Thiết Kế Bảo Vệ Rơle Cho Trạm Biến Ap 110 KV (Kèm Bản Vẽ Full)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (743.04 KB, 92 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
--------------- ---------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP
110/35/22kV – 2x31,5 MVA
Giáo viên hướng dẫn
: GS.VS.TSKH Trần Đình Long
Sinh viên thực hiện
: Bùi Minh Hải
Lớp
: Điện Kỹ Thuật – K.27
Quy Nhơn –
07/2009
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng đối với cuộc sống con người. Nó
được sử dụng trong hầu hết các lónh vực của nền kinh tế quốc dân như : công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dòch vụ ... Chính vì thế nên việc hiểu biết về những hư
hỏng và hiện tượng không bình thường có thể xảy ra trong hệ thống điện cùng với những
phương pháp và thiết bò bảo vệ nhằm phát hiện đúng và nhanh chóng cách ly phần tử hư
hỏng ra khỏi hệ thống, cảnh báo và xử lý khắc phục chế độ không bình thường là mảng
kiến thức rất quan trọng trong ngành hệ thống điện.
Vì lý do đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp :“Thiết Kế Bảo Vệ Rơle Cho Trạm Biến
p 110 Kv”. Đồ án gồm 5 chương:
Chương 1 : Mô tả đối tượng được bảo vệ, các thông số chính.
Chương 2 : Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle.
Chương 3 : Lựa chọn phương thức bảo vệ.
Chương 4 : Giới thiệu tính năng và thông số của các rơle sử dụng.
Chương 5 : Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ.
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu................................................................................................................................ 1
Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ và các thông số chính........................................ 2
1.1 Mô tả đối tượng.............................................................................................................. 2
1.2 Thông số chính............................................................................................................... 2
1.2.1 Hệ thống điện............................................................................................................ 2
1.2.2 Đường dây.................................................................................................................. 3
1.2.3 Máy biến áp.............................................................................................................. 3
1.3 Chọn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp............................................... 3
1.3.1 Máy cắt điện.............................................................................................................. 3
1.3.2 Máy biến dòng điện.................................................................................................. 5
1.3.3 Máy biến điện áp...................................................................................................... 6
Chương 2: Tính ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle..................................................................7
2.1 Các giả thiết cơ bản khi tính toán ngắn mạch..............................................................7
2.2 Chọn các đại lượng cơ bản và tính thông số các phần tử.............................................8
2.3 Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch...................................................................................... 9
2.4 Sơ đồ (phương án) tính toán ngắn mạch..................................................................... 10
2.4.1. Sơ đồ 1 : SNmax , 1 máy biến áp làm việc.............................................................. 11
2.4.2. Sơ đồ 2 : SNmax , 2 máy biến áp làm việc song song............................................ 20
2.4.3. Sơ đồ 3 : SNmin , 1 máy biến áp làm việc.............................................................. 29
2.4.4. Sơ đồ 4 : SNmin , 2 máy biến áp làm việc song song............................................. 38
Chương 3: Chọn phương thức bảo vệ - chọn loại rơle sử dụng.......................................48
3.1 Các hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của máy biến áp .....................48
3.2 Các loại bảo vệ cần đặt................................................................................................49
3.2.1 Những yêu cầu đối với thiết bò bảo vệ hệ thống điện.........................................49
3.2.2 Bảo vệ chính...........................................................................................................50
3.2.3 Bảo vệ chính...........................................................................................................54
3.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ............................................................................................57
Chương4: Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơ le sử dụng..................................58
4.1.Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613.......................................................................................58
4.1.1. Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613...................................................................58
4.1.2. Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7UT613........................................60
4.1.3. Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613..........................................................63
4.1.4. Cách chỉnh đònh và cài đặt thông số cho rơle 7UT613........................................64
4.1.5. Chức năng bảo vệ so lệch máy biên áp của rơle 7UT613...................................65
4.1.6. Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế của rơle 7UT613............................69
4.1.7. Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613.....................................................71
4.1.8. Chức năng bảo vệ chống quá tải của rơle 7UT613..............................................71
4.2. Hợp bộ bảo vệ quá dòng 7SJ621.................................................................................72
4.2.1. Giới thiệu tổng quan về rơ le 7SJ621...................................................................72
4.2.2. Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7SJ621.......................................................74
4.2.3. Chức năng bảo vệ trong rơ le 7SJ621...................................................................76
4.2.4. Một số thông số kỹ thuật của rơle 7SJ512............................................................78
Chương5: Chỉnh đònh và kiểm tra sự làm việc của rơle....................................................81
5.1. Tính toán các thông số của bảo vệ..............................................................................81
5.1.1. Các số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơ le.........................................81
5.1.2. Tính toán các thông số của bảo vệ.......................................................................81
5.2. Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ................................................................................85
5.2.1. Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm.........................................................................85
5.2.2. Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không ...............................................................89
5.2.3. Bảo vệ quá dòng có thời gian................................................................................90
5.2.4. Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian........................................................91
Tài liệu tham khảo..................................................................................................................93
CHƯƠNG 1
MÔ TẢ ĐỐI TƯNG ĐƯC BẢO VỆ – THÔNG SỐ CHÍNH
1.1. MÔ TẢ ĐỐI TƯNG
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 110kV của trạm biến áp qua đường dây D1, hệ
thống điện HTĐ2 cung cấp đến thanh góp 110kV của trạm biến áp qua đường dây D2. Phía
trung và hạ áp của trạm có điện áp 35kV và 22kV để đưa đến các phụ tải.
