Đang tải... (xem toàn văn)
Ch¬ng I tÝnh to¸n ng¾n m¹ch phôc vô b¶o vÖ r¬le Khi thiÕt kÕ b¶o vÖ r¬-le cho bÊt k× mét phÇn tö hay mét hÖ thèng ®iÖn nµo , cÇn ph¶i xem xÐt ®Õn nh÷ng sù cè nÆng nÒ nhÊt cã ¶nh hëng lín tíi hÖ thèng ®ã lµ sù cè ng¾n m¹ch . Víi s¬ ®å hÖ thèng ®ang xÐt cÇn chó ý ®Õn c¸c d¹ng m¹ch ng¾n nh sau : - Ng¾n m¹ch 3 pha ®èi xøng N (3) - Ng¾n m¹ch 2 pha N (2) - Ng¾n m¹ch 2 pha ch¹m ®Êt N (1,1) - Ng¾n m¹ch 1 pha ch¹m ®Êt N (1)
Chơng I tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle 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 hởng 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 nh 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 đợc 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 N 1 , N 2 , N 3 lần lợt ở các phía cao áp , trung áp và hạ áp của máy biến áp ba cuộn dây . Các trạng thái vận hành của MBA có thể là : - Vận hành 2 MBA làm việc song song - Chỉ vận hành 1 MBVA . Khi tính toán ngắn mạch ta tính 2 trờng hợp trên trong chế độ cực đại (chế độ max) và chế độ cực tiểu (chế độ min) của hệ thống . 1.1 tính toán các thông số phục vụ tính ngắn mạch 1.1.1 Tính toán sơ bộ các số liệu của trạm biến áp : - Đối với hệ thống : + Hệ thống điện 1 : S HTmax = 2500 MVA S HTmin = 0,6 S HTmax = 1500 MVA X 1 = 0,35 X 0 = 2,5 X 1 = 0,875 + Hệ thống điện 2 : S HTmax = 1200 MVA S HTmin = 0,6 S HTmax = 720 MVA X 1 = 0,3 X 0 = 2,2 X 1 = 0,66 - Đối với MBA 3 cuộn dây : S dđBA = 125 MVA U KC-T = 11% U KC-H = 19% U KT-H = 31% 00050 200 1 311911 1002 1 1002 1 ==+= += ,)( . U %)U%U%U( . U KC HKTHKCTKCKC 1150 200 23 311911 1002 1 1002 1 ,)( . U %)U%U%U( . U KC HKTHKCTKCKT ==+= += 1950 200 39 311911 1002 1 1002 1 ,)( . U %)U%U%U( . U KH HKTHKCTKCKH ==++= ++= 1.1.2 Tính điện kháng của các phần tử : Chọn công suất cơ bản S cb = 1000 MVA và điện áp cơ bản lấy theo điện áp trung bình danh định từng cấp : U cb = U tb = 230 ; 115 ; 24 cb cb cb U S I 3 = Từ đó ta có bảng các giá trị I cb theo từng cấp điện áp ( Bảng 1.1 ) : Cấp điện áp(kV) S cb (MVA) U cb (kV) I cb (kA) 220 110 22 1000 1000 1000 230 115 24 2,51 5,02 24,06 Bảng 1-1 Sức điện động của hệ thống : 1== cb ddHT HT U U E 1. Điện kháng của hệ thống: dd cb ddHTHT S S .XX = - Đối với HTĐ1: + Chế độ max : 35,0 2500 1000 .875,0X 14,0 2500 1000 .35,0X 0HT 1HT == == + Chế độ min : 58,0 1500 1000 .875,0X 23,0 1500 1000 .35,0X 0HT 1HT == == - Đối với HTĐ2: + Chế độ max : 55,0 1200 1000 .66,0X 25,0 1200 1000 .3,0X 0HT HT == == + Chế độ min : 920 720 1000 660 420 720 1000 30 0 1 ,.,X ,.,X HT HT == == Từ các tính toán trên ta có bảng sức điện động của hệ thống ở các chế độ max và min : ( Bảng 1 - 2 ) Chế độ max Chế độ min X HT1 X HT0 X HT1 X HT0 HTĐ1 HTĐ2 0,14 0,25 0,35 0,35 0,23 0,42 0,58 0,92 2-Điện kháng của MBA 3 cuộn dây : 62 6125 1000 1950 6 920 125 1000 1150 0 125 1000 0 2 21 21 , ,O ., S,O S .UXX ,., S S .UXX . S S .UXX dm cb KHHCH dm cb KTTT dm cb KCCC ==== ==== ==== 1.2. Tính toán ngắn mạch : 1.2.1. Tính ngắn mạch 3 pha đối xứng N (3) Sơ đồ thay thế của trạm biến áp : HTĐ1 HTĐ2 110 KV 22 KV 50MW 220 KV Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 E HT1 I' N1 I'' N1 I'' N2 I' N2 I'' N3 N 3 N 1 N 2 N 3 X T1 X C1 X H1 X C2 X H2 X T2 X HT2 E HT2 X HT1 1-Ngắn mạch tại N 1 : * Trờng hợp vận hành song song 2 MBA : Ngắn mạch tại N 1 là dạng ngắn mạch đối xứng nên ta có sơ đồ thay thế nh sau : Trong đó : 1 11 21 22 HTf HT Nf HT TC XX XX X X XX X + = ++= - Khi hệ thống ở chế độ max : E HT1 X HT1 E HT1 N 1 N 1 N 1 X HT1 X 1 2 C X 2 T X E HT2 X HT2 E HT2 I' N1 I'' N1 ( ) 3 1 N I 1N X 1170 140710 140710 710250 2 920 0 140 1 1 1 , ,, ,., X ,, , X ,X N HT = + = =++= = Dòng ngắn mạch tổng : )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIN cbI HT N cbI N )( N 533512 710 11 9317512 140 11 4621512 1170 11 1 1 1 1 1 3 1 === === == = - Khi hệ thống ở chế độ min: 1740 230710 230710 710 230 1 1 1 , ,, ,., X ,X ,X N HT = + = = = Dòng ngắn mạch tổng : )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIN cbI HT N cbI N )( N 543512 710 11 9110512 230 11 4514512 1740 11 1 1 1 1 1 3 1 === === == = * Trờng hợp chỉ vận hành 1MBA Ta có sơ đồ thay thế : E HT1 X HT1 E HT1 N 1 N 1 N 1 X HT1 X 1 E HT2 X HT2 E HT2 I' N1 I'' N1 1 3 N )( I X C X T 1N X Trong đó : 11 11 1 21 HT HT N HTTC XX XX X XXXX + = ++= - Khi hệ thống ở chế độ max : 1250 140171 140171 1712509200 140 1 1 1 , ,, ,., X ,,,X ,X N HT = + = =++= = Dòng ngắn mạch tổng : )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIN cbI HT N cbI N )( N 142512 171 11 9317512 140 11 0720512 1250 11 1 1 1 1 1 3 1 === === == = - Khi hệ thống ở chế độ min: 1960 230341 230341 3414209200 230 1 1 1 , ,, ,., X ,,,X ,X N HT = + = =++= = Dòng ngắn mạch tổng : )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIN cbI HT N cbI N )( N 881512 341 11 9110512 230 11 7912512 1960 11 1 1 1 1 1 3 1 === === == = 2-Ngắn mạch tại N 2 : * Trờng hợp vận hành song song 2 MBA : Ngắn mạch tại N 2 cũng là dạng ngắn mạch đối xứng nên ta có sơ đồ thay thế nh sau : Trong ®ã : 1 11 2 21 22 HTf HT N HT TC XX X.X X X XX X + = ∑ ++= - Khi hÖ thèng ë chÕ ®é max : 1760 25060 25060 60140 2 920 0 250 2 1 2 , ,, ,., X ,, , X ,X N HT = + = ∑ =++= = Dßng ng¾n m¹ch tæng : ( ) )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIIN cbII HT N cbII N N 378025 60 11 0820025 250 11 4528025 1760 11 2 2 2 2 2 3 2 === === == ∑ = ∑ - Khi hÖ thèng ë chÕ ®é min: 260 420690 420690 690230 2 920 0 420 2 2 2 , ,, ,., X ,, , X ,X N HT = + = ∑ =++= = Dßng ng¾n m¹ch tæng : E HT1 X HT1 E HT1 N 2 N 2 N 2 X HT1 X 1 2 C X 2 T X E HT2 X HT2 E HT2 I'' N2 I' N2 ∑ 2 3 N )( I ∑ 2 X ( ) )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIIN cbII HT N cbII N N 