Để đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện trong hệ thống và đẩm bảo độ tin cậy của hệ thống thì phải thiết kế và lắp đặt các thiết bị bảo vệ.. Em được giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống rơl
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên: VƯƠNG VĂN DŨNG Lớp: Đ4H2
Khóa: 2009-2014 Khoa: HỆ THỐNG ĐIỆN
1 Đầu đề thiết kế:
Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV và đường dây 22kV
2 Các số liệu ban đầu
Xem bản vẽ
3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
a) Mô tả đối tượng được bảo vệ, thông số chính
b) Chọn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp
c) Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle
d) Lựa chọn phương thức bảo vệ
e) Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle định sử dụng
f) Tính toán các thông số của bảo vệ, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
4 Các bản vẽ (ghi rõ các bản vẽ, kích thước các bản vẽ)
g) Sơ đồ đấu dây và các thông số chính
h) Kết quả tính toán ngắn mạch
i) Phương thức bảo vệ
j) Tính năng và thông số của rơle
k) Kết quả tính toán bảo vệ
l) Kết quả kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
5 Cán bộ hướng dẫn: Th.S: NGÔ THỊ NGỌC ANH
Toàn bộ
6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:
7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Ngày…tháng …năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TRƯỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 2cos φ = 0,85
MC9 BI9
cos φ = 0,9
P 2 = 3 MW
P2
BU3 MC11
MC5
BU52 BI4
MC4 BI4 0
BI3 0
BI3
MC3
BU1 MC1
115kV
BI2 0
BI1 0
Trang 3Hiện nay chúng ta đang từng bước thực hiện công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, đẩy nhanh tốc độ phát triển kinh tế Song song với sự phát triển của nền kinh tế thì nhu cầu về năng lượng và đặc biệt là điện năng cũng tăng nhanh chóng
Điện năng là một dạng năng lượng đặc biệt, điện năng được sản xuất ra trong các nhà máy điện không thể dư trữ mà sản xuất và tiêu thụ luôn gắn liền
Trong cung cấp điện cần đảm bảo chất lượng điện: ổn định điện áp, ổn định tần số và độ tin cậy cung cấp điện
Theo tổng kết đánh giá thì hệ thống điện thường có 95% sự cố liên quan tới ngắn mạch, nó
là hiện tượng nguy hiểm trong hệ thống điện khi vận hành
Ngắn mạch trong hệ thống điện 3 pha có các dạng:
- Ngắn mạch 3 pha với nhau và với đất (chiếm khoảng 5%)
- Ngắn mạch 2 pha với nhau và với đất (chiếm khoảng 30%)
- Ngắn mạch 1 pha với đất (chiếm khoảng 65%)
Để đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện trong hệ thống và đẩm bảo độ tin cậy của hệ thống thì phải thiết kế và lắp đặt các thiết bị bảo vệ
Em được giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống rơle bảo vệ máy biến áp 110kV vàđường dây 22kV Nội dung đồ án của em bao gồm 7 chương:
Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ
Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le
Chương 3: Chọn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp
Chương 4: Lựa chọn phương thức bảo vệ
Chương 5: Giới thiệu các loại rơ le
Chương 6: Tính toán các thông số của bảo vệ
