Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện nguyễn thái ngọc

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 1 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1 CHƯƠNG I: TRẠM BIẾN ÁP HOÀNH BỒ- QUẢNG NINH CÁC lộ 273 được nối với trạm 220kV Tràng Bạch.Phía 110kV được lấy điện từ nhà máy đi

Trang 1

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 1 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

CHƯƠNG I: TRẠM BIẾN ÁP HOÀNH BỒ- QUẢNG NINH CÁC

lộ 273 được nối với trạm 220kV Tràng Bạch.Phía 110kV được lấy điện từ nhà máy điện Uông Bí qua 2 ngăn lộ 171,172 cung cấp cho các khu công nghiệp Cái Lân,các huyện miền Đông của Quảng Ninh và thành phố Hạ Long.Phía 22kV cấp điện cho hệ thống tự dùng của trạm

I.2 SƠ ĐỒ NỐI ĐIÊN CHÍNH CỦA TRẠM

I.2.1 Phía 220 kV

Nguồn cấp điện cho trạm: Đường dây 273 –Tràng Bạch

Đường dây 274 –NMĐ Sơn Động Đường dây 272- T500 QN

 Máy biến áp AT2

- Công suất 125 MVA, có điều chỉnh điện áp dưới tải

- Công suất SC / ST / SH : 225/121/22-125 MVA

Trang 2

- Tổ đấu dây Y0TN/-11

 Máy biến áp AT1

- Công suất 125 MVA, có điều chỉnh điện áp dưới tải

- Công suất SC / ST / SH : 225/123/23-125 MVA

I.2.3 Phía 22kV

- 1 ngăn lộ tổng

- 1 ngăn lộ ra

- 2 ngăn máy biến áp tự dùng TD41,TD42 cấp tự dùng cho trạm

I.3 THÔNG SỐ CỦA THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠM

I.3.1 Các máy biến áp

I.3.1.1 Máy biến áp AT1:

Máy biến áp tự ngẫu nhãn hiệu SDN-6144-125000KVA do AEG sản xuất , công suất danh định 125 MVA

- Điện áp danh định cuộn dây UCdđ = 225 kV

UTdđ = 123 kV

Trang 3

- Tổn hao không tải ∆Po=44kW

I.3.1.2Máy biến áp AT2:

Máy biến áp tự ngẫu nhãn hiệu ATDTN-125000KVA do UCRAINA sản xuất, công suất danh định 125 MVA