110kV
HTĐ1
D1
N1
HTĐ2
BI4
BI5
BI1 N1’
N3’
BI3
22kV
N3
B1
D2
N2’
B2
BI2
35kV
N2
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý và các vò trí đặt máy biến dòng
dùng cho bảo vệ 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: S1Nmax = 2250 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: S1Nmin = 0,7S1Nmax
Điện kháng thứ tự không: X0H1 = 1,2X1H1
2. Hệ thống điện HTĐ2:
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: S2Nmax = 1700 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: S2Nmin = 0,75S2Nmax
Điện kháng thứ tự không: X0H2 = 1,35X1H2
1.2.2 Đường dây D1, D2:
1.Đường dây D1:
Chiều dài đường dây: L1 = 40 km
Điện kháng trên một kilômét đường dây: X11 = 0,409 Ω/km
Điện kháng thứ tự không: X0D1 = 2X1D1
2. Đường dây D2:
Chiều dài đường dây: L2 = 55 km
Điện kháng trên một kilômét đường dây: X12 = 0,401 Ω/km
Điện kháng thứ tự không: X0D2 = 2X1D2
1.2.3. Máy biến áp
Công suất danh đònh của mỗi máy biến áp:Sdđ = Sdđ1 = Sdđ2 = 31,5 MVA
Cấp điện áp 121/38,5/24 kV
Điện áp ngắn mạch phần trăm của các cuộn dây
I – II = 10,5
Uk % :
I – III = 17
II – III = 6
Tổ đấu dây YN – d11 – yn12
Giới hạn điều chỉnh điện áp: ∆ c = ± 15%
1.3. CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP
1.3.1. Máy cắt điện:
- Điện áp đònh mức (mMC): Điện áp đònh mức của máy cắt được chọn phải lớn hơn
hoặc bằng điện áp của lưới điện: mMC ≥ mlưới
- Dòng điện đònh mức (IđmMC): Dòng điện đònh mức của máy cắt được chọn phải lớn
hơn hoặc bằng dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch: IđmMC ≥ Ilvcb
- Điều kiện cắt: Dòng điện cắt đònh mức của máy cắt phải lớn hơn hoặc bằng dòng
điện ngắn mạch của mạch: ICđm ≥ I”N
- Điều kiện ổn đònh lực động điện khi ngắn mạch: Dòng điện ổn đònh lực động điện
của máy cắt phải lớn hơn dòng ngắn mạch xung kích qua nó: iđđmMC ≥ ixk
-Điều kiện ổn đònh nhiệt: Các máy cắt nói chung thỏa mãn điều kiện ổn đònh nhiệt,
đặc biệt với những loại máy cắt có dòng đònh mức lớn hơn 1000A. Do đó với các máy cắt có
dòng đònh mức lớn hơn 1000A không cần kiểm tra điều kiện này:
I2nhđm.tnhđm ≥ 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 kết
hợp với các giá trò dòng điện ngắn mạch đã tính được ở chương II ta chọn máy cắt của từng
mạch cho từng cấp điện áp như ở bảng 1.1.
1. Phía điện áp 110kV:
Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc.
SđmB
3.U đmB
= 1.4.
