI
Phía
ngắn
mạch
Điểm
ngắn
mạch
Dạng
ngắn
mạch
Dòng qua các BI
ở dạng đơn vị tương đối
Dòng qua các BI
ở dạng đơn vị có tên (kA)
BI1
BI2
BI3
BI4
BI5
BI1
BI2
BI3
BI4
BI5
220kV
N1
N
(3)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
N
(1,1)
-1,374
0
0
-4,121
0
-0,227
0
0
-0,68
0
N
(1)
1,122
0
0
3,365
0
0,185
0
0
0,555
0
N1'
N
(3)
25,641
0
0
0
0
4,231
0
0
0
0
N
(1,1)
28,489
0
0
-4,121
0
4,701
0
0
-0,68
0
N
(1)
29,693
0
0
3,645
0
4,899
0
0
0,601
0
110kV
N3
N
(3)
5,495
0
5,495
0
0
1,819
0
1,819
0
0
N
(1,1)
4,996
0
6,525
0
-8,9
1,654
0
2,16
0
-2,946
N
(1)
4,525
0
6,788
0
6,788
1,498
0
2,247
0
2,247
N3'
N
(3)
5,495
0
-5,495
0
0
1,819
0
-1,819
0
0
N
(1,1)
4,996
0
-6,525
0
-8,9
1,654
0
-2,16
0
-2,946
N
(1)
4,525
0
-6,788
0
6,788
1,498
0
-2,247
0
2,247
35kV
N2
N
(3)
3,861
3,861
0
0
0
4,012
4,012
0
0
0
N2'
N
(3)
3,861
-3,861
0
0
0
4,012
-4,012
0
0
0
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp
SVTH: Phạm Văn Chung - Lớp: D
4
–H
1
Trang 25
2.5.3. Sơ đồ 3: S
Nmin
, 1 máy biến áp làm việc.
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N
(2)
, N
(1,1)
; N
(1)
.
Do yêu cầu sữa chữa đường dây nên ta sử dụng hệ thống nào có điện kháng tổng
lớn hơn và tính toán ngắn mạch trong trường hợp đó. Ta có:
Max((X
1H1min
+X
1D1
); (X
1H2min
+X
1D2
))=Max((0,04+0,04);(0,047+0,042))
Max(0,08;0,089) = 0,089.
Do đó ta tính toán cho hệ thống điện 2.
1. Ngắn mạch phía 220kV (điểm ngắn mạch N1)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
X
1h2
X
1D2
E
N1
X
1∑
E
N1
Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch:
X
2h2
X
2D2
N1
X
2∑
N1
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
X
0h2
X
0D2
X
C
E
N1
X
H
U
0N
X
0∑
N1
I
0∑
U
0N
1 1 2min 1 2
21
0,047 0,042 0,089
0.089
HD
X X X
XX
X
0H
= X
0H2min
+X
0D2
= 0,054+0,084 = 0,138
X
0B
= X
C
+X
H
= 0,103+0,078=0,181
0 . 0
0
00
0,138.0,181
0,078
0,138 0,181
HB
HB
XX
X
XX
