Khóa luận tốt nghiệp SV Lê Văn Đại 75 CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG KIỂM TRA PHÂN PHỐI THANH CÁI IEEE 4 1 Phương pháp ngắn mạch theo tiêu chuẩn ANSIIEEE Tiêu chuẩn của Viện Tiêu Chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) là một hướng dẫn ngắn gọn tính toán ngắn mạch để lựa chọn đánh giá thiết bị (bộ ngắt mạch) cho điện mạng Phương pháp ngắn mạch ANSI tính toán thường được sử dụng trên khắp Bắc Mỹ và được chấp nhận rộng rãi trong nhiều quốc gia khác trên thế giới Có ba mạng trở kháng khác nhau được tạo để tính toán tạm t.
SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG HỆ THỐNG KIỂM TRA PHÂN PHỐI THANH CÁI IEEE 4.1 Phương pháp ngắn mạch theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE Tiêu chuẩn Viện Tiêu Chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) hướng dẫn ngắn gọn tính tốn ngắn mạch để lựa chọn đánh giá thiết bị (bộ ngắt mạch) cho điện mạng Phương pháp ngắn mạch ANSI tính tốn thường sử dụng khắp Bắc Mỹ chấp nhận rộng rãi nhiều quốc gia khác giới Có ba mạng trở kháng khác tạo để tính tốn tạm thời, gián đoạn dịng ngắn mạch trạng thái ổn định: ½ chu kỳ mạng ( mạng phụ ) Mạng chu kỳ 1,5-4 ( mạng tạm thời) 30 mạng chu kỳ (mạng trạng thái ổn định) tương ứng Mạng ½ chu kỳ tham chiếu với tư cách mạng phụ đại diện tất máy quay phản ứng phụ Tương tự, lý chủ yếu áp dụng cho mạng chu kỳ 1,5-4 mạng 30 chu kỳ tương ứng Trong trường hợp tính giá trị bất đối xứng tạm thời gián đoạn dịng điện ngắn mạch, thơng qua việc sử dụng mạng ½ chu kỳ 1,5-4 chu kỳ tương ứng, giá trị hiệu dụng đối xứng tạm thời gián đoạn dòng điện ngắn mạch ban đầu xác định sau giá trị nhân với yếu tố nhân có liên quan 4.2 Tiêu chuẩn ANSI/IEEE so với tiêu chuẩn IEC Về bản, tiêu chuẩn ANSI IEC phát triển để cung cấp kết thông qua kỹ thuật chi tiết cho tính tốn dịng điện ngắn mạch cho xác định thiết bị bảo vệ Mặc dù mục đích mục tiêu hai tiêu chuẩn, có tương đồng phổ biến tiêu chuẩn ANSI IEC cho tính tốn ngắn mạch Tiêu chuẩn IEC thường mơ tả tính tốn dựa yếu tố hiệu chỉnh, tiêu chuẩn ANSI tính tốn dựa trở kháng.Tiêu chuẩn IEC u cầu tính tốn dịng điện ban đầu đối xứng để tính tốn loại dịng ngắn mạch khác áp dụng hệ số hiệu chỉnh Tuy nhiên, ANSI liên quan đến loại phản ứng xem xét để tính tốn loại ngắn dịng điện mạch Sự khác biệt hai phương pháp đối tác cung cấp Bảng sau: 75 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp Đặc điểm IEC ANSI Tần số 50 60 Hz 60 Hz Nguồn điện áp Nguồn, chức hệ Điện áp hệ thống định mức thống điện áp danh định nhân với hệ số c, tùy thuộc vào cấp điện áp Mạng cấu hình Phân loại thành lưới không Phân loại thành ba chu kỳ lỗi có lưới mạng mạng chọn tùy thuộc vào mục đích phép tính: Mạng phụ, mạng tạm thời, mạng trạng thái ổn định Trang thiết bị Trở kháng ( máy phát điện, Có ba mạng trở kháng khác Trở kháng máy biến áp) nhân với hệ số tạo để tính tốn hiệu chỉnh tạm thời, gián đoạn dòng ngắn mạch trạng thái ổn định Vị trí máy phát Nguồn gần xa vị trí thiết bị Nguồn từ xa gần vị trí từ lỗi SC có ý nghĩa phá vỡ máy phát điện xem xét ổn định ngắn mạch tính tốn có hai máy biến áp dịng điện lỗi vị trí