Đồ án Rơle chương 5

Đồ án Rơle

Phụ lục tính toán ngắn mạch

Mục đích tính toán ngắn mạch dùng trong bảo vệ rơle là nhằm tìm dòng ngắnmạch cơ sở Tính toán dòng khởi động của rơle cũng nh kiểm tra độ nhạy củachúng.

I Khái niệm chung các tham số:

Trong tính toán ngắn mạch các dạng ngắn mạch không đối xứng ta áp dụngqui tắc đẳng trị thứ tự thuận và áp dụng các phơng pháp biến đổi.

Chiều của dòng thứ tự thuận và thứ tự nghịch trên sơ đồ thay thế, còn chiều củadòng thứ tự không phụ thuộc vào cách đấu dây của máy biến áp.

Các số liệu dùng để tính toán ngắn mạch:I.1 Nhà máy điện A:

Nhà máy thuỷ điện A dùng máy phát CB-850/120-60 có:

Bảng I.1

CB-850/120-60 40 32 10,5 0,8 2,2 0,23 0,31 0,82Sức điện động của máy phát:

E0 = (Ucos)2(UsinIXd')2

Trong đó:

X'd () = X'd

= 0,31

= 0,854   E0 = (10,5.0,8)2(10,5.0,62,2.0,854)2 = 11,725 KV.

Sức điện động của máy phát qui đổi về phía cao áp:E A

F = 11,725.

= 0,23

 = 76,044 .Điện kháng của máy biến áp tăng áp nhà máy A:

XABA =

=

= 38,433 .* Chế độ cực đại:

XAFtd =

= 3

= 25,348 .XA

= 3

= 12,811 .* Chế độ cực tiểu:

XAFtd =

= 2

= 38,022  XA

BAtd =

= 2

= 19,217 .I.2 Nhà máy điện B:

Nhà máy nhiệt điện B dùng máy phát TB-50-2 có:

Bảng I.2

TB-50-2 62,5 50 10,5 0,8 3,437 0,135 0,3 0,84

Sức điện động của máy phát:E0 = (Ucos)2(UsinIXd')2

Trong đó:

X'd () = X'd

= 0,35,62

= 0,529 .

 E0 = (10,5.0,8)2(10,5.0,63,437.0,529)2 = 11,682 KV.Sức điện động của máy phát qui đổi về phía cao áp:

= 0,1355,62

= 28,57 .Điện kháng của máy biến áp tăng áp nhà máy B:

XBBA =

=

= 24,4 .* Chế độ cực đại:

XBFtd =

= 2

=14,285 .XB

= 2

= 12,2 .* Chế độ cực tiểu:

Ftd = XB

F = 28,57 .XB

BA= 24,4 .I.3 Đờng dây:

* Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của đờng dây:- Đờng dây A-1 : XDA-1 = 23,15 .

- Đờng dây B-5 : XDB-5 = 29,78 .- Đờng dây 5-1 : XD5-1 = 25,81 .- Đờng dây A-3 : XDA-3 = 11,11 .- Đờng dây 3-2 : XD3-2 = 10,99 .- Đờng dây B-4 : XDB-4 = 10,99 .- Đờng dây B-6 : XDB-6 = 10,99 .* Điện kháng thứ tự không của đờng dây:

Đối với mạng điện 110KV đờng dây có treo dây chống sét ta có:+ Đối với đờng dây đơn: X0D = 3.XD

+ Đối với đờng dây kép: X0D = 4,7.XD

- Đờng dây A-1 : X0DA-1 = 3.XDA-1 = 3.23,15 = 69,45 .- Đờng dây B-5 : X0DB-5 = 3.XDB-5 = 3.29,78 = 89,34 .- Đờng dây 5-1 : X0D5-1 = 3.XD5-1 = 3.25,81 = 77,43 .- Đờng dây A-3 : X0DA-3 = 4,7.XDA-3 = 4,7.11,11 = 52,217 .- Đờng dây 3-2 : X0D3-2 = 4,7.XD3-2 = 4,7.10,99 = 51,653 .- Đờng dây B-4 : X0DB-4 = 4,7XDB-4 = 4,7.10,99 = 51,653 .- Đờng dây B-6 : X0DB-6 = 4,7XDB-6 = 4,7.10,99 = 51,653 .

II Tính toán ngắn mạch phục vụ cho tính toán bảo vệ bộ máy phát - máy biến áp:

II.1 Tính toán dòng ngắn mạch cho bảo vệ so lệch:II.1.1 Tính dòng ngắn mạch 3 pha tại N1:

Hình 1

Hình 3E

Khi ngắn mạch tại điểm N1 sau máy cắt đặt ở nhánh tự dùng bộ máy phát máy biến áp của nhà máy B, xét trờng hợp vận hành ở chế độ cực đại để chọn dòngkhởi động cho bảo vệ so lệch.