- Điện áp danh định cuộn dây UCdđ = 225 kV

- Tổn hao không tải ∆Po=374kW

I.3.2 Các thiết bị phân phối phía 220 kV

1 Máy cắt 3AP1FI do SIEMENS sản xuất

Máy cắt 3AP1FI là máy cắt sử dụng lò xo

Vị trí 231

- Điện áp định mức kV 245

- Tần số định mức Hz 50

- Dòng điện định mức A 3150

Trang 4

- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 40

- Áp lực khí SF6đ bar 6

- Áp lực khí SF6bth bar 5,2

- Áp lực khí SF6ktt bar 5

2 Máy cắt 3AP1FG-245 do SIEMENS sản xuất

Máy cắt 3AP1FG-245 là máy cắt sử dụng lò xo

Trang 5

- Điện áp cao nhất của thiết bị : 450 kV

- Tỉ số biến danh định :375-750-1500/5A

- Tỉ số biến đang sử dụng :1500/5A

- Tổ đấu dây Yo/Yo/∆

8 Biến điện áp kiểu DDB-245 do ARTECHE sản xuất

Trang 6

1 Máy cắt HGF312 do ALSTOM sản xuất

2 Máy cắt HGF312 do ALSTOM sản xuất

4 Máy cắt kiểu 3AP1FI do SIEMENS sản xuất

Vị trí:101

- Điện áp định mức kV 170

Trang 7

Trang 8

- Tần số danh định :50 Hz

- Điện áp định mức :110 kV

- Tỉ số biến đang sử dụng :750/5A

- Tỉ số biến danh định :375-750-1000/5A

10 Biến dòng điện kiểu CA-123 do ARTECHE sản xuất

Vị trí :132

- Tỉ số biến danh định :375-750-1000/5A

11.Biến điện áp kiểu DDB-245 do ARTECHE sản xuất

- Điện áp định mức của lưới : 123 kV

- Tần số : 50 Hz

- Tỉ số biến áp : 110/ 3 :0,1/ 3 :0,1

- Tổ đấu dây Yo/Yo/∆

1 Máy cắt FG3 do MERLIN sản xuất

Trang 9

- Tỉ số biến đang sử dụng :1250/5A

- Tỉ số biến danh định :1250/5A

7 Biến dòng điện ACF-24 do MERLIN sản xuất

Vị trí :471

- Tỉ số biến danh định :600/5A

8 Biến dòng điện BS 726 do SIEMENS sản xuất

Vị trí :432

- Tỉ số biến danh định :600-800/5A

9 Biến điện áp UCFN-24 do MERLIN sản xuất

Trang 10

CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE

II.1 MỤC ĐÍCH TÍNH NGẮN MẠCH

Khi thiết kế bảo vệ rơle cho bất kỳ một phần tử hoặc một hệ thống điện nào, ta cần phải xem xét đến những sự cố nặng nề nhất, có ảnh hưởng lớn tới phần tử hoặc hệ thống đó Nguyên nhân gây hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong hệ thống rất đa dạng, trong đó, loại sự cố nguy hiểm nhất là ngắn mạch

Việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định được dòng điện ngắn mạch lớn nhất (INmax) và dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất (IN min ) đi qua các bảo vệ để lựa chọn thiết bị bảo vệ rơ le, chỉnh định, cài đặt các thông số và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ

II.2 NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH

II.2.1 Nguyên nhân của ngắn mạch

Nguyên nhân chung và chủ yếu của ngắn mạch là do cách điện bị hỏng Lý do cách điện bị hỏng có thể là: Bị già cỗi khi làm việc lâu ngày, chịu tác động cơ khí gây

vỡ nát, bị tác động của nhiệt độ gây phá hoại môi chất, xuất hiện điện trường mạnh làm phóng điện chọc thủng vỏ bọc….Những nguyên nhân tác động cơ khí có thể do con người (như đào đất, thả diều…), do loài vật(rắn bò, chim đậu…), hoặc gió bão làm cây gãy, đổ cột, dây dẫn chập nhau…

II.2.2 Hậu quả của ngắn mạch

Ngắn mạch là một loại sự cố nguy hiểm, vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng lên rất lớn, chạy trong các phần tử của HTĐ Tác dụng của dòng điện ngắn mạch

có thể gây ra là:

- Phát nóng rất nhanh, nhiệt độ tăng cao, có thể gây cháy nổ

- Sinh ra lực cơ khí rất lớn giữa các phần của thiết bị điện, làm biến dạng hoặc gây vỡ các bộ phận như sứ đỡ, thanh dẫn…

- Gây sụt áp lưới điện khiến động cơ ngừng quay, ảnh hưởng đến năng suất của máy móc thiết bị

- Gây ra mất ổn định hệ thống do các máy phát mất cân bằng công suất, quay theo những vận tốc khác nhau dẫn đến mất đồng bộ

- Tạo ra các thành phần dòng điện không đối xứng, gây nhiễu các đường dây thông tin

ở gần

- Nhiều phần của mạng điện bị cắt ra để loại trừ điểm ngắn mạch, làm gián đoạn cung cấp điện

Trang 11

II.3 CÁC GIẢ THIẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH NGẮN MẠCH

II.3.1 Những giả thiết cơ bản để tính toán ngắn mạch

Khi tính toán ngắn mạch bằng phương pháp thủ công người ta sử dụng một số giả thiết đơn giản hóa sau:

- Các máy phát điện không có dao động công suất

- Xét phụ tải gần đúng

-Mạch từ không bão hòa

- Bỏ qua điện trở

- Bỏ qua điện dung

- Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp

- Hệ thống điện ba pha là đối xứng

II.3.2 Trình tự tiến hành tính toán ngắn mạch

Tiến hành tính toán ngắn mạch theo trình tự sau:

- Xác định sơ đồ thay thế( còn gọi là sơ đồ đẳng trị hay sơ đồ một sợi)

- Xác định loại ngắn mạch

- Xác định vị trí của điểm ngắn mạch

- Xác định thời điểm cần xét của quá trình ngắn mạch

Khi tính toán ngắn mạch có thể dùng hệ đơn vị tương đối có tên hoặc hệ đơn vị tương đối cơ bản

