Đang tải... (xem toàn văn)
Khi thiết kế bảo vệ rơ-le cho bất kì một phần tử hay một hệ thống điện nào , cần phải xem xét đến những sự cố nặng nề nhất có ảnh hưởng lớn tới hệ thống đó là sự cố ngắn mạch . Với sơ đồ hệ thống đang xét cần chú ý đến các dạng mạch ngắn như sau : - Ngắn mạch 3 pha đối xứng N (3) - Ngắn mạch 2 pha N (2) - Ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1) - Ngắn mạch 1 pha chạm đất N (1) Với tính toán các thông số , chỉnh định và cài đặt cho các rơle chủ yếu dựa vào kết quả tính toán ngắn mạch trên các phần tử được bảo vệ . Với sơ đồ cần bảo vệ ta xét đến các dạng ngắn mạch tại các điểm quan trọng của trạm biến áp . Đó là các điểm N1 , N2 , N3 lần lượt ở các phía cao áp , trung áp và hạ áp của máy biến áp ba cuộn dây .
Bài tập dài môn học: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 1 BÀI TẬP DÀI MÔN: NGẮN MẠCH A. Tính thông số sơ đồ trong hệ đơn vị tương đối Chọn: S cb = S H = 3500 MVA U cb = U bt Ta có bảng U tb của các cấp điện áp Cấp điện áp (kV) 220 110 10,5 U tb (kV) 230 115 11 1. Nhánh hệ thống Coi tổn thất trong nhánh hệ thống không đổi nên sơ đồ thay thế của nhánh hệ thông chỉ gồm thanh góp. ( ) 1 230 230 220 * === U U U tb H cbH 2.Đường dây kép ( ) 900,0 230 3500 684,0 2 1 2 1 2 2 220 0 2 =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅= tb cb D U S lxX 3. Máy biến áp 3 pha ( ) ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5,11203211 2 1 2 1 =−+⋅=−+⋅= THCHCTC UUUU NNNN ( ) ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 05,0322011 2 1 2 1 ≈−=−+⋅=−+⋅= CHTHCTT UUUU NNNN ( ) ( ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5,20113220 2 1 2 1 =−+⋅=−+⋅= CTCHTHH UUUU NNNN và ( ) 456,4 230 3500 100 242 100 5,11 100 % 2 2 220 2 2 * =⋅⋅=⋅⋅= cb cb dm dmN cbC U S S UCU X ( ) 943,7 230 3500 100 242 100 5,20 100 % 2 2 220 2 2 * =⋅⋅=⋅⋅= cb cb dm dmN cbH U S S UHU X ( ) 0 * = X cbT vì điện kháng của đoạn trung áp xấp xỉ bằng không nên ta co thể bỏ qua nhánh trung của MBA 3 pha. 4. Máy biến áp 2 pha Bài tập dài môn học: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 2 ( ) 068,4 115 3500 100 121 100 5,10 100 % 2 2 110 2 2 * =⋅⋅=⋅⋅= cb cb dm dmN cbB U S S UCU X 5. Kháng điện ( ) 5,11 5,11 100 %3 3 100 % 2 * cb cb dm dmK cb cb dm dmK cbK U I I UX U I I UX X ⋅⋅=⋅⋅= trong đó ( ) 7,183 113 3500 3 3500 3 5,115,11 = ⋅ = ⋅ = ⋅ = cbcb cb cb UU S I vậy ( ) 336,1 11 7,183 2,5 5,10 100 8 100 % 2 5,11 =⋅⋅=⋅⋅= • cb cb dm dmK cbK U I I U X X 6. Máy phát điện Các máy phát điện làm việc ở chế độ định mức và công suất định mức của máy phát: cos 0,8 sin 0,6 ϕ ϕ = ⇒ = MVA co P S dm dm 100 8,0 80 === ϕ ( ) ( ) ( ) 