Chương 7: Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
Do đây là lần đầu tiên em làm nhiệm vụ thiết kế và sự hạn chế của bản thân về kiến thức cũng như thời gian, cuốn đồ án của em sẽ không tránh được những sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Th.S Ngô Thị Ngọc Anh cùng các thầy cô giáo trong khoa Hệ thống điện trường Đại học Điện lực đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian qua
để em có thể hoàn thành được cuốn đồ án này
Trang 4Qua thời gian học tập tại Trường Đại Học Điện Lực, được sự dạy dỗ tận tình của các thầy
cô giáo trong nhà trường, đặc biệt là sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của cô giáo Th.S: Ngô Thị Ngọc Anh, cùng với sự cố gắng của bản thân đến nay em đã hoàn thành bản đồ án này.Trong quá trình thực hiện,do chưa có nhiều kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót.Vì vậy em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy
cô giáo và các bạn để bản đồ án này ngày càng hoàn thiện hơn
Cuối cùng,em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô Th.S Ngô Thị Ngọc Anh cùng toàn thể thầy cô giáo trong khoa điện đã giúp đỡ em hoàn thành tốt bản đồ án này
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội ngày 01 tháng 01 năm 2014
Sinh viên: Vương Văn Dũng
Trang 5
Trang 6
Trang 7
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ 10
CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ 1
1.1 Cấu hình của lưới được bảo vệ 1
1.2 Đặc điểm của lưới điện được bảo vệ 1
1.2.1 Hệ thống điện 1
1.2.2 Máy biến áp(MBA) 1
1.2.3 Đường dây 1
1.2.4 Phụ tải 2
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ 3
2.1 Các giả thiết cơ bản 3
2.2 Tính thông số các phần tử trong hệ đơn vị tương đối 3
2.2.1 Chọn các đại lượng cơ bản 3
2.2.2 Tính toán thông số các phần tử trong hệ đơn vị tương đối 4
2.3 Tính toán dòng ngắn mạch đi qua bảo vệ máy biến áp 5
2.3.1 Tính dòng ngắn mạch cực đại đi qua bảo vệ máy biến áp 6
2.3.2 Tính dòng ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ máy biến áp 10
2.4 Tính toán dòng ngắn mạch đi qua bảo vệ đường dây 16
2.4.1 Tính dòng ngắn mạch cực đại đi qua bảo vệ đường dây 16
2.4.2 Tính dòng ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ đường dây 27
CHƯƠNG 3: CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG VÀ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 39
3.1 Sơ đồ tổng quan lưới điện 39
3.2 Điều kiện chọn máy cắt, máy biến dòng và máy biến điện áp 39
3.2.1 Máy cắt điện 39
3.2.2 Máy biến dòng điện 40
3.2.3 Máy biến điện áp 40
3.3 Tính toán dòng làm việc cưỡng bức lớn nhất 40
3.3.1 Máy biến áp 40
3.3.2 Đường dây 41
3.4 Xác định dòng điện ngắn mạch chu kỳ đầu 42
3.4.1 Máy biến áp 42
3.4.2 Đường dây 42
Trang 83.6 Lựa chọn máy biến dòng điện (BI) 44
3.6.1 BI cho máy biến áp 44
3.6.2 BI cho đường dây 44
3.7 Lựa chọn máy biến điện áp (BU) 45
3.7.1 BU cho máy biến áp 45
3.7.2 BU cho đường dây 45
CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 47
4.1 Những hư hỏng, tình trạng làm việc không bình thường của máy biến áp 47
4.1.1 Những hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của máy biến áp 47