- Dòng ngắn mạc cực tiểu khi: Công suất ngắn mạch của hệ thống nhỏ nhất (điện kháng hệ thống lớn nhất) Ở chế độ này ta xét các dạng ngắn mạch: ngắn mạch 2 pha (N ), ngắn mạch 1 pha chạm đất ( 2 N ), ngắn mạch 2 pha  1chạm đất (N 1,1 ), các máy biến áp vận hành độc lập

Trang 12

Các điểm ngắn mạch tính toán:

- Ngắn mạch phía 220kV với các điểm ngắn mạch N1 và N1’; N1 và N1’’

- Ngắn mạch phía 110kV với các điểm ngắn mạch N2 và N2’; N2 và N2’’

- Ngắn mạch phía 22kV với các điểm ngắn mạch N3 và N3’

II.4 ĐIỆN KHÁNG CÁC PHẦN TỬ VÀ SƠ ĐỒ THAY THẾ

Đối với tính toán bảo vệ rơ le,chọn các đại lượng cơ bản sau:

cb

S I

cb

S I

cb

S I

U

II.4.1 Thông số Hệ thống

Theo số liệ của Trung tâm điều độ hệ thống điện Miền Bắc A1 với

Scb=100MVA và Ucb=Uđm=220kV thì trong các chệ độ phụ tải cực đại và cực tiểu ta

có điện kháng của hệ thống như sau:

Trang 13

* Chế độ công suất ngắn mạch cực đại S Nmax

II.4.2 Thông số các máy biến áp

II.4.2.1 Máy biến áp AT1

Điện áp ngắn mạch UK% của máy biến áp tự ngẫu AT1 như sau:

N T

H

X 0

Trang 14

II.4.2.2 Máy biến áp AT2

Điện áp ngắn mạch UK% của máy biến áp tự ngẫu AT2 như sau:

T

X 0

N H

II.4.2.3 Kiểm tra điều kiện để hai máy biến áp làm việc song song

Các máy biến áp làm việc song song phải thỏa mãn các điều kiện sau:

 Điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp lúc không tải phải bằng nhau

 Tỷ số biến của hai máy biến áp phải bằng nhau

 Hai máy biến áp phải cùng tổ đấu dây

 Hai máy biến áp phải có cùng điện áp ngắn mạch Uk% hoặc độ chênh điện áp ngắn mạch không quá 10% Điều này có ảnh hưởng đến việc phân bố công suất trên các MBA khi mang tải trong chế độ vận hành bình thường

Do hai máy biến áp không có cùng điện áp ngắn mạch Uk%:

+MBA AT1: UNC-H=5,12%

+MBA AT2: UNC-H=33,7%

 ∆UN%=33,7-5,12=28,58% >10%

 Độ chênh lệch điện áp quá 10% nên không thỏa mãn điều kiện để 2 máy biến

áp AT1 và AT2 làm việc song song Để xét dòng ngắn mạch trong hệ thống ta

Trang 15

xét các trường hợp AT1 AT2 làm việc độc lập trong các chế độ công suất ngắn mạch của hệ thống cực đại (SNmax)và cực tiểu (SNmin)

II.5 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Dòng điện ngắn mạch được xác định trong các trường hợp:

- Công suất ngắn mạch của hệ thống là cực đại, các máy biến áp làm việc độc lập, với các điểm ngắn mạch phía 220kV (N1, N1’), phía 110kV (N2 và N2’) và ngắn mạch phía 22kV(N3 và N3’)

- Công suất ngắn mạch của hệ thống là cực tiểu, các máy biến áp làm việc độc lập, với các điểm ngắn mạch phía 220kV (N1, N1’), phía 110kV (N2 và N2’) và ngắn mạch phía 22kV(N3 và N3’)

- Sơ đồ các điểm ngắn mạch đơn giản xem xét trong các trường hợp như sau

Tính toán với các dạng ngắn mạch: N(3), N(1,1), N(1) Các sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch và không được xác định với các điểm ngắn mạch tính toán như sau

Trang 16

Hình II - 1: Sơ đò thứ tự thuận khi AT1 vận hành với Inmax

Hình II - 2: Sơ đồ thứ tự nghịch khi AT1 vận hành với In=Inmax

Trang 17

Hình II - 4: Sơ đồ thứ tự thuận – nghịch khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 220kV

Hình II - 5: Sơ đồ thứ tự không khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 220kV