102,5 11 3500 100 5,10 16,0 2 2 5,10 2 32 1 =⋅⋅=⋅=== • •∗ • cb cb dm dm dcbFcbF cbF U S S U XXXX Sức điện động của MF là ( ) ( ) 103,116,06,08,0sin 2 2 2 2 =++=++= •• d XcoE ϕϕ Từ các thông số tính toán được ta có sơ đồ thay thế của toàn hệ thống. Bài t ậ p dài môn h ọ c: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 3 E '' E '' 3 2 N N H U 10,5kV 110kV 220kV ~ ~ ~ E '' F B FF HH C C D/2 XX XXX XX X X N 1 X K B. Tính trị số dòng ngắn mạch siêu quá độ ban đầu I”(0) bằng phương pháp đại số 1. Ngắn mạch tại N 3 : Vì ngắn mạch tại đầu cực máy phát 1 nên MF 1 không thể ghép chung với MF 2 và MF 3.Như vậy sơ đồ thay thế của ta gồm 3 nhóm: Nhóm MF 1, nhóm hệ thống, nhóm MF 2 và 3. S¬ đồ biến đổi: Bài t ậ p dài môn h ọ c: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 4 K X ( Hình 2) ( Hình 1) 10 9 X N H U ~ ~ ~ E '' E '' E '' 8 76 11 32 1 X X X X X X X XX X X X X X X X 1 2 3 4 5 6 7 8 E '' E '' E '' ~ ~ ~ U H N 3 3 (Hình 4) (Hình 3) E'' 10 7 E'' 10 9 E'' E'' E'' X N H U ~ ~ ~ 14 6 15 13 X X X X X X X X X X 12 11 6 8 E'' ~ ~ ~ U H N X 3 3 Bài t ậ p dài môn h ọ c: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 5 (Hình 6)(Hình 5) 10 N H U ~ ~ E '' E '' 18 6 17 X X X X X X 13 6 16 E '' E '' ~ ~ U H N X 3 3 Các thông số biến đổi của sơ đồ: X 1 =X D/2 MBA 3 pha 1có: X C =X 2 = 4,456 và X H = X 4 = 7,943 MBA 3 pha 2có: X C =X 3 = 4,456 và X H = X 5 = 7,943 X B + X F3 = X 8 = 9,171 X F1 = X 6 = 5,102 X F2 = X 7 = 5,102 X F3 = 5,102 -Biến đổi từ hình 1 sang hình 2 Biến đổi ∆(X 4 ,X K ,X 5 ) ⇒ Y(X 9 ,X 10 ,X 11 ) 664,3 336.1943,7974,7 943,7943,7 54 54 9 = ++ × = ++ = K XXX XX X 616.0 336.1943,7974,7 336.1943,7 54 4 10 = ++ × = ++ = K K XXX XX X 616.0 336.1943,7974,7 336,1943,7 54 5 11 = ++ × = ++ = K K XXX XX X -Biến đổi từ hình 2 sang hình 3 128,3 456,4456,4 456,4456,4 9,0)//( 32112 = + × +== XXXX nt -Biến đổi từ hình 3 sang hình 4 Biến đổi Y(X 8 ,X 9 ,X 12 ) ⇒ ∆ thiếu(X 13 ,X 14 ) Bài t ậ p dài môn h ọ c: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 6 041,8 171,9 128,3664,3 128,3664,3 8 129 12913 = × ++= × ++= X XX XXX 576,23 128,3 171,9664,3 171,9664,3 12 89 8914 = × ++= × ++= X XX XXX 718,5616,0102,5 11715 = + = + = XXX -Biến đổi từ hình 4 sang hình 5 Ghép 2 nhánh song song có nguồn chứa X 14 , X 15 602,4 718,5576,23 718,5576,23 1514 1514 16 = + × = + × = XX XX X -Biến đổi từ hình 5 sang hình 6 Biến đổi Y(X 10 ,X 13 ,X 16 ) ⇒ ∆ thiếu (X 17 ,X 18 ) 734,9 602,4 041,8616,0 041,8616,0 16 1310 131017 = × ++= × ++= X XX XXX 571,5 041,8 602,4616,0 602,4616,0 13 1610 161018 = × ++= × ++= X XX XXX Sau khi biến đổi ta có sơ đồ gồm 3 nhóm N 3 E '' ~ ~ E '' H U 6 X 17 X X 18 Với phương pháp giải tích ta có dòng điện ngắn mạch tính trong hệ đơn vị tương đối là: 61,0 102,5 1 571,5 103,1 102,5 103,1 6186 3 * =++= ′ ′ + ′ ′ + ′ ′ = ′′ X U X E X E I H cbN Bài t ậ p dài môn h ọ c: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 7 Dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là ( ) ( ) 114,112 113 3500 61,0 3 5,10 '' 3 '''' 33 = ⋅ ⋅= ⋅ ⋅=⋅= • cb cb cbNcbcbNN U S IIII KA 2. Ngắn mạch tại N 2 Vì ngắn mạch tại N 2 là ngắn mạch đối xứng nên ta gập đôi sơ đồ, điện kháng của cuộn kháng coi xấp xỉ bằng không (bỏ qua).Ta biến đổi sơ đồ thành 2 nhóm. Sơ đồ: (Hình 1) E'' E'' 2 N H U ~ ~ F B F/2 H/2 C/2 D/2 X XX X X X Trong đó X C/2 =4,456/2 = 2,228 X H/2 =7,943/2 = 3,972 X F/2 =5,102/2 = 2,551 Bài t ậ p dài môn h ọ c: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 8 E '' ~ ~ E '' (Hình 3) H U X 2 1 X X 3 2 N (Hình 2) E '' ~ X X X X X X D/2 C/2 H/2 F/2 B F ~ U H N 2 E '' -Biến đổi từ hình 2 sang hình 3 128,3228,29,0 2/2/1 = + = + + = HTCD XXXX 523,6551,2972,3 2/2/2 = + = + = FH XXX 171,9102,5068,4 3 = + = + = FB XXX Vậy dòng điện ngắn mạch tại N 2 294,1 128,3 1 523,6 103,1 171,9 103,1 123 2 * =++= ′ ′ + ′ ′ + ′ ′ = ′′ X U X E X E I H cbN Dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là ( ) ( ) KA U S IIII cb cb cbNcbcbNN 738,22 1153 3500 294,1 3 110 '' 2 '' 22 = ⋅ ⋅= ⋅ ⋅=⋅= • ⋅⋅ • 3. Ngắn mạch tại N 1 Vì ngắn mạch tại N 1 là ngắn mạch đối xứng nên ta gập đôi sơ đồ, điện kháng của cuộn kháng coi xấp xỉ bằng không (bỏ qua).Ta biến đổi sơ đồ thành 2 nhóm. Sơ đồ: Bài t ậ p dài môn h ọ c: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 9 (Hình 1) E '' E '' H U ~ ~ F B F/2 H/2 C/2 D/2 X XX X X X N 1 Trong đó X C/2 =4,456/2 = 2,228 X H/2 =7,943/2 = 3,972 X F/2 =5,102/2 = 2,551 Bài t ậ p dài môn h ọ c: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện 10 (Hình 2) E '' ~ X X X X X X D/2 C/2 H/2 F/2 B F ~ U H N 1 E '' X X D/2 C/2 U H N 1 2 X 1 X (Hình 3) E '' ~ ~ E '' ~ E '' (Hình 4) X 3 1 N H U D/2 X -Biến đổi từ hình 2 sang hình 3 523,6551,2972,3 2/2/1 = + = + = FH XXX 171,9068,4102,5 2 = + = + = FB XXX -Biến đổi từ hình 3 sang hình 4 [...].. .Bài tập dài môn học: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện X3 = XC/2 + X1 × X 2 3,128 × 6,523 = 2,228 + = 6,04 X1 + X 2 3,128 + 6,523 Vậy dòng điện ngắn mạch tại N2 I ′′ 1* cb = N U ′′ E ′′ 1,103 1 ++ H = + = 1,294 X3 X D / 2 9,171 0,9 Dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là '' '' '' I N 1 = I N 1•(cb ) ⋅ I cb = I N 1∗(cb ) ⋅ S cb... tính trị số dòng quá độ tại t = 0;0,2;∞ 1 Ngắn mạnh tại N3 Sử dung số liệu trong phần A, chia