4.1.2 Các loại bảo vệ thường dùng cho máy biến áp 47
4.1.3 Sơ lược về nguyên lý của các bảo vệ 48
4.2 Lựa chọn phương án bảo vệ 62
4.2.1 Lựa chọn phương án bảo vệ cho trạm biến áp 63
4.2.2 Lựa chọn phương thức bảo vệ đường dây 64
CHƯƠNG 5: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE ĐƯỢC SỬ DỤNG 66
5.1 Giới thiệu chung về rơ le số 66
5.2 Rơ le số 7UT513 67
5.2.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT513 67
5.2.2 Đặc điểm của Rơle 7UT513 67
5.2.3 Các chức năng được tích hợp trong Rơle 7UT513 69
5.2.4 Thông số kỹ thuật của rơle 7UT513 70
5.2.5 Nguyên lý hoạt động của rơle 7UT513 72
5.2.6 Chức năng của bảo vệ so lệch 7UT513 74
5.3 Rơle 7SJ600 83
5.3.1 Giới thiệu về rơle sô 7SJ600 83
5.3.2 Đặc điểm của rơle số 7SJ600 83
5.3.3 Thông số kỹ thuật rơle 7SJ600 84
5.3.4 Tính năng của rơle 7SJ600 85
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BẢO VỆ 92
6.1 Bảo vệ đường dây 92
6.1.1 Các số liệu cần thiết phục vụ cho việc bảo vệ rơle 92
Trang 96.1.4 Đặt thời gian tác động cho các bảo vệ quá dòng 96
6.1.5 Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian (I0>/51N) 104
6.2 Bảo vệ trạm biến áp 115/24kV 104
6.2.1 Bảo vệ so lệch có hãm dùng Rơle 7UT513 104
6.2.2 Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ 109
6.2.3 Bảo vệ so lệch chạm đất hạn chế phía 110kV 110
6.2.4 Chức năng quá dòng điện pha có thời gian (51) phía 110kV 110
CHƯƠNG 7: KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 113
7.1 Bảo vệ trạm biến áp 110/24kV 113
7.1.1 Bảo vệ so lệch máy biến áp 113
7.1.2 Bảo vệ quá dòng có thời gian phía 110kV 116
7.2 Bảo vệ đường dây 116
7.2.1 Bảo vệ quá dòng pha 51 116
7.2.2 Bảo vệ quá dòng thứ tự không 51N 117
7.2.3 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50) 117
Trang 10Bảng 2-1: Bảng tính tổng trở phụ XΔ và m(j)
Bảng 2-2: Kết quả tính toán ngắn mạch ở chế độ cực đại trường hợp 1
Bảng 2-3: Kết quả tính toán ngắn mạch ở chế độ cực đại trường hợp 2
Bảng 3-1: Thông số các loại máy cắt
Bảng 3-2: Thông số các loại BI
Bảng 3-4: Thông số các loại BU
Bảng 4-1: Bảng các loại bảo vệ thương dùng cho máy biến áp
Bảng 4-2: Các chức năng rơ le sử dụng trong các bộ bảo vệ kỹ thuật số
Bảng 5-1: Điện áp cung cấp một chiều
Bảng 5-2: Bảng thời gian làm việc với nguồn cấp 1 phía
Bảng 5-3 : Quan hệ giữa giá trị đặt của góc giới hạn Фgh và hệ số hãm k
Bảng 5-4: Phạm vi chỉnh định của bảo vệ chống chạm đất có giới hạn- REF
Bảng 5-5: Điện áp nguồn thao tác (nguồn một chiều)
Bảng 6-1: Các số liệu cần phục vụ cho bảo vệ rơle
Bảng 6-2: Bảng tổng kết dòng ngắn mạch lớn nhất, nhỏ nhất qua bảo vệ đường dây
Bảng 6-3: Bảng kết quả tính toán dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng có thời gian (I>/51) Bảng 6-4: Bảng kết quả tính toán dòng khởi động cho bảo vệ thứ tự không có thời gian (I0>/51N) Bảng 6-5: Bảng kết quả tính toán dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh (I>>/50) Bảng 6-6: Bảng kết quả tính toán dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh (I0>>/50)
Bảng 6-7: Tổng hợp kết quả tính toán thời gian tác động của BV3
Bảng 6-8: Tổng hợp kết quả tính toán thời gian tác động của BV1