31,5
= 0,221 kA = 221 A
3.115
I”N = IBI1maxIcb1 = 35,5871 . 0,1503 = 5,3487 kA (Bảng 2.4.1)
Ixk = 2 .1,8.I”N = 2 .1,8. 5,3487 = 13,6156 kA
Chọn máy cắt có thông số:
+ Điện áp đònh mức: mMC ≥ 110kV
+ Dòng điện đònh mức: IđmMC ≥ Ilvcb = 221A
+ Dòng cắt đònh mức: ICđm ≥ 5,3487 kA
+ Điều kiện ổn đònh lực động điện: iđđmMC ≥ 13,6156 kA
2. Phía điện áp 35kV:
Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc.
SđmB
3.U đmB
= 1.4.
31,5
3.37,5
= 0,678 kA = 678 A
I”N = IBI2maxIcb2=7,3746 . 0,4723 = 3,483 kA (Bảng 2.4.1)
Ixk = 2 .1,8.I”N = 2 .1,8. 3,483 = 8,866 kA
Chọn máy cắt có thông số:
+ Điện áp đònh mức: mMC ≥ 35kV
+ Dòng điện đònh mức: IđmMC ≥ Ilvcb = 678 A
+ Dòng cắt đònh mức: ICđm ≥ 3,483 kA
+ Điều kiện ổn đònh lực động điện: iđđmMC ≥ 8,866 kA
3. Phía điện áp 22kV:
Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc.
SđmB
3.U đmB
= 1.4.
31,5
3.24
= 1,0608kA = 1060,8 A
I”N = IBI3maxIcb3 =6,54 . 0,7577 = 4,9553 kA (Bảng 2.4.1)
Ixk = 2 .1,8.I”N = 2 .1,8. 4,9553 = 12,6142 kA
Chọn máy cắt có thông số:
+ Điện áp đònh mức: mMC ≥ 22kV
+ Dòng điện đònh mức: IđmMC ≥ Ilvcb = 1060,8 A
+ Dòng cắt đònh mức: ICđm ≥ 4,9553 kA
+ Điều kiện ổn đònh lực động điện: iđđmMC ≥ 12,6142 kA
Bảng 1.1.
Điện áp
Loại máy
Cắt
mMC
kV
IđmMC
A
ICđmMC
kA
iđđmMC
kA
110kV
3AQ1-FE
123
3150
31,5
80
35kV
8DB10
36
2500
31,5
80
Ghi chú
MC SF6
Siemens
MC SF6
22kV
8DB10
24
2500
31,5
80
Siemens
MC SF6
Siemens
1.3.2. Máy biến dòng điện:
- Điện áp đònh mức (mBI): Điện áp đònh mức của máy biến dòng được chọn phải lớn
hơn hoặc bằng điện áp đònh mức của lưới điện: mBI ≥ mlưới
- Dòng điện đònh mức (IđmBI): Dòng điện đònh mức của máy biến dòng được chọn phải
lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc cưỡng bức qua BI: I 1đmBI ≥ Ilvcb
- Phụ tải đònh mức (Z2đmBI): Phụ tải thứ cấp đònh mức của máy biến dòng phải lớn hơn
hay bằng tổng trở thứ cấp của BI: Z2đmBI ≥ Z2
-Điều kiện ổn đònh lực động điện: dòng điện ổn đònh lực động điện của máy biến
dòng phải lớn hơn dòng ngắn mạch xung kích qua nó:
2 kđđmI1đm ≥ ixk
- Điều kiện ổn đònh nhiệt: Dòng ổn đònh 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
đònh ở phần trên, kết hợp với các giá trò dòng 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 1.2.
Bảng 1.2
Thông số
Kiểu
mBI, kV
Tỷ số biến
Số cuộn thứ cấp
Công suất, VA
Cấp chính xác
Nhà chế tạo
Phía 110kV
IBM 123
123
100-200/1/1/1/1
4
30/30/30/30
0,5/5P20/5P20/5P20
ABB
Phía 35kV
ASS 36-01
38,5
300-600/1/1/1
3
15/15/15
0,5/5P20/5P20
WANLER-UND
Phía 22kV
IWR20W1
24
500-1000/1/1/1
3
20/20/20
0,5/5P20/5P20
ABB
1.3.3. Máy biến điện áp:
- Điện áp đònh mức (mBU): Điện áp đònh mức của máy biến điện áp được chọn phải
lớn hơn hoặc bằng điện áp của lưới điện: mBU ≥ mlưới
- Cấp chính xác: Phù hợp với yêu cầu của các dụng cụ đo.