máy phát điện chuyển (ở vị trí lỗi máy phát) lơn máy phát điện phản ứng Bảng Sự khác hai tiêu chuẩn IEC ANSI /IEEE 76 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp 4.3 Hệ thống kiểm tra phân phối IEEE 30 Hình Sơ đồ dịng Hệ thống IEEE 30 Bus Sơ đồ hệ thống IEEE 30-Bus hiển thị hình Các tham số liệu kiểm tra hệ thống thống kê sau: Bus P (MW) Q (Mvar) 21.7 12.7 2.4 1.2 7.6 1.6 94.2 19.0 22.8 10.9 30.0 30.0 10 5.8 2.0 12 11.2 7.5 77 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp 14 6.2 1.6 15 8.2 2.5 16 3.5 1.8 17 9.0 5.8 18 3.2 0.9 19 9.5 3.4 20 2.2 0.7 21 17.5 11.2 23 3.2 1.6 24 8.7 6.7 26 3.5 2.3 29 2.4 0.9 30 10.6 1.9 Bảng Tải liệu Chọn tải liệu: vào ô Nameplate Lumped Load Editor sau nhập thơng số bảng 4.2 để hình bên 78 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp Hình Tải liệu 19% 19% 28% 65% 155% 155% 0,035 giây 0,035 giây 6,5 giây 1.25 giây Bảng Cài đặt điều khiển máy phát Nhấp vào Synchronous Genertor Editor để hiển thị bảng sau nhấn 79 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp Imp/Model để tùy chỉnh thơng số bảng 4.3 Hình Máy phát liệu Máy biến áp Bus X (đv) R/X 6–9 0.2080 0.001 – 10 0.5560 0.001 – 12 0.2560 0.001 27 – 28 0.3960 0.001 – 11 0.2080 0.001 – 10 0.1100 0.001 12 – 13 0.1400 0.001 Bảng 4 Dữ liệu máy biến áp 80 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp Nhấp vào 2-Winding Transformer Editor để hiển thị bảng sau nhấn Impedance để tùy chỉnh thơng số bảng 4.4 Hình 4 Dữ liệu máy biến áp Số dòng Bus R (đv) X (đv) Y (đv) 1–2 0.0192 0.0575 0.0528 1–3 0.0452 0.1852 0.0408 2–4 0.0570 0.1737 0.0368 3–4 0.0132 0.0379 0.0084 2–5 0.0472 0.1983 0.0418 81 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp 2–6 0.0581 0.1763 0.0374 4–6 0.0119 0.0414 0.0090 5–7 0.0460 0.1160 0.0204 6–7 0.0267 0.0820 0.0170 10 6–8 0.0120 0.0420 0.0090 11 6–9 0.0 0.2080 0.0 12 – 10 0.0 0.5560 0.0 13 – 11 0.0 0.2080 0.0 14 – 10 0.0 0.1100 0.0 15 – 12 0.0 0.2560 0.0 16 12 – 13 0.0 0.1400 0.0 17 12 – 14 0.1231 0.2559 0.0 18 12 – 15 0.0662 0.1304 0.0 19 12 – 16 0.0945 0.1987 0.0 20 14 – 15 0.2210 0.1997 0.0 21 16 – 17 0.0824 0.1932 0.0 22 15 – 18 0.1070 0.2185 0.0 23 18 – 19 0.0639 0.1292 0.0 24 19 – 20 0.0340 0.0680 0.0 25 10 – 20 0.0936 0.2090 0.0 26 10 – 17 0.0324 0.0845 0.0 27 10 – 21 0.0348 0.0749 0.0 28 10 – 22 0.0727 0.1499 0.0 29 21 – 22 0.0116 0.0236 0.0 30 15 – 23 0.1000 0.2020 0.0 31 22 – 24 0.1150 0.1790 0.0 32 23 – 24 0.1320 0.2700 0.0 33 24 – 25 0.1885 0.3292 0.0 34 25 –26 0.2544 0.3800 0.0 35 25–27 0.1093 0.2087 0.0 82 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp 36 27–28 0.0 0.3960 0.0 37 27–29 0.2198 0.4153 0.0 38 27–30 0.3202 0.6027 0.0 39 29–30 0.2399 0.4533 0.0 40 8–28 0.0636 0.2000 0.0428 41 6–28 0.0169 0.0599 0.0130 Bảng Dữ liệu dòng Chọn dòng liệu: vào Rating Impedance sau nhập thơng số bảng 4.5 để hình bên Hình Dịng liệu Số lượng Điện áp tính kV 132 132 132 132 132 132 83 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp 132 132 132 10 33 11 18 12 33 13 18 14 33 15 33 16 33 17 33 18 33 19 33 20 33 21 33 22 33 23 33 24 33 25 33 26 33 27 33 28 33 29 33 30 33 Bảng Cấp điện áp Kết