Bảng 6-9: Tổng hợp kết quả tính toán thời gian tác động của BV3
Bảng 6-10: Tổng hợp kết quả tính toán thời gian tác động của BV1
Bảng 6-11: Bổng hợp kết quả tính toán thời gian tác động của BV4
Bảng 6-12: Tổng hợp kết quả tính toán thời gian tác động của BV2
Bảng 6-13: Tổng hợp kết quả tính toán thời gian tác động của BV4
Bảng 6-13: Tổng hợp kết quả tính toán thời gian tác động của BV2
Bảng 14: Bảng các khối địa chỉ cài đặt thông số cho máy biến áp
Bảng 15: Các khối chỉnh định chức năng quá tải theo nhiệt đọ số 1
Trang 11Bảng 7-2: Kết quả tính toán dòng khởi động và độ nhạy 51N
Bảng 7-3: Kết quả vùng tác động cắt nhanh của bảo vệ (50)
HÌNH :
Hình 2-1: Sơ đồ vị trí các điểm ngắn mạch trên thanh góp
Hình 2-2: Sơ đồ các điểm ngắn mạch trên đường dây D1, D3 chế độ cực đại
Hình 2-3: Sơ đồ ngắn mạch trên đường dây D2 và D3 chế độ cực đại
Hình 2-4: Các điểm ngắn mạch trên đường dây D1 và D3 chế độ cực tiểu
Hình 2-5: Sơ đồ ngắn mạch trên đương dây D2, D3 chế độ cực tiểu
Hình 3-1: Sơ đồ tổng quan lưới điện
Hình 4-1: Bảo vệ so lệch dòng điện
Hình 4-3: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho MBA 3 cuộn dây HM – hãm theo thành phần hài bậc 2 trong dòng điện từ hóa MBA
Hình 4-4: Vị trí đặt rơle khí của máy biến áp
Hình 4-5: Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ quá dòng có thời gian
Hình 4-6: Chọn dòng khởi động của bảo vệ quá dòng điện có thời gian
Hình 4-7: Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh
Hình 4-8: Bảo vệ chống chạm đất (a) và chạm thùng (b) máy biến áp
Hình 4-10: Sơ đồ bảo vệ quá nhiệt Máy biến áp
Hình 4-11: Sơ đồ phương thức bảo vệ trạm biến áp
Hình 4-12: Phương thức bảo vệ cho đường dây
Hình 5-1: Mặt trước của Rơle 7UT513
Hình 5-2: Cấu trúc phần cứng của Rơle so lệch 7UT513
Hình 5-3: Đặc tính tác động của Rơle 7UT513
Hình 5-4: Nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong Rơle 7UT513
Hình 5-5: Đặc tính tác động của Rơle 7UT513
Hình 5-6: Đồ thị đặc tính thời gian cắt
Hình 5-7: Đặc tính thời gian của bảo vệ quá nhiệt 7SJ600
Hình 6-1: Đặc tính thời gian tác động của BV1 và BV3 ở chế độ cực đại
Hình 6-2: Đặc tính thời gian tác động của BV1 và BV3 ở chế độ cực tiểu:
Hình 6-3: Đặc tính thời gian tác động của BV2 và BV4 ở chế độ cực đại
Hình 6-4: Đặc tính thời gian tác động của BV2 và BV4 ở chế độ cực tiểu:
Trang 12Hình 7-2: Các điểm ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ máy biến áp
Hình 7-3: Vùng bảo vệ cắt nhanh của bảo vệ quá dòng cắt nhanh BV1 Hình 7-4: Vùng bảo vệ cắt nhanh của bảo vệ quá dòng thứ tự không BV1 Hình 7-5: Vùng bảo vệ cắt nhanh của bảo vệ quá dòng cắt nhanh BV2 Hình 7-6: Vùng bảo vệ cắt nhanh của bảo vệ quá dòng thứ tự không BV2 Hình 7-7: Vùng bảo vệ cắt nhanh của bảo vệ quá dòng cắt nhanh BV3 Hình 7-8:Vùng bảo vệ cắt nhanh của bảo vệ quá dòng thứ tự không BV3 Hình 7-9:Vùng bảo vệ cắt nhanh của bảo vệ quá dòng cắt nhanh BV4 Hình 7-10: Vùng bảo vệ cắt nhanh của bảo vệ quá dòng thứ tự không BV3
Trang 13CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ 1.1 Cấu hình của lưới được bảo vệ