- Công suất đònh mức (S2đmBU): Công suất đònh 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 1.3.
Bảng 1.3
Thông số
Kiểu
mBU, kV
Tỷ số biến
Số cuộn thứ
cấp
Công suất, VA
Cấp chính xác
Nhà chế tạo
Phía 110kV
CPA 123
123
110000: 3 /
110: 3 /
110: 3
Phía 35kV
VEN 36-14
36
35000: 3 /
110: 3 /
110: 3
Phía 22kV
EPR20F
24
22000: 3 /
110: 3 /
110: 3
2
2
2
200/100
0,5/3P
ABB
100/100
0,5/6P
GERMANY
50/50
0,5/3P
WATTSUD
CHƯƠNG 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 đònh các trò số dòng điện
ngắn mạch lớn nhất đi qua đối tượng được bảo vệ để cài đặt và chỉnh đònh các thông số của
bảo vệ, trò số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhạy của chúng.
Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình của hệ thống, vò
trí điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch.
Trong chế độ cực đại, xét các dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch một pha,
ngắn mạch hai pha chạm đất. Chế độ cực tiểu xét ngắn mạch hai pha, ngắn mạch hai pha
chạm đất và ngắn mạch một pha.
2.1. CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN.
+ Các máy phát điện đồng bộ không có dao động công suất: nghóa 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 trò 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, nghóa 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: nghóa 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 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 bò hư hỏng.
Việc tính toán ngắn mạch được thực hiện trong hệ đơn vò tương đối.
2.2.CHỌN CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN VÀ TÍNH THÔNG SỐ CÁC PHẦN TỬ
Chọn Scb = SdđB = 31,5 MVA
Ucb= Utb(121/38,5/24) kV
Cấp điện áp 110 kV có Utb1= 121 kV
Scb
31,5
Icb1 =
=
= 0,1503kA
3.U cb1
3.121
Cấp điện áp 35 kV có Utb2= 38,5 kV
Icb2 =
Scb
31,5
=
= 0, 4723kA
3.U cb2
3.38,5
Cấp điện áp 22 kV có Utb3= 24 kV
Scb
31,5
Icb3 =
=
= 0, 7577 kA
3.U cb3
3.24
Thông số các phần tử:
• Hệ thống điện1:
Chế độ Max:
S
1Nmax
= 2250 MVA
X 0 H 1max = 1, 2 X 1H 1max
Scb
31,5
= 0,014
S1N max 2250
= 1,2.0,014 = 0,0168
X 1H 1max = X 2 H 1max
=
Chế độ Min:
S
= 0,7S
1Nmin
1Nmax
X 1H 1min = X 2 H 1min =
= 0,7.2250 = 1575 MVA
Scb
S1N min
=
31,5
= 0,02
1575
X 0 H 1min = 1, 2. X 1H 1min = 1, 2.0,02 = 0,024
• Hệ thống điện2:
Chế độ Max:
S
2Nmax
= 1700 MVA
Scb
31,5
= 0,0185
S 2 N max 1700
= 1,35.0,0185 = 0,025
X 1H 2max = X 2 H 2max
X 0 H 2max = 1,35 X 1H 2max
=
Chế độ Min:
S
= 0,75S
2Nmin
2Nmax
X 1H 2min = X 2 H 2min =
= 0,75.1700 = 1275 MVA
Scb
S2 N min
=
31,5
= 0,0247
1275
X 0 H 2min = 1,35. X 1H 2min = 1,35.0,0247 = 0,0333
• Đường dây D1
X 1D1 = X 2 D1 = X1.L1.
Scb
31,5
= 0, 409.40. 2 = 0,0351
2
U cb
121
X 0 D1 = 2. X 1D1 = 2.0,0351 = 0,0703
• Đường dây D2
X 1D 2 = X 2 D 2 = X 2 .L2 .
Scb
31,5
= 0, 401.55. 2 = 0,0474
2
U cb
121
X 0 D 2 = 2. X 1D 2 = 2.0,0474 = 0,0949
• Máy biến áp
U
U
U
NC-T
=10,5%
NC-H
NT-H
=17%
=6%
Điện kháng các cuộn dây máy biến áp:
S
1
1
31,5
.(U NC −T + U NC − H − U NT − H ). cb =
.(10,5 + 17 − 6).
= 0,1075
200
Sdm 200
31,5
S
1
1
31,5
XT =
.(U NC −T + U NT − H − U NC − H ). cb =
.(10,5 + 6 − 17).