chạy tốn ngắn mạch sử dụng phần mềm ETAP Tính tốn ngắn mạch, công cụ ta chọn mục Analysis), click vào (Study Case) để tùy chỉnh tính tốn 84 (Short -Circuit SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp Vào mục công cụ để chọn kết loại dòng ngắn mạch sơ đồ hay vào mục để xem kết chi tiết Hình Kết mô phần mềm etap Kết mơ cho tính tốn IEC Kết thiết lập để tính tốn dịng ngắn mạch tối đa xác định công suất định mức thiết bị điện (IEC) Dịng điện ngắn mạch tối thiểu tính tốn để lựa chọn cầu chì để thiết lập thiết bị điện bảo vệ 85 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp Hình Kết mơ cho tính tốn IEC Nhận xét: Từ kết (hình 4.6 ) ta thấy tất loại lỗi kiểm tra, dòng điện ngắn mạch (SCC) đối xứng ban đầu( ) dòng ngắn mạch đỉnh ( ) lỗi 3-ph xảy cao nhất, dòng ngắn mạch xác lập ( ) lỗi 3-ph xảy thấp nhất, ngược lại dòng ngắn mạch xác lập ( ) lỗi LLG xảy lớn nhất, tóm tắt sau: o o , ( 3-ph > LLG> LG > LL) ( LLG > LG > LL > 3-ph ) Dòng cắt ngắn mạch đối xứng ( ) loại lỗi LLG lớn nhất, loại lỗi LL nhỏ khơng xét cho dịng ngắn mạch 3-ph (dòng ngắn mạch 3-ph thuộc thành phần đối xứng mà dòng cắt ngắn mạch đối xứng ( ) giá trị hiệu dụng chu kỳ đầy đủ thành phần xoay chiều đối xứng dòng ngắn mạch giả định) o (LLG > LG > LL) 86 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp Kết mơ cho tính tốn ANSI Nghiên cứu chọn để tính tốn ngắn mạch giới thiệu 1.5-4 chu kỳ Nghiên cứu thực lỗi ba pha, hai pha trạm nhau, hai pha trạm trạm đất, pha trạm đất Loại lỗi Thanh ID kV 3-Ph LG LL LLG 132 9.698 11.89 8.551 11.241 132 8.526 9.442 7.46 9.129 132 5.254 5.285 4.569 5.223 132 6.698 6.585 5.83 6.75 132 5.666 5.56 4.934 5.671 132 7.537 7.353 6.565 7.573 132 4.947 4.752 4.296 4.912 132 5.686 5.745 4.953 5.766 33 12.945 13.195 11.252 13.257 10 33 14.592 14.122 12.668 14.608 11 11 19.151 22.956 16.689 21.863 12 33 12.56 12.087 10.91 12.527 13 11 21.077 25.741 18.329 24.903 14 33 6.796 6.497 5.89 6.693 15 33 10.355 9.767 8.98 10.16 16 33 8.416 8.154 7.297 8.372 17 33 10.627 10.206 9.217 10.535 18 33 7.085 6.702 6.139 6.928 19 33 7.377 6.92 6.393 7.174 20 33 7.711 7.311 6.683 7.553 21 33 11.907 11.292 10.327 11.712 22 33 11.665 11.119 10.117 11.514 87 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp 23 33 7.012 6.715 6.076 6.901 24 33 8.754 8.331 7.586 8.577 25 33 5.669 5.573 4.912 5.653 26 33 2.551 2.446 2.209 2.526 27 33 6.217 6.217 5.388 6.309 28 132 4.446 4.314 3.863 4.428 29 33 3.289 3.137 2.849 3.232 30 33 3.315 3.035 2.871 3.241 Bảng Kết mơ tính tốn ANSI Nhận xét: Từ bảng 4.7, quan sát thấy tất loại lỗi kiểm tra, dòng điện ngắn mạch (SCC) cao xảy 10, 11 13 Những kết trạm biến áp 132/33 kV Việc giảm điện áp khiến SCC tăng Mỗi phản ứng khác với loại lỗi áp dụng Điều tóm tắt sau: Đối với 1, 2, 3, 11 13: kết lỗi pha trạm đất (LG) cao hai pha trạm trạm đất (LLG) 3-pha kết Đối với 4, 5, 6, 10 12: kết lỗi LLG cao 3-pha LG Trong 9, lỗi LLG có kết lớn LG 3-pha Tuy nhiên, phần lại thanh 14 đến 30, dòng điện ngắn mạch cho lỗi 3-pha cao nhất; nhiều LLG LG, tóm tắt sau: o Tại 1,2,3,11 13: LG>LLG>3-ph o Tại 4,5,6,10 12: LLG>3-ph>LG o Tại : LLG>LG>3-ph o Tại 14 ->30 :3-ph>LLG>LG Kết luận: Từ kết mô tiêu chuẩn dòng ngắn mạch 132 kV ngưỡng cho phép 31.5 kA Với dòng ngắn mạch ba pha cao 88 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp tiêu chuẩn ANSI IEC đạt ngưỡng xấp xỉ 10 kA (hình 4.6 bảng 4.7 ) Dòng ngắn mạch lưới 33 kV 11 kV hầu hết 25 kA trình bày hình 4.6 bảng 4.7 4.4 So sánh kết mô ANSI IEC Ta nhận thấy dịng điện đối xứng ban đầu IEC tìm thấy cao dịng ANSI đối xứng Yếu tố quy cho yếu tố sau, xem xét IEC cho dòng đối xứng ban đầu phép tính: o Hệ số điện áp c sử dụng nguồn điện áp tương đương o Trở kháng phụ xem xét cho tất tải quay hệ thống o Sử dụng hệ số hiệu chỉnh trở kháng Trong so sánh kết mô ANSI IEC cho hệ thống, hai tiêu chuẩn cung cấp mơ hình chi tiết cho ngắn mạch Tuy nhiên tính tốn IEC u cầu liệu hệ thống điện chi tiết ANSI Tiêu chuẩn ANSI liên quan đến trở kháng, hệ số nhân áp dụng để đảm bảo kết đáng tin cậy an toàn Tiêu chuẩn IEC liên quan đến đóng góp ngắn mạch ban đầu nguồn riêng biệt Hơn nữa, ta thường thấy phương thức IEC mang giá trị cao nhiều so với phương pháp ANSI Do đó, kết tìm thấy trở kháng hệ số hiệu chỉnh yếu tố hệ số điện áp c xem xét theo phương pháp IEC Phát rõ ràng xuất từ kết mơ ngắn mạch tính tốn phương pháp IEC dẫn đến kết thận trọng tiêu chuẩn ANSI Phát rõ ràng thứ hai tất loại lỗi quan trọng khơng có loại lỗi chiếm ưu phổ biến loại khác - Phương pháp hạn chế dòng ngắn mạch Với tốc độ phát triển lưới nguồn điện nay, việc xuất dòng ngắn mạch hệ thống điện tăng cao điều tránh khỏi Do đó, việc nghiên cứu áp dụng giải pháp hạn chế dịng ngắn mạch cho có dịng ngắn mạch cao cần thiết 89 SV: Lê Văn Đại Khóa luận tốt nghiệp Đối với giải pháp hạn chế dịng điện ngắn mạch có giá trị lớn lưới truyền tải thiết bị giúp hạn chế dịng ngắn mạch giải pháp khả thi lắp đặt điện kháng nối tiếp lưới điện Ta lắp đặt cuộn kháng số Bus Claytor 13_2 Fieldale 13_5, so sánh giá trị dòng ngắn mạch trước sau lắp đặt cuộn kháng ngắn mạch, cụ thể thể bảng 4.8, 4.9 ; Bus Trước Sau Claytor 13_2 8.526 kA 6,96 kA Fieldale 13_5 5.666 kA 3.85 kA Bảng Kết trước sau lắp cuộn kháng ngắn mạch Bus Claytor 13_2 Bus Fieldale 13_5 theo tiêu chuẩn ANSI Bus Trước Sau Claytor 13_2 10.055 kA 8.03 kA Fieldale 13_5 7.496 kA 4.71 kA Bảng Kết trước sau lắp cuộn kháng ngắn mạch Bus Claytor 13_2 Bus Fieldale 13_5 theo tiêu chuẩn IEC Thực tế, chi phí lắp đặt điện kháng mắc, địi hỏi cơng nghệ cao biện áp tối ưu nhất, hệ thống điện Quốc gia nhiều năm qua tiếp tục vận hành khó khăn với mức tăng trưởng phụ tải cao 90 ... 11. 241 132 8.526 9 .44 2 7 .46 9.129 132 5.2 54 5.285 4. 569 5.223 132 6.698 6.585 5.83 6.75 132 5.666 5.56 4. 9 34 5.671 132 7.537 7.353 6.565 7.573 132 4. 947 4. 752 4. 296 4. 912 132 5.686 5. 745 4. 953... 132 4. 446 4. 3 14 3.863 4. 428 29 33 3.289 3.137 2. 849 3.232 30 33 3.315 3.035 2.871 3. 241 Bảng Kết mơ tính tốn ANSI Nhận xét: Từ bảng 4. 7, quan sát thấy tất loại lỗi kiểm tra, dòng điện ngắn mạch. .. phép tính: o Hệ số điện áp c sử dụng nguồn điện áp tương đương o Trở kháng phụ xem xét cho tất tải quay hệ thống o Sử dụng hệ số hiệu chỉnh trở kháng Trong so sánh kết mô ANSI IEC cho hệ thống,