-ở chế độ cực đại nhà máy thuỷ điện A vận hành 3 tổ máy, nhà máy nhiệt điệnB vận hành 2 tổ máy.

Sơ đồ thay thế tính toán nh sau:

Trong đó:X1 = XB

F nt XB

BA = 28,57 + 24,4 = 52,97 .X2 = XDB-5 nt XD5-1 nt XDA-1 nt XA

BAtd nt XAFtd

= 29,78 + 25,81 + 23,15 + 12,811 + 25,348 = 116,899 .X3 = (X1 // X2) nt XB

BA =

 + 24,4 = 60,852 .EFtđ =

= 134,619.52116,97,899116135,899,113.52,97

= 134,773 KV

Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N1:I(N31) = B

+

= 2,72 + 1,279 = 2720 + 1279 = 3999 A.II.1.2 Tính dòng ngắn mạch 2 pha tại N1:

ở chế độ cực tiểu để kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch máy phát - máy biếnáp (ở chế độ cực tiểu nhà máy thuỷ điện A vận hành 2 tổ máy, nhà máy nhiệt điện Bvận hành 1 tổ máy Các tổng trở thứ tự nghịch của máy phát - máy biến áp xem nhtổng trở thứ tự thuận)

Sơ đồ thay thế tính toán nh sau:

X X XDB-5 XD5-1 XDA-1

Hình 4N

Hình 5N

Hình 6X

Hình 7X1 = XB

BA nt XDB-5 nt XD5-1 nt XDA-1 nt XA

BAtd nt XAFtd

= 24,4 + 29,78 + 25,81 + 23,15 + 2

+ 2

= 160,38 .I1(2N)1qd =

Trong đó: X'(2)

 = X1 = 160,38 .X(2)= XB

F = 28,57 .

 I1(2N)1qd= 1343.2.,28619,75 3135.2.160,113,38=1,352 + 0,243 = 1,595 KA = 1595 A

Dòng ngắn mạch 2 pha tại N1:

I(N21) = 3.I1(2N)1qd = 3.1,595 = 2,763 KA = 2763 A.

II.1.3 Tính toán dòng ngắn mạch một pha nối đất phía 110KV tại đầu cực máy phát - máy biến áp khi cắt máy cắt ra:

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không nh sau:

Đối với máy phát vì trung tính cách điện đối với đất nên không có dòng thứ tự không chạy qua, đối với máy biến áp có tổ nối dây Y0/ xem nh X1B=X0B=24,4 .

Trong đó:

- X1B : Điện kháng thứ tự thuận của máy biến áp - X0B : Điện kháng thứ tự không của máy biến áp Ta có: X(1) = X2 + X0

Với X1 = X2 = XB

F + XB

BA = 28,57 + 24,4 = 52,97   X(1) = 52,97 + 24,4 = 77,37 .

Dòng ngắn mạch 1 pha khi ngắn mạch 1 pha chạm đất:

0 N

= m(1) 3.( (1))1 X

Với m(1) = 3

 I(0 N1)2= 3 3.(52134,97,61977,37)

 = 1,786 KA = 1786 A.

Hình 8X

Hình 11X

Hình 12X

3 X

=

I(N3)3 =

3 X

=

= 0,939 KA = 939 A.Dòng qua bảo vệ:

IBV = I(N3)3 = 939 A.

II.2.3 Tính dòng thứ tự nghịch khi ngắn mạch không đối xứng:

II.2.3.1 Tính dòng ngắn mạch 3 pha tại đầu khối máy phát - máy biến áp:Sơ đồ thay thế tính toán nh sau:

X1 = XB

F nt XB

BA = 28,57 + 24,4 = 52,97 .I(N3)2=

3 X

=

= 1,467 KA = 1467 A.

II.2.3.2 Tính dòng ngắn mạch 2 pha nhánh tự dùng khi phụ tải cực tiểu:Theo kết quả tính toán phần II.1.2 ta có:

Dòng qua bảo vệ là:I(2 N2)1=

=

= 1,352 KA = 1352 A Dòng qua điểm ngắn mạch là:

E N2

Hình 14E

II.2.4 Tính ngắn mạch 1 pha chạm đất tại đầu khối máy phát - máy biến áp khi phụtải cực đại:

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận nh sau:X1 = XB

F nt XB

BA = 28,57 + 24,4 = 52,97 .X2 = XDB-5 nt XD5-1 nt XDA-1 nt XA

BAtd nt XAFtd

= 29,78 + 25,81 + 23,15 + 12,811 + 25,348 = 116,899 .