=0
200
Sdm 200
31,5
S
1
1
31,5
XH =
.(U NC − H + U NT − H − U NC −T ). cb =
.(17 + 6 − 10,5).
= 0, 0625
200
Sdm 200
31,5
Xc =
2.3. SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH.
1. Sơ đồ thứ tự thuận (nghòch E = 0):
E
E
XC
X1H1max X1D1
0,014 0,0351 0,1075
X1H1min
XT
÷
0,02
0
XC
X1H2 max X1D2
0,0185 0,0474 0,1075
X1H2 min
XT
÷
110kV
0,0247
0
XH
22kV
0,0625
XH
0,0625
35kV
2. Sơ đồ thứ tự không:
X 0H1max X 0D1
XC
0,0168 0,0703 0,1075
X0H1min
XT
÷
0,024
0
X0H2 max X 0D2
XC
0,025 0,0949 0,1075
X 0H2 min
XT
÷
110kV
0,0597
0
XH
22kV
0,0625
XH
0,0625
2.4. CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.
• Sơ đồ 1 : SNmax; 1 máy biến áp làm việc
• Sơ đồ 2 : SNmax; 2 máy biến áp làm việc
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N(3), N(1,1); N(1)
• Sơ đồ 3 : SNmin; 1 máy biến áp làm việc
• Sơ đồ 4 : SNmin; 2 máy biến áp làm việc
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N(2), N(1,1); N(1)
2.4.1. Sơ đồ 1: SNmax, 1 máy biến áp làm việc.
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N(3), N(1,1); N(1)
1. Ngắn mạch phía 110kV (điểm ngắn mạch N1)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghòch E=0)
E
E
X1H1max
0,014
N1
X1D1
0,0351
N1’
BI1
X1H2 max
0,0185
X1D2
0,0474
110kV
X1∑
E
N1
0,0281
I1∑
U1N
X 1∑ = X 2 ∑ =
( X 1H 1max + X 1D1 )( X 1H 2max + X 1D 2 ) (0, 014 + 0, 0351)(0, 0185 + 0, 0474)
=
X 1H 1max + X 1D1 + X 1H 2max + X 1D 2
0, 014 + 0, 0351 + 0, 0185 + 0, 0474
X 1∑ = X 2 ∑ = 0, 0281
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
X 0H1max
0,0168
X 0D1
0,0703
N1’
N1
XC
0,1075
BI
X0H2 max
0,025
X 0D2
0,0949
U0N
110kV
XOH
0,0504
N1’
N1
110kV
X0 ∑
0,0343
XOB
0,1075
BI
IOH
IOB
U0N
N1
I0 ∑
U0N
XT
0
∆
X 0H =
(X 0H1max + X 0D1 )(X 0H2max + X 0D2 ) 0, 0871.0,1199
=
= 0, 0504
X 0H1max + X 0D1 + X 0H2max + X 0D2
0, 0871+ 0,1199
X0B = XC+XT = 0,1075
X0 ∑ =
X 0H.X 0B
0, 0504.0,1075
=
= 0, 0343
X 0H + X 0B 0, 0504 + 0,1075
a. Ngắn mạch 3 pha N(3):
I1∑ = I N =
E
1
=
= 35,5871
X1∑ 0, 0281
• Điểm N1: không có dòng qua các BI.
• Điểm N1’: IBI1=IN = 35,5871
Dòng qua các BI khác bằng không.
b. Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1):
X .X
0, 0281.0, 0343
2∑
0∑
Điện kháng phụ: X ∆ = X + X = 0, 0281 + 0, 0343 = 0, 0154
2∑
0∑
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
I1∑ =
E
1
=
= 22,9885
X 1∑ + X ∆ 0, 0281 + 0, 0154
I 2 ∑ = − I1∑ .
X 0∑
0, 0343
= −22,9885.
= −12, 6363
X 2∑ + X 0∑
0, 0281 + 0, 0343
I 0 ∑ = − I1∑ .
X 2∑
0, 0281
= −22,9885.
= −10,3521
X 2∑ + X 0∑
0, 0281 + 0, 0343
Điện áp thứ thự không tại chỗ ngắn mạch:
U0N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = -(-10,3521).0,0343 = 0,3550
Phân bố dòng I0:
U0N
0,3550
=−
= −7, 0436
X 0H
0, 0504
U
0,3550
= − 0N = −
= −3,3023
X 0B
0,1075
I0H = −
I0B
• Điểm N1:
IBI1= I0B=-3,3023
IBI4= 3.I0B = 3.( -3,3023) = -9,9069
Dòng qua các BI khác bằng không.