Đối tượng cần được bảo vệ là: Máy biến áp 110kV và đường dây 22kV bao gồm các thành phần sau:
- Thanh góp 115kV lấy điện từ một nguồn của hệ thống
- 02 máy biến áp 2 cuộn dây B1 và B2 làm việc song song, chúng được cung cấp từ một thanh góp 115kV
- Thanh góp 24kV lấy điện từ cuộn hạ của các máy MBA B1 và B2
- Lưới phân phối trung áp 24kV được bảo vệ là lưới phân phối kín vận hành hở bình thường các máy cắt MC9 và MC10 ở vị trí cắt, đường dây D3 không có điện, các phụ tải P1 và P2 được cung cấp điện bởi các đường dây tương ứng D1 và D2 Khi xảy ra sự cố trên D1 ( hoặc D2 ), các máy cắt ở hai đường dây này sẽ được cắt ra bởi Rơle bảo vệ để loại trừ điểm sự cố, đồng thời các máy cắt MC9 và MC10 được đóng lại bởi thiết bị tự động đóng nguồn điện dự phòng để đưa đường dây D3 vào làm việc, đảm bảo việc cung cấp điện lien tục cho phụ tải
- Hai đường dây D1 và D2 đượccấp điện từ hai phân đoạn khác nhau của hệ thống một thanh góp có phân đoạn ở phía hạ áp trạm biến áp trung gian 115/24kV Máy cắt phân đoạn MC5
có thể vận hành ở trạng thái đóng hoặc mở tuỳ thuộc vào từng trường hợp cụ thể
1.2 Đặc điểm của lưới điện được bảo vệ
1.2.1 Hệ thống điện
Hệ thống cấp điện cho thanh góp 115kV nên có trung tính trực tiếp nối đất Các thông số chính :
Công suất ngắn mạch ngoài cực đại : SNmax = 1500 MVA
Công suất ngắn mạch ngoài cực tiểu : SNmin = 1100 MVA
Tổng trở thứ tự không : Z0 = 1,5Z1
1.2.2 Máy biến áp(MBA)
Có 02 máy biến áp hai dây cuốn 115/24kV giống nhau làm việc song song Các thông số chính:
Công suất : Sdd = 25MVA
Trang 14Tổng trở thứ tự thuận trên 1 km đường dây : Z1 = 0,27 + j0,403 (Ω/km)
Trang 15CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ
Ngắn mạch là sự cố thường gặp trong hệ thống điện, gây nguy hại cho quá trình làm việc của hệ thống và các thiết bị Mục đích của việc tính toán ngắn mạch:
- Tính toán ngắn mạch là bước cần thiết để lựa chọn trang thiết bị khi thiết kế, đảm bảo an toàn dưới tác động nhiệt và cơ do dòng ngắn mạch gây ra
- Tính toán ngắn mạch để phục vụ cho tinh toán hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ và tự động hóa trong hệ thống điện nhằm loại trừ nhanh chóng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống
- Tính toán ngắn mạch để lựa chọn sơ đồ thích hợp làm giảm dòng ngắn mạch
Trong phạm vi đồ án, nhiệm vụ tính toán ngắn mạch với mục đích phục vụ cho bảo vệ hệ thống Cần phải xác định dòng ngắn mạch lớn nhất (INmax) để phục vụ cho chỉnh định rơ le và dòng ngắn mạch nhỏ nhất (INmin) để kiểm tra độ nhạy của rơle đã chỉnh định
Các dạng ngắn mạch cần tính toán như sau:
- Ngắn mạch 3 pha đối xứng N(3)
- Ngắn mạch 2 pha chạm nhau N(2)
- Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1)
- Ngắn mạch 1 pha chạm đất N(1)
2.1 Các giả thiết cơ bản
- Hệ thống điện 3 pha coi như đối xứng
- Các máy phát không có hiện tượng dao động công suất nghĩa là góc lệch pha giữa các vector sức điện động của máy phát phải xấp xỉ bằng không
- Hệ thống mạch từ không bão hòa : giả thiết này cho phép quá trình tính toán ngắn mạch đơn giản đi rất nhiều bởi vì ta xem mạch là tuyến tính và có thể áp dụng nguyên lý xếp chồng để tính ngắn mạch