Điện kháng thứ tự thuận và nghịch:

X  X  X  X  0, 031Điện kháng thứ tự không:

Dòng qua BI1:IBI1 =32,6 (khi ngắn mạch N’1)

Không có dòng qua các BI còn lại

Trang 18

II.5.1.1.2 Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) :

Không có dòng ngắn mạch qua BI2,BI3

Dòng qua BI4:IBI4 3.I0BI  12, 06

Điểm ngắn mạch N’ 1:

Các thành phần dòng điện đi qua BI1:

Trang 19

Dòng qua BI1: IBI1 32, 25

Dòng qua BI4: IBI4 3.I0B  12, 06

Không có dòng ngắn mạch qua BI2 ;BI3

BI4: IBI4 3.I0B3.4, 02 12,06

Không có dòng ngắn mạch qua các BI2;BI3

Trang 20

BI4: IBI4 3.I0B 3.4, 02 12, 06

II.5.1.2 Ngắn mạch phía 110kV:

Các sơ đồ thay thế thứ tự thuận – nghịch – không được biểu diễn như sau

Hình II - 6: Sơ đồ thứ tự thuận khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 110kV

Hình II - 7: Sơ đồ thứ tự nghịch khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 110kV

Trang 21

II.5.1.2.2 Ngắn mạch một pha N (1) :

Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch

Trang 22

Trang 23

Không có dòng ngắn mạch qua BI2, BI3

BI4: IBI4 =3(I 0BI1 -I 0BI2 )= 3(1,36-3,906)=-7,638

II.5.1.2.3 Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1)

Điểm ngắn mạch N 2:

Dòng qua BI1:

1BI1 1H 1N 2BI1 2H 2N 0BI1 0H

Trang 24

BI4=>I BI4 =3(I 0BI1- I 0BI2 )= 3(-2,01+5,78)= 11,31

II.5.1.3 Ngắn mạch phía 22 KV:

Cuộn dây hạ áp của máy biến áp nối tam giác nên ở chế độ công suất ngắn mạch cực đại chỉ cần tính toán với dạng ngắn mạch ba pha đối xứng N(3)

Trang 25

Điểm ngắn mạch N’ 3 :

IBI1=14,93

Không có dòng ngắn mạch qua các BI còn lại

Các sơ đồ thay thế được biểu diễn như sau

Hình II - 10: Sơ đồ thứ tự thuận khi AT2 vận hành với In=Inmax

Trang 26

Hình II - 11: Sơ đồ thứ tự nghịch khi AT2 vận hành với In=Inmax

Hình II - 12: Sơ đồ thứ tự không khi AT2 vận hành với In=Inmax II.5.2.1 Ngắn mạch phía 220kV

Trang 27

X  X   X  X  0, 031Điện kháng thứ tự không:

Không có dòng ngắn mạch qua BI6;BI7;BI8

II.5.2.1.2 Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) :N 1 ;N 1 ”

Các thành phần dòng và áp tại chỗ ngắn mạch

Trang 28

Dòng qua BI8:

I BI8 =3.I 0BI5 =3.I 0B =-3.0,29=-0,87 kA

Trang 29

Điểm ngắn mạch N” 1

Dòng qua BI5:

1BI5 1H 1N 2BI5 2H 2N 0BI5 0H

BI8:I BI8 =3.I 0BI5 =3.I 0B =-3.0,29=-0,87 kA

II.5.2.1.3 Ngắn mạch một pha N (1) :

Các thành phần dòng và áp tại chỗ ngắn mạch N1;N1’’

I1N = I2N= I0N=

ΣΣ

Σ X2 X01

BI8: I BI8 =3.I BI5 =3.I 0B =3.0,33=0,99

Trang 30

Hình II - 16: Sơ đồ thứ tự nghịch khi AT2 vận hành với In=Inmax phía 110kV

Trang 31

X  X   X  X  0, 031 0, 066  0, 097Điện kháng thứ tự không:

E = 1 0,097 = 10,31

Trang 32

BI7: Không có dòng ngắn mạch đi qua

BI8: I BI8 =3(I 0BI5 -I 0BI6 )=3(3,04-3,33)=-0,87kA

BI5I(1)BI5=9,64

BI8I BI8 =3(I 0BI5 -I 0BI6 )=3(3,04-3,33)=-0,87kA

Trang 33

Các thành phần dòng điện và điện áp tại chỗ ngắn mạch:N2;N2’’