• Điểm N1’:
&
&
I&BI 1 = a 2 .I&
1BI 1 + a.I 2 BI 1 + I 0 BI 1
1
1
3
3
&
I BI1 = − − j
.I1∑ + − + j
÷
÷.I 2 ∑ + I 0 H
÷
2
2 ÷
2
2
1
1
3
3
&
I BI1 = − − j
.22,9885
+
−
+
j
÷
÷
÷
2
÷. ( −12, 6363) + ( −7, 0436 )
2
2
2
&
I BI1 = −12, 2197 − j30,8519
I BI1 = 12, 2197 2 + 30,85192 = 33,1837
IBI4 = 3I0B = 3.(-3,3023) = -9,9069
Dòng qua các BI khác bằng không.
c. Ngắn mạch 1 pha N(1):
Điện kháng phụ : X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0, 0281 + 0, 0343 = 0,0624
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
I1∑ = I 2 ∑ = I 0 ∑ =
E
1
=
X 1∑ + X ∆ 0, 0281 + 0, 0624 = 11,0497
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
U 0 N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = −11, 0497.0, 0343 = −0,3790
Phân bố dòng I0:
( −0,3790 )
U 0N
=−
= 7,5198
X 0H
0, 0504
( −0,3790 )
U
= - 0N = −
= 3,5255
X 0B
0,1075
I0H = I0B
• Điểm N1:
IBI1= I0B=3,5255
IBI4= 3.I0B = 3.(3,5255) = 10,5767
Dòng qua các BI khác bằng không.
• Điểm N1’:
IBI1= I1BI1+ I2BI1+ I0BI1= 2I1∑ +I0H =2.11,0497+7,5198 = 29,6192
IBI4= 10,5767
Dòng qua các BI khác bằng không.
2. Ngắn mạch phía 35kV:
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghòch E=0)
X1∑ (N1)
E
0,0281
N1
XC
0,1075
BI1
XT
0
BI2
N2’
N2
N2
X1∑
0,1356
E
I1∑
U1N
X 1∑ = X 1∑ ( N 1) + X C + X T = 0, 0281 + 0,1075 + 0 = 0,1356
• Điểm N2:
I BI1 = I BI2 =
E
1
=
= 7,3746
X 1∑ 0,1356
Dòng qua BI khác bằng không.
• Điểm N2’:
IBI1=7,3746
Dòng qua BI khác bằng không.
3. Ngắn mạch phía 22kV:
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghòch E=0)
X1∑ (N1)
E
N1
0,0281
XC
0,1075
XH
0,0625
22k
V
N3
X 1∑ = X 1∑ ( N 1) + X C + X H = 0, 0281 + 0,1075 + 0, 0625 = 0,1981
N3
X1∑
E
0,1981
I1∑
U1N
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
XH
0,0625
XT
∆
0
I0∑
X0 ∑
N3
0,0625
U0N
I0∑
N3
U0N
X 2 ∑ = X 1∑ = 0,1981
X 0 ∑ = X H = 0, 0625
a. Ngắn mạch 3 pha N(3):
I1∑ = I N =
E
1
=
= 5, 0479
X 1∑ 0,1981
• Điểm N3:
IBI1=IBI3 = IN = 5,0479
Dòng qua các BI khác bằng không.
• Điểm N3’:
IBI1 = IN = 5,0479
Dòng qua các BI khác bằng không.
b. Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1):
X .X
0,1981.0, 0625
2∑
0∑
Điện kháng phụ: X ∆ = X + X = 0,1981 + 0, 0625 = 0, 0475
2∑
0∑
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
I1∑ =
E
1
=
= 4, 0716
X 1∑ + X ∆ 0,1981 + 0, 0475
I 2 ∑ = − I1∑ .
X 0∑
0, 0625
= −4, 0716.
= −0,9764
X 2∑ + X 0∑
0,1981 + 0, 0625
I 0 ∑ = − I1∑ .
X 2∑
0,1981
= −4, 0716.