sơ đồ thành 3 nhóm: nhóm MF 2-3(X2), nhóm MF 1(X3)và nhóm HT(X1) U H X1 N3 X2 E'' ~ X3 E'' ~ X1 = X17 =9,734 X2 = X18=5,571 X3 = X6=5,102 BiÕn đổi các điện kháng về điện kháng tính toán X itt = X i*( cb ) ⋅ S đmi S cb ta có 11 Bài tập dài môn học: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện Sđm1 = 3500 ⇒ X1tt = 9,734 Sđm2 =... điện kháng về điện kháng tính toán X itt = X ta có Sđm1 = 3500 ⇒ X1tt = 3,128 Sđm2 = 100 x 3=300 ⇒ X2tt = 0,559 12 i*( cb ) ⋅ S đmi S cb Bài tập dài môn học: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện Tra bảng đường cong tính toán Vì X1tt = 3,128> 3 nên ta không sử dụng bảng mà tính như sau I”N1tt (0) = I”N1tt(0,2) = I”N1tt(∞) = 1 = 0,32 3,128 I”N2tt(0,2) = 1,4 và I”N2tt(∞) = 1,61 ; I”N2tt(0) = 1,65 Tính dòng ngắn. .. đổi các điện kháng về điện kháng tính toán X itt = X ta có Sđm1 = 3500 ⇒ X1tt = 0,9 Sđm2 = 100 x 3=300 ⇒ X2tt = 0,518 13 i*( cb ) ⋅ S đmi S cb Bài tập dài môn học: Ngắn Mạch Trong Hệ Thống Điện U H X D/2 N2 X3 E'' ~ Tra bảng đường cong tính toán I”N1tt(0,2) = 1,040 và I”N1tt(∞) = 1,230 ; I”N1tt(0) = 1,100 I”N2tt(0,2) = 1,620 và I”N2tt(∞) = 1,740 ; I”N2tt(0) = 1,930 Tính dòng ngắn mạch tổng tại t " "... ngắn mạch tổng tại t " " N 1tt I (t ) = I (t ) I " đm1 + I 2tt (t ) I đm 2 với I dm1 = I dm 2 = S dm1 3 ⋅ U tb S dm 2 3 ⋅ U tb = 3500 = 3 ⋅ 115 300 3 ⋅ 115 = 17,572 = 1,506 vậy: I’’N(0,2) = 7,726 (kA) I’’N(∞) = 8,043 (kA) I’’N(0) = 8,103 (kA) 2 .Ngắn mạch tại N1 Sử dụng sơ đồ phần A chia sơ đồ thành 2 nhóm: nhóm hệ thống và nhóm các MF Trong đó : XD/2 = 0,9 E’’~ = 1,103 X3= 6,040 UH =1 Biến đổi các điện. .. ngắn mạch tổng tại t " " N 1tt I (t ) = I (t ) I " đm1 " + I 2tt (t ) I đm 2 + I 3tt (t ) I đm3 với I dm1 = I dm 2 = I dm 2 = S dm1 3 ⋅ U tb S dm 2 3 ⋅ U tb S dm 2 3 ⋅ U tb = = = 3500 3.11 100 3.11 100 3.11 = 183,702 = 5,249 = 5,249 vậy: I’’N(0,2) = 62,699 (kA) I’’N(∞) = 47,478 (kA) I’’N(0) = 89,730 (kA) 2 .Ngắn mạch tại N2 Sử dụng sơ đồ phần A chia sơ đồ thành 2 nhóm: nhóm hệ thống và nhóm các MF Trong . 616.0 336.1943,7974,7 336,1943,7 54 5 11 = ++ × = ++ = K K XXX XX X -Biến đổi từ hình 2 sang hình 3 128,3 456,4456,4 456,4456,4 9,0)//( 32112 = + × +== XXXX nt -Biến đổi từ hình 3 sang hình 4 Biến đổi Y(X 8 ,X 9 ,X 12 ). 718,5616,0102,5 11715 = + = + = XXX -Biến đổi từ hình 4 sang hình 5 Ghép 2 nhánh song song có nguồn chứa X 14 , X 15 602,4 718,5576,23 718,5576,23 1514 1514 16 = + × = + × = XX XX X -Biến đổi từ hình 5. ~ E '' (Hình 4) X 3 1 N H U D/2 X -Biến đổi từ hình 2 sang hình 3 523,6551,2972,3 2/2/1 = + = + = FH XXX 171,9068,4102,5 2 = + = + = FB XXX -Biến đổi từ hình 3 sang hình 4 Bài t ậ p