- Trong tính toán ngắn mạch có thể không xét đến phụ tải
- Bỏ qua điện dung
- Bỏ qua điện trở
- Bỏ qua dòng điện từ hóa trong máy biến áp
2.2 Tính thông số các phần tử trong hệ đơn vị tương đối
2.2.1 Chọn các đại lượng cơ bản
cb
I
Trang 172.2.2.3 Đường dây
cb 2
Trang 182.3.1 Tính dòng ngắn mạch cực đại đi qua bảo vệ máy biến áp
Khi tính toán dòng ngắn mạch cực đại đi qua bảo vệ máy biến áp cần tính ở chế độ sau: Chế độ 1:
- Công suất ngắn mạch của hệ thống là cực đại SN = SNmax
- Trạm ở chế độ vận hành 1 máy biến áp, hoặc MC5 ở vị trí cắt
Hình 2-1: Sơ đồ vị trí các điểm ngắn mạch trên thanh góp
2.3.1.1 Ngắn mạch trên thanh góp 115kV (điểm N1)
Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:
Điện kháng thứ tự thuận và nghịch : X1∑ = X2∑ = 0,067
Điện kháng thứ tự không : X0∑ = X0HTmax = 0,1
Ngắn mạch 3 pha N(3)
(3) 1 1
1 14,925
0, 067
HT N
E I
Trang 19Ia0 = Ia1 = 4,274
Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
0 a0 cb1
I 3.I I 3.4,274.0,5026, 436(kA)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):
" HT a1 td
Trang 20(1,1)kA (1,1) "
N1 1 cb1
I m I Ia 1,51.9,345.0,502 7, 075 (kA) Dòng pha A thành phần thứ tự không :
Ta có : (2)
XΔ = X2∑ = 0,067
→ Xtd = X1∑ + XΔ = 0,067+0,067 = 0,134 Dòng ngắn mạch qua pha A thành phần thứ tự thuận I”a1 :
" HT 1 td
Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:
X14 = X0∑ = X2 + X6 = 0,1 + 0,42 =0,52
Trang 21Ngắn mạch 3 pha N(3)
(3) 2 1
1
2, 053
0, 487
HT N
E I
Ia0 = Ia1 = 0,670 Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
0 a0 cb2
I 3.I I 3.0,670.2,4064,836(kA)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):
Trang 222 0 (1,1)
" HT a1 td
Ta có : (2)
XΔ = X2∑= 0,487
→ Xtd = X1∑ + XΔ = 0,487+0,487 = 0,974 Dòng ngắn mạch qua pha A thành phần thứ tự thuận I”a1 :
" HT 1 td
2.3.2.1 Ngắn mạch trên thanh góp 115kV (điểm N1)
Khi tính toán dòng ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ máy biến áp cần tính ở chếđộ sau: Chế độ 2:
Trang 23Công suất ngắn mạch của hệ thống là cực tiểu SN = SNmin
Trạm ở chế độ vận hành 2 máy biến áp song song
Ghép song song 2 MBA ta có điện kháng tương đương :
1 10,989
0, 091
HT N
E I
Trang 24Ia0 = Ia1 = 3,145 Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
0 a0 cb1
I 3.I I 3.3,145.0,5024, 736(kA)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):
" HT a1 td
Trang 25Ta có : (2)
XΔ = X2∑ = 0,091
→ Xtd = X1∑ + XΔ = 0,091+0,091 = 0,182 Dòng ngắn mạch qua pha A thành phần thứ tự thuận I”a1 :
" HT 1 td
Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:
X17 = X0∑ = X4 + X15 = 0,136 + 0,21 =0,346 Ngắn mạch 3 pha N(3)
(3) 2 1
1 3,322 0,301
HT N
E I
X
Trong hệ đơn vị có tên :
Trang 267, 993
3, 997
N N
2
2 22
7, 615
3,808
N N
0 a0 cb2
I 3.I I 3.1,055.2,4067, 615(kA)
Trang 27Vậy dòng điện ngắn mạch thứ tự không qua một Máy biến áp là:
0
" HTa1 td
2
2 11
7,817
3,909
N N
Ta có : (2)
XΔ = X2∑ = 0,301
→ Xtd = X1∑ + XΔ = 0,301+0,301 = 0,602
Trang 28Dòng ngắn mạch qua pha A thành phần thứ tự thuận I”a1 :
" HT 1 td
2
2 22
6,922
3, 461
N N
I
2.4Tính toán dòng ngắn mạch đi qua bảo vệ đường dây
2.4.1 Tính dòng ngắn mạch cực đại đi qua bảo vệ đường dây