= −3, 0951
X 2∑ + X 0∑
0,1981 + 0, 0625
Điện áp thứ thự không tại chỗ ngắn mạch:
U0N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = -(-3,0951).0,0625 = 0,1934
• Điểm N3:
•
•
•
•
I BI1 = a2 .I1(BI1) + a.I 2(BI1) + I 0(BI1)
1
3& 1
3& &
I BI1 = − − j
.I
+
−
+
j
÷
÷.I1∑ + I0 H
1
∑
2
2 ÷
2 ÷
2
1
1
3
3
I BI1 = − − j
.4, 0716 + − + j
÷
÷. ( −0,9764 )
÷
2
2 ÷
2
2
I BI1 = −1,5476 − j 4,3716
I BI1 = 1,54762 + 4,37162 = 4, 6374
&
I = a 2 .I& + a.I& + I&
BI3
1BI 1
2 BI 1
0 BI 1
1
3 & 1
3 & &
I BI3 = − − j
.
I
+
−
+
j
÷
÷
1
∑
÷
2
÷.I 2 ∑ + I 0 ∑
2
2
2
1
1
3
3
I BI3 = − − j
.4,
0716
+
−
+
j
÷
÷. ( −0,9764 ) − 3, 0951
2
2 ÷
2 ÷
2
I BI3 = −4, 6427 − j 4,3716
I BI3 = 4, 6427 2 + 4,37162 = 6,3769
IBI4= 0
I BI5 = 3I 0 ∑ = 3. ( −3, 0951) = −9, 2853
IBI2 = 0
• Điểm N3’:
IBI1=4,6374
IBI4= 0
IBI5 =-9,2853
IBI2 = 0
IBI3 = 0
c. Ngắn mạch 1 pha N(1):
Điện kháng phụ : X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0,1981 + 0, 0625 = 0,2606
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
I1∑ = I 2 ∑ = I 0 ∑ =
E
1
=
= 2,1800
X 1∑ + X ∆ 0,1981 + 0, 2606
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
U 0 N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = −2,1800.0, 0625 = −0,1362
• Điểm N3:
IBI1= I1BI1 + I2BI1+ I0BI1= I&1∑ + I&2 ∑ + 0
I BI1 = 2 I1∑ = 2.2,18 = 4,36
IBI3= 3. I1∑ =3.2,18 = 6,54
IBI4=0
IBI5= 3. I 0 ∑ =3.2,18 = 6,54
IBI2=0
• Điểm N3’:
IBI1= 4,36
IBI4=0
IBI5= 6,54
IBI2=0
IBI3=0
Bảng tổng kết sơ đồ2.4.1: SNmax,1 Máy biến áp làm việc
Dòng điện ngắn mạch qua các BI
Phía
ngắn
mạch
Điểm
ngắn
mạch
N1
110kV
N1’
35kV
N2
Dạng
ngắn
mạch
BI1
BI2
BI3
BI4
BI5
N(3)
0
0
0
0
0
N(1,1)
-3,3023
0
0
-9,9069
0
N(1)
3,5255
0
0
10,5767
0
N(3)
35,5871
0
0
0
0
N(1,1)
33,1837
0
0
-9,9069
0
N(1)
29,6192
0
0
10,5767
0
N(3)
7,3746
7,3746
0
0
0
Dòng qua các BI
N2’
N3
N(3)
7,3746
0
0
0
0
N(3)
5,0479
0
5,0479
0
0
N(1,1)
4,6374
0
6,3769
0
-9,2853
N(1)
4,36
0
6,54
0
6,54
N(3)
5,0479
0
0
0
0
N(1,1)
4,6374
0
0
0
-9,2853
N(1)
4,36
0
0
0
6,54
22kV
N3’
2.4.2. Sơ đồ 2: SNmax ,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 110kV (điểm ngắn mạch N1)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghòch E=0)
E
E
X1H1max
0,014
X1D1
0,0351
X1H2 max
0,0185
X1D2
0,0474
N1
110kV
X1∑
E
0,0281
I1∑
N1
U1N
(X
+X
)( X
+X
)
1D1
1H 2 max
1D 2 = (0, 014 + 0, 0351)(0, 0185 + 0, 0474)
X
=X
= 1H 1max
1∑
2∑
X
+X
+X
+X
0, 014 + 0, 0351 + 0, 0185 + 0, 0474
1H 1max
1D1
1H 2 max
1D 2
X
=X
= 0, 0281
1∑
2∑
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
X 0H1max
0,0168
X 0D1
0,0703
X 0H2 max
0,025
X 0D2
0,0949
N1
BI1
XC
0,1075
XT
0
XC
0,1075
XT
0
BI1
X 0H =
( X 0 H 1max + X 0 D1 )( X 0 H 2max + X 0 D 2 ) 0, 0871.0,1199
=
= 0, 0504
X 0 H 1max + X 0 D1 + X 0 H 2max + X 0 D 2
0, 0871 + 0,1199
1
X0B = 2 XC = 0,0537
XOH
0,0504
XOB
0,0537
N1
IOB
IOH
U0N
X0 ∑
0,0259
N1
I0∑
X 0∑ =
U0N
X 0H . X 0B
0, 0504.0, 0537
=
= 0, 0259
X 0 H + X 0 B 0, 0504 + 0, 0537
a. Ngắn mạch 3 pha N(3):
I1∑ = I N =
E
1
=
= 35,5871
X 1∑ 0, 0281
• Điểm N1: không có dòng qua các BI.