X3 = XB

F nt XB

BA = 28,57 + 24,4 = 52,97 .X4 =

 = 26,485 .EF1tđ = EB

F= 134,619 KV.

X5 = X2 // X4 = 116116,899,899.2626,485,485

 = 21,59 .EF2tđ =

=134,619.116116,,899899 26135,485,113.26,485

= 134,71KV

Sơ đồ thay thế thứ tự không nh sau:Trong đó:

= 2

= 12,2 .XA

= 3

= 12,811 .

X5

Hình 22 X

 = 278,893

= 39,447 .X5 = X0DA-3 nt (X0B3 // X3) = 52,217 +

 = 72,466 .X6 = X1 // XB

0 = 3939,447,447.1212,,22

 = 9,271 .X7 = X0DA-1 nt (XA

0 // X5) = 69,45 + 1212,811,811.7272,466,466

 = 80,302 .X8 = X0D1-5 nt (X0B1 // X7) = 77,43 + 2727,24,24.8080,302,302

 = 97,77 .X9 = X0DB-5 nt (X0B5 // X8) = 89,34 + 5454,48,48.9797,77,77

 = 124,325 .Xtd = X9 // X6 =

 = 8,628 .Từ sơ đồ thứ tự thuận và thứ tự nghịch:

X1 = X2 = X5(TTT) = 21,59 .Từ sơ đồ thứ tự không:

X0 = Xtd = 8,628 .

X(1) = X2 + X0 = 21,59 + 8,628 = 30,218 .Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất:

=

 = 1,501 KA = 1501 A.I(1)

1N = I(1)2

2 N = 1501 A.

I(N1)2=m(1).I1N(1)2 = 3.1501 = 4503 A (với m(1) = 1)So sánh các kết quả tính toán trên ta chọn:

I(N22) = 1467 A (giá trị nhỏ nhất) làm giá trị tính toán.

II.3 Tính toán dòng ngắn mạch để chọn dòng thứ tự không chống ngắn mạch phíađiện áp cao máy biến áp.

Hình 24 X

N

N0

II.3.1 Tính ngắn mạch tại N3 cuối đờng dây B-5:Khi phụ tải cực đại:

Sơ đồ thay thế tính toán nh sau:

Trong đó:X1 = XB

Ftd nt XB

BAtd nt XDB-5 = 14,285 + 12,2 + 29,78 = 56,215 .X2 = XD5-1 nt XDA-1 nt XA

BAtd nt XAFtd

= 25,81 + 23,15 + 12,811 + 25,348 = 87,119 .X3 = X1 // X2 =

 = 34,168 .EFtđ =

=

=134,915 KV

Sơ đồ thay thế thứ tự không tơng tự nh sơ đồ ở mục II.2.4 nhng chỉ khác điểmngắn mạch.

Tính toán và biến đổi giống mục II.2.4 ta đợc sơ đồ tính toán nh sau:

Trong đó:

X9 = X6 nt X0DB-5 = 9,271 + 89,34 = 98,611 .X10 = X0B5 // X8 =

 = 34,985 .Xtd = X9 // X10 = 9898,611,611.3434,985,985

 = 25,823 .Từ sơ đồ thứ tự thuận và thứ tự nghịch:

Hình 26N

Hình 29 X9 X10

N2

X1 = X2 = X3(TTT) = 34,168 .Từ sơ đồ thứ tự không:

X0 = Xtd = 25,823 .X(1)

 = X2 + X0 = 34,168 + 25,823 = 59,991 .I(1)

=

 = 1,298 KA = 1298A.

I1N(1)3 = I(0 N1)3 = 1298 A.I1N(1,13) =

Với X(1,1)

 0

=

 = 14,708   I1N(1,13) =

 = 1,594 KA = 1594 A.I(0 N1,13)= I1N(1,13)

 0

= 1594.34,16834,16825,823

 = 908 A.Vậy dòng thứ tự không lớn nhất khi ngắn mạch hai pha chạm đất:

0 = 2424,4,4.3939,447,447

 = 15,075  Hình 31

N2

Hình 32 X

X0DB-5 X10 N

UN0 X

X10 = X0B5 // X8 =

 = 34,985 .X11 = (X9 // XB

0 ) nt X0B5 = 2424,4,4.1515,075,075

 + 89,34 = 98,611 .Xtd = X10 // X11 =

 = 25,823 .Gi¶ sö gäi dßng I'

0 N ®i qua X11 ta cã: I'

.I(0 N1,1)3= 9825,,823611.908 = 238 A.Gäi X = X11 // X8 =

 = 49,094 .