Trang 34

BI7: không có dòng ngắn mạch qua

BI8: I BI8  3 I 0 BI5  I 0BI6 3 2, 96  3, 234 0, 822

BI5: I(1,1)BI5 =10,03∠-117,18

BI6: không có dòng ngắn mạch qua BI6

BI7: không có dòng ngắn mạch qua BI7

BI8: I BI8  3 I 0 BI5  I 0BI6 3 2, 96  3, 234 0, 822

II.5.2.3 Ngắn mạch phía 22kV

Cuộn dây hạ áp của máy biến áp nối tam giác nên ở chế độ công suất ngắn mạch cực đại chỉ cần tính toán với dạng ngắn mạch ba pha đối xứng N(3)

Trang 35

Hình II - 18:Sơ đồ thứ tự thuận khi AT2 vận hành với In=Inmax phía 22kV

X

1

= 11,337 = 0,748

Điểm ngắn mạch N 3

Dòng ngắn mạch qua các BI:

BI5,BI7: IBI5=IBI7 =0,748

Điểm ngắn mạch N’ 3

BI5: IBI5=0,748

Các sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch, không được giới thiệu

Hình II - 19:Sơ đồ thứ tự thuận khi AT1 vận hành với In=Inmin

Trang 36

Hình II - 20: Sơ đồ thứ tự nghịch khi AT1 vận hành với In=Inmin

Hình II - 21Sơ đồ thứ tự không khi AT1 vận hành với In=Inmin II.5.3.1 Ngắn mạch phía 220kV

Hình II - 22: Sơ đồ thứ tự thuận khi AT1 vận hành với In=Inmin phía 220kV

Trang 37

Hình II - 23: Sơ đồ thứ tự không khi AT1 vận hành với In=Inmin phía 220kV

Điện kháng thứ tự thuận(nghịch):

X  X  X  X  0, 043Điện kháng thứ tự không:

I2N =- I1N = - 11,63

Điểm ngắn mạch N 1

Không có dòng ngắn mạch tại BI1

Điểm ngắn mạch N’ 1

Dòng qua BI1:IBI1=11,63.√3=20,14 (khi ngắn mạch N’1)

Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch N1;N1’

Trang 38

BI4: I BI4 =3I 0BI1 =-3.3,598=-10,794

Điểm ngắn mạch N’ 1 :

1BI:

1BI1 1H 1N

2BI1 2H 2N 0BI1 0H

Trang 39

BI2,BI3:không có dòng ngắn mạch đi qua

BI4: I BI4 =3I 0BI1 =-3.3,598=-10,794

BI4: IBI43 I0BI13.3, 231 9, 693

Trang 40

II.5.3.2 Ngắn mạch phía 110kV

BI2 BI1

Hình II - 24: Sơ đồ thứ tự thuận khi AT1 vận hành với In=Inmin phía 110kV

Hình II - 25: Sơ đồ thứ tự nghịch khi AT1 vận hành với In=Inmin phía 110kV

Hình II - 26: Sơ đồ thứ tự không khi AT1 vận hành với In=Inmin phía 110kV

X  X  X  X  0, 043 0, 036  0, 079Điện kháng thứ tự không:

X   X / / XT  X  0, 046 / / 0, 05  0, 036  0, 03

Định dạng
Số trang	141
Dung lượng	2,06 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
1. Hoàng Hữu Thận, Tính ngắn mạch và chỉnh định rơle và trang bị tự động trên hệ thống điện, Nhà xuất bản KH&KT, 2003	Khác
2. TS Nguyễn Hồng Thái, Rơle số-lý thuyết và ứng dụng, Nhà xuất bản giáo dục, 2001	Khác
3. PSG.TS Phạm Văn Hòa: Ngắn mạch và đứt dây trong Hệ thống điện, Nhà xuất bản KH&KT, 2006	Khác
4. PSG.TS Phạm Văn Hòa, Ths Phạm Ngọc Hùng, Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và Trạm biến áp, Nhà xuất bản KH&KT, 2006	Khác
5. GS.VS.TSKH Trần Đình Long, Bảo vệ các hệ thống điện, Nhà xuất bản KH&KT, 2007	Khác
6. Insduction manual on protective relay of siemens: catalog 7UT613, 7SJ64	Khác