• Điểm N1’: IBI1=IN = 35,5871
Dòng qua các BI khác bằng không.
b.Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1):
X .X
0, 0281.0, 0259
2∑
0∑
Điện kháng phụ: X ∆ = X + X = 0, 0281 + 0, 0259 = 0, 0134
2∑
0∑
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
I1∑ =
E
1
=
= 24, 0963
X 1∑ + X ∆ 0, 0281 + 0, 0134
I 2 ∑ = − I1∑ .
X 0∑
0, 0259
= −24, 0963.
= −11,5572
X 2∑ + X 0∑
0, 0281 + 0, 0259
I 0 ∑ = − I1∑ .
X 2∑
0, 0281
= −24, 0963.
= −12,5390
X 2∑ + X 0∑
0, 0281 + 0, 0259
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
U0N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = -(-12,5390).0,0259 = 0,3247
Phân bố dòng I0:
U 0N
0,3247
=−
= −6, 4424
X 0H
0, 0504
U
0,3247
= - 0N = −
= −6, 0465
X 0B
0, 0537
I0H = I0B
• Điểm N1:
1
1
IBI1= 2 I0B= 2 .(-6,0465) = -3,0232
3
3
IBI4= 2 I0B = 2 .(-6,0465) = -9,0697
Dòng qua các BI khác bằng không.
• Điểm N1’:
&
&
&
I BI1 = a 2 .I&
1BI 1 + a.I 2 BI 1 + I 0 BI 1
1
3 & 1
3 & & I&
0B
I BI1 = − − j
.
I
+
−
+
j
.
I
+
I
+
÷
÷
÷
1
∑
2
∑
0
H
2
2 ÷
2 ÷
2
2
1
1
3
3
6, 0465
I BI1 = − − j
.24,
0963
+
−
+
j
. ( −11,5572 ) + −6, 4424 −
÷
÷
÷
÷
÷
2
2
2
2
2
I BI1 = −15, 7352 − j 30,8768
I BI1 = 15, 73522 + 30,87682 = 34, 6550
3
3
IBI4 = 2 I0B = 2 .(-6,0465) = -9,0697
Dòng qua các BI khác bằng không.
c. Ngắn mạch 1 pha N(1):
Điện kháng phụ : X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0, 0281 + 0, 0259 = 0, 054
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
I1∑ = I 2 ∑ = I 0 ∑ =
E
1
=
= 12,1802
X 1∑ + X ∆ 0, 0281 + 0, 054
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
U 0 N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = −12,1802.0, 0259 = −0,3154
Phân bố dòng I0:
( −0,3154 ) = 6, 2579
U 0N
=−
X 0H
0, 0504
( −0,3154 ) = 5,8733
U
= - 0N = −
X 0B
0, 0537
I0H = I0B
• Điểm N1:
1
1
IBI1= 2 I0B= 2 .5,8733 =2,9366
3
3
IBI4= 2 .I0B = 2 .5,8733= 8,8099
Dòng qua các BI khác bằng không.
• Điểm N1’:
1
1
IBI1= I1BI1+ I2BI1 + 2 I0BI1= 2I1∑ +I0H+ 2 I0B
1
IBI1=2.12,1802+6,2579+ 2 .5,8733 = 33,5549
IBI4= 8,8099
Dòng qua các BI khác bằng không.
2. Ngắn mạch phía 35kV: Trung điểm không nối đất, chỉ tính N(3)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghòch E=0)
E
E
X1H1max X1D1
0,014 0,0351
N1
XC
BI1 0,1075
XC
0,1075
X1H2 max X1D2
0,0185 0,0474
BI1
XT
0
XT
0
N2