Tính dòng ngắn mạch cực đại đi qua bảo vệ đường dây cần tính toán trong chế độ sau : Chế độ 3:
Công suất ngắn mạch của hệ thống là cực đại SN = SNmax
Trạm vận hành ở chế độ 2 máy biến áp song song
2.4.1.1 Trường hợp 1: vận hành 2 đường dây D1-D3
Hình 2-2: Sơ đồ các điểm ngắn mạch trên đường dây D1, D3 chế độ cực đại
Chia đường dây D1, D3 lần lượt thành 4 đoạn có độ dài bằng nhau, điện kháng tương ứng của từng đoạn là :
Giá trị điện kháng thứ tự thuận và nghịch:
Trang 29Với: XΔ(n)là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n
Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha được tính theo công thức:
) ( 1 ) ( n N n
0 2)X(X
.XX1.3
Trang 30Dòng ngắn mạch thứ tự không tại điểm ngắn mạch là: I0 3.Ia0
I I Icb 3, 610.2,4068, 686(kA)Ngắn mạch một pha chạm đất N(1):
Trang 31Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
I 3.I Ia 3.1,157.2,4068,354(kA)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):
" HT 1 td
Ta có : m(2) = 3
XΔ = X2∑= 0,277
Trang 32→ Xtd = XΔ +X1∑ =0,277 +0,277 =0,554 Dòng ngắn mạch qua pha A thành phần thứ tự thuận I”a1 :
" HT1
a td
Trang 33(3)kA (3) N4 N4 2
I I Icb 2,500.2,4066, 015(kA)Ngắn mạch một pha chạm đất N(1):
Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
I 3.I Ia 3.0,666.2,4064,806(kA)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):
" HT 1 td
Trang 34Ta có : m(2) = 3
XΔ = X2∑= 0,400
→ Xtd = XΔ +X1∑ =0,400 +0,400 =0,800 Dòng ngắn mạch qua pha A thành phần thứ tự thuận I”a1 :
" HT 1
a td
Trang 35Bảng 2-2: Kết quả tính toán ngắn mạch ở chế độ cực đại trường hợp 1
2.4.1.2 Trường hợp 2 : vận hành 2 đường dây D2 và D3
Hình 2-3: Sơ đồ ngắn mạch trên đường dây D2 và D3 chế độ cực đại
Chia đường dây D2, D3 lần lượt thành 4 đoạn có độ dài bằng nhau, điện kháng tương ứng của từng đoạn là :
Giá trị điện kháng thứ tự thuận và nghịch:
Trang 37Ngắn mạch ba pha đối xứng N(3):
N4 1
I I Icb 2, 222.2,4065,347(kA)Ngắn mạch một pha chạm đất N(1):
Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
I 3.I Ia 3.0,579.2,4064,177(kA)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):
" HT 1 td
Trang 38Ta có : m(2) = 3
XΔ = X2∑= 0,450
→ Xtd = XΔ +X1∑ =0,450 +0,450 =0,900 Dòng ngắn mạch qua pha A thành phần thứ tự thuận I”a1 :
" HT 1
a td
Bảng 2-3: Kết quả tính toán ngắn mạch ở chế độ cực đại trường hợp 2
Trang 392.4.2 Tính dòng ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ đường dây
Tính dòng ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ đường dây cần tính toán trong chế độ sau : Chế độ 4:
Công suất ngắn mạch của hệ thống là cực tiểu SN = SNmin
Trạm vận hành ở chế độ 1 máy biến áp hoặc MC5 cắt
2.4.2.1 Trường hợp 1: vận hành 2 đường dây D1-D3
Hình 2-4: Các điểm ngắn mạch trên đường dây D1 và D3 chế độ cực tiểu
Trang 40Chia đường dây D1, D3 lần lượt thành 4 đoạn có độ dài bằng nhau, điện kháng tương ứng của từng đoạn là :
Giá trị điện kháng thứ tự thuận và nghịch:
Với: XΔ(n) là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n
Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha được tính theo công thức:
) ( 1 ) ( n N n
Ta có bảng tóm tắt sau: