Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV Phúc Thọ phần 7

Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV Phúc Thọ

Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình của hệthống, vị trí điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch

Trong chế độ cực đại, xét các dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạchmột pha, ngắn mạch hai pha chạm đất Chế độ cực tiểu xét ngắn mạch hai pha,hai pha chạm đất và ngắn mạch một pha.

Việc tính toán ngắn mạch đợc thực hiện trong hệ đơn vị tơng đối Chọn Scb =100 MVA

Ucb= Utb

Cấp điện áp 110 kV có Utb1= 115 kV cb1 cb

Dòng điện ngắn mạch một pha nhỏ nhất 4690A

Điện kháng tính trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản đợc xác định theo công thức: HT*cb cb

 11

m EI

oN1

0 oH C H

X (X +X )X

X +X +X

X (X +X )X +X -X

0,1347.(0, 454 0, 298)

0, 454 0, 298 0,1347

C«ng suÊt ng¾n m¹ch trªn thanh gãp lµ lín nhÊt .TÝnh ng¾n m¹ch t¹i ba ®iÓm N1, N2, N3.

TÝnh c¸c d¹ng ng¾n m¹ch N(3), N(1,1), N(1)

Sơ đồ thay thế thứ tự không Máy biến áp Xo=X1

a)Dòng ngắn mạch ba pha đối xứng N(3)

2BI4BI

b)Dòng ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)

Điện kháng thứ tự không tổng Xo = 0,1365Điện kháng phụ

1A(1,1) (1,1)1

= 11,5903Điện áp chỗ ngắn mạch

I(1,1)H = I(1,1)HB Icb1 11, 41179.0,502 5, 7287kA

Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không tính đến thành phần dòngđiện thứ tự không:

I(1,1)H(-0)= I(1,1)HB(-0) Icb1= 10,8768 0,502 = 5,46 kA

Dßng ®iÖn thø tù kh«ng qua ®iÖn kh¸ng hÖ thèng: I(1,1)0H = 2,31666 0,502

= 1,1629 kA

Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch qua cuén cao ¸p m¸y biÕn ¸p: I(1,1)NC = I(1,1)0B I = 0,51376.0,502 = 0,2579 kAcb1Dßng ®iÖn thø tù kh«ng ®i vµo trung tÝnh m¸y biÕn ¸p: I(1,1)TT = 3.I(1,1)0B = 3.0,51376.0,502 = 0,7737 kA

c)Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch mét pha N(1)

§iÖn kh¸ng phô:

X(1) = X2+ X0 = 0,0803 + 0,1365 = 0,2168C¸c thµnh phÇn dßng ®iÖn t¹i chç ng¾n m¹ch

Dßng ®iÖn thø tù thuËn 1A(1) (1)

Dòng điện thứ tự không qua cuộn dây máy biến áp.

X +X 0, 454 0, 298

Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không kể đến thành phần thứ tựkhông:

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch

E N1

X1H0,0932

Sơ đồ thay thế thứ tự không Máy biến áp Xo=X1

Điện kháng thứ tự không tổng Xo = 0,1347 a)Dòng ngắn mạch hai pha N(2)

Điện kháng phụ:

X(2) = X2 = 0,0932

Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch.Dòng điện thứ tự thuận

1A(2) (2)1

I = 0(2)0A

Dòng điện tổng tại chỗ ngắn mạch I = m I(2)N1 (2) 1A(2)  3.5,3648 = 9,2921

Điện áp chỗ ngắn mạch

U1N1(2) = U(2)2N1= I X1A(2) 2 5,3648.0,0932

= 0,5 U(2)0N1 0

X

oH

XC0,454

XH0,298U

oN1

Trong hệ đơn vị có tên, dòng điện ngắn mạch hai pha có trị số: IN1(2)(kA) = IN1(2) Icb1 = 9,2921 0,502 = 4,6646 kA

b)Dòng ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)

1A(1,1) (1,1)1

= 10,1704Điện áp chỗ ngắn mạch

Phân bố dòng điện trên các nhánh.

Giá trị dòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống

Dòng điện ngắn mạch qua máy biến áp chỉ có thành phần thứ tự không I(1,1)B = I(1,1)0B 0, 49393

Trong đơn vị có tên, dòng phân bố trên các nhánh có trị số: Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống:

I(1,1)H = I(1,1)HB .Icb1 9,9794 0,502 = 5,0096 kA

Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không tính đến thành phần dòngđiện thứ tự không:

I(1,1)H(-0)= I(1,1)HB(-0).Icb1= 9,3927 0,502 = 4,7151 kA

Dòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống: I(1,1)0H  2,26368 0,502

§iÖn kh¸ng phô:

X(1) = X2+ X0 = 0,0932 + 0,1347 = 0,2279C¸c thµnh phÇn dßng ®iÖn t¹i chç ng¾n m¹ch

Dßng ®iÖn thø tù thuËn 1A(1) (1)

U1N1(1) I (X1A(1) 0X2 )

= 3,11429.(0,0932 + 0,1347) =0,70974

U(1)2N1= - I X(1)2A 2  3,11429 0,0932= - 0,29025

U(1)0N1= - I X(1)0A 0 - 3,11429 0,1347= - 0,4195

Dßng ®iÖn thø tù kh«ng qua cuén d©y m¸y biÕn ¸p.

Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống

I = I + I + I

= 3,11429 + 3,11429 + 2,55637 = 8,78495

Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không kể đến thành phần thứ tựkhông:

I = I I(1)H (1)HA cb1 8,78495 0,502 = 4,41 kA

Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không kể đến thành phần thứ tựkhông:

(1)H(-0)

2BV

xứng N(3), chế độ công suất ngắn mạch cực tiểu tính toán dạng ngắn mạch hai phaN(2).

X1 = X1H + X1C = 0,0803 + 0,454 = 0,5343

Dòng ngắn mạch ba pha đối xứng N(3) tại điểm ngắn mạch:

Trong hệ đơn vị có tên:

Dòng điện ngắn mạch đi qua điện kháng hệ thống:

IN2(3)(kA) = IN2(3) Icb1 = 1,8716 0,502 = 0,9395 kADòng điện ngắn mạch đi qua cuộn dây trung áp máy biến áp: IN2(3)(kA) = IN2(3) Icb2 = 1,8716.1,5604 = 2,9204 kA

E N2

X1 = X1H + XC = 0,0932 + 0,454 = 0,5472

Dòng ngắn mạch hai pha N(2)

Điện kháng phụ:

X(2) = X2 = 0,5472

Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch.Dòng điện thứ tự thuận

Trong hệ đơn vị có tên, dòng điện ngắn mạch hai pha có trị số:Dòng điện qua điện kháng hệ thống và cuộn cao áp máy biến áp: IHN2(2) = IN2(2) Icb1 = 1,5826 0,502 = 0,7945 kA

Dòng điện qua cuộn dây trung áp máy biến áp: ITN2(2) = IN2(2) Icb2 = 1,5826 1,5604 = 2,4695 kA

4BV

Từ những tính toán trên ta có bảng tổng kết về dòng điện qua các bảo vệ trongtrờng hợp ngắn mạch tại điểm N2 và N2’.

Bảng 2-2Chế

1.Chế độ cực đại.

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch

X1 = X1H + XC + XH = 0,0803 + 0,454 +0,298 = 0,8323

Dòng ngắn mạch ba pha đối xứng N(3) tại điểm ngắn mạch: 1 0,83231 1,2015

XIN

2.Chế độ cực tiểu.

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch

X1 = X1H + XC + XH = 0,0932 + 0,454 + 0,298 = 0,8452

Dòng ngắn mạch hai pha N(2)

Điện kháng phụ:

X(2) = X2 = 0,8452

Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch.Dòng điện thứ tự thuận

1A(2) (2)1

Trong hệ đơn vị có tên, dòng điện ngắn mạch hai pha có trị số:

Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống và cuộn dây cao áp máy biến áp: IHN3(2) = IN3(2) Icb1 = 1,0247 0,502 = 0,5144 kA

Dòng điện ngắn mạch qua cuộn dây hạ áp máy biến áp: IHN3(2) = IN3(2) Icb3 = 1,0247 2,5102 = 2,5722 kA

Tõ nh÷ng tÝnh to¸n trªn ta cã b¶ng tæng kÕt vÒ dßng ®iÖn qua c¸c b¶o vÖ trong êng hîp ng¾n m¹ch t¹i ®iÓm N3.