287025 690 11 9511025 420 11 2319025 260 11 2 2 2 2 2 3 2 === === == = * Trờng hợp chỉ vận hành 1MBA Ta có sơ đồ thay thế : Trong đó : 22 22 2 12 HT HT N HTTC XX X.X X XXXX + = ++= - Khi hệ thống ở chế độ max : 20 250061 250061 0611409200 250 2 2 1 , ,, ,., X ,,,X ,X N HT = + = =++= = Dòng ngắn mạch tổng : ( ) )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIIN cbII HT N cbII N N 744025 061 11 0820025 250 11 8224025 20 11 2 2 2 2 2 3 2 === === == = - Khi hệ thống ở chế độ min: X C X T E HT1 X HT1 E HT1 N 2 N 2 N 2 X HT1 X 1 E HT2 X HT2 E HT2 I'' N2 I' N2 2 3 N )( I 2N X 310 420151 420151 151230920 420 2 2 2 , ,, ,., X ,,,X ,X N HT = + = ∑ =+= = Dßng ng¾n m¹ch tæng : ( ) )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIIN cbII HT N cbII N N 374025 151 11 9511025 420 11 3216025 310 11 2 2 2 2 2 3 2 === === == ∑ = ∑ 3-Ng¾n m¹ch t¹i N 3 : * Trêng hîp vËn hµnh song song 2 MBA : Ta cã s¬ ®å thay thÕ : - Khi hÖ thèng ë chÕ ®é max : X 4 X 5 E HT1 X HT1 E HT1 N 3 N 2 X HT1 X 1 E HT2 X HT2 E HT2 I'' N3 N 3 2 c X 2 T X N 3 I'' N3 E HT1 E HT2 X 6 X 7 N 3 (3) ∑ 3N x I'' N3∑ X H /2 X 3 421 6871 6871 68 140 71031 71031 71 710 14031 14031 710 2 920 250 2 1400140 2 31 2 62 2 76 3 4 53 537 5 43 436 25 14 3 ,, ,, ,., X//XX , , ,., ,, X XX XXX , , ,., ,, X XX XXX , , , X XX ,, X XX , ,X X N T HT C HT H = + == ∑ =++=++= =++=++= =+=+= =+=+= === Dßng ng¾n m¹ch t¹i N 3 : )kA( ,,. , I. X ''I cbIII N N 95160624 421 11 3 3 == ∑ = - Khi hÖ thèng ë chÕ ®é min : 481 157 230 88031 88031 871 880 23031 23031 880 2 920 420 2 2300230 2 31 2 62 2 76 3 4 53 537 5 43 436 25 14 3 ,X//XX , , ,., ,, X XX XXX , , ,., ,, X XX XXX , , , X XX ,, X XX , , X X N T HT C HT H == ∑ =++=++= =++=++= =+=+= =+=+= === Dßng ng¾n m¹ch t¹i N 3 : )kA( ,,. , I. X ''I cbIII N N 23160624 481 11 3 3 == ∑ = * Trêng hîp vËn hµnh 1 MBA : Ta cã s¬ ®å thay thÕ : X 3 X 4 E HT1 X HT1 E HT1 N 3 X 1 E HT2 X HT2 E HT2 N 3 N 3 I'' N3 E HT1 E HT2 X 5 X 6 X C X T X H X H I'' N3 [...]... các tính toán ở trên ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch 3 pha đối xứng Điểm Ngắn mạch Dòng Ngắn mạch N1 I'N1 I''N1 IN1 N2 I'N2 I''N2 IN2 N3 I''N3 HT max HT min Vận hành 2 MBA Vận hành 1 MBA Vận hành 2 MBA Vận hành 1 MBA 17,93 3,53 21,46 20,08 8,37 28,45 16,95 17,93 2,14 20,07 20,08 4,74 24,82 8,83 10,91 3,54 14,45 11,95 7,28 19,23 16,23 10,91 1,88 12,79 11,95 4,37 16,32 8,60 ( Bảng 2.1 ) 1.2.2 Tính. .. 8,60 ( Bảng 2.1 ) 1.2.2 Tính ngắn mạch 1 pha N(1) ( Ngắn mạch không đối xứng ): Khi tính ngắn mạch 1 pha thì sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thay thế thứ tự nghịch là nh nhau ( giống nh khi tính ngắn mạch 3 pha đối xứng ) vì tất cả các thành phần mà dòng điện thuận đi qua đợc thì dòng điện thứ tự nghịch cũng đi qua đợc Còn sơ đồ thay thế thứ tự không thì khác với hai sơ đồ trên vì con đờng dòng điện... E UN31 UN32 UN30 1 0,67 0,32 0,36 = + + IcbIII = + + .24,06 X X X 2,8 3,04 2,8 1 2 0 I' 'N3 = 8,39 (kA ) Từ các tính toán ở trên ta có bảng kết quả khi ngắn mạch 1 pha tại các điểm ngắn mạch : ( Bảng 2-2 ) Điểm ngắn mạch N1 N2 N3 (1) (1) Dòng ngắn mạch (kA) I'N1 I"N1 IN1 I'N2 I"N2 IN2 I"N3 HT Vận hành 2 MBA 12,76 3,99 16,75 14,95 7,61 22,56 16,40 Vận hành 1 MBA 12,66 2,43 15,09... điện ngắn mạch thứ tự thuận , nghịch và không tại điểm ngắn mạch N1 là : IN11 = IN12 = IN10 = E X 1 +X 2 = +X 0 1 = 2,23 0,117 + 0,117 + 0,215 Điện áp thứ tự thuận , nghịch và không tại N1 là : UN11 = E IN11 X UN12 = IN12 X UN10 = IN10 X 2 0 = 1 2,23.0,117 = 0,74 1 = 2,23.0,117 = 0,26 = 2,23.0,215 = 0,48 Dòng ngắn mạch thứ tự thuận , nghịch và không của nhánh đi từ hệ thống đến điểm ngắn mạch. .. UN10 0,48 = = 1,37 XHT10 0,35 Dòng ngắn mạch của nhánh đi từ HT đến N1 : I'N11 = ( I'N11 +I'N12 +I'N10 ).Icb = (1,86 + 1,86 + 1,37 ).2,51 = 12,76(KA ) Dòng ngắn mạch thứ tự thuận , nghịch và không của nhánh đi từ MBA đến N1 là : E I' 'N11 = UN11 X1 = 1 0,74 = 1,37 0,71 I' 'N12 = UN12 0,26 = = 0,37 X2 0,71 I' 'N10 = UN10 0,48 = = 0,86 X0 0,56 Dòng ngắn mạch của nhánh đi từ phía MBA đến N1 : I' ' N11... các dòng điện thứ tự không của các pha đồng pha nhau và khép mạch qua đất ( hay dây trung tính ) ( Sơ đồ thứ tự không phụ thuộc rất lớn vào cách đấu dây của máy biến áp ) : Gọi X1 , X2 , X0 lần lợt là điện kháng tổng của các sơ đồ thứ tự thuận , thứ tự nghịch và thứ tự không Ta có : X1 = X2 1 Ngắn mạch 1 pha tại N1 : * Trờng hợp vận hành song song 2 MBA: Sơ đồ thay thế thứ tự không : XHT10 XHT10 N1... + .5,02 X1 X2 X0 0,69 1,39 0,69 I' 'N2 = 5,33 (kA ) Dòng ngắn mạch tổng : I( 1) = I'N 2 +I' 'N 2 = 8,59 + 5,33 = 13,92 (kA ) N2 3 -Ngắn mạch mạch 1 pha tại N3 : * Trờng hợp vận hành song song 2 MBA : Ta có sơ đồ thay thế thứ tự không : XHT10 Xc 2 X4 XH/2 N3 XT 2 X5 XHT1 X1 X6 N3 X0 N3 X7 XHT20 - Khi hệ thống ở chế độ max : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận & nghịch : x =x 1 2 = 1,42 XH 2,6 N3 =... + .2,51 X1 X2 X0 0,71 0,67 0,71 I' 'N1 = 3,64 (kA ) Dòng ngắn mạch tổng ngắn mạch : ( I'N11) = I'N1 +I' 'N1 = 7,71 + 3,64 = 11,35 (kA ) * Trờng hợp chỉ vận hành 1MBA Ta có sơ đồ thay thế thứ tự không : XHT10 N1 XC XHT10 N1 XH XT XHT20 X0 N1 X0 Trong đó : X O = [ ( XHT 20 + X T ) // XH ] + X C - Khi hệ thống ở chế độ max : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch : XHT11 = 0,14 X1 = 0,17... mạch của nhánh đi từ phía MBA đến N1 : I' ' N11 = ( I' ' N11 +I' ' N12 +I' ' N10 ).I cb1 = ( 0,37 + 0,37 + 0,86 ).2,51 = 3,99 (kA ) Dòng ngắn mạch tổng khi ngắn mạch 1 pha tại N1 : I'(1)N1 = I'N1 +I' 'N1 = 12,76 + 3,99 = 16,75 (kA ) - Khi hệ thống ở chế độ min : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch : XHT11 = 0,23 X1 = 0,71 X1 = X2 = 0,174 N1 X X X 0,92 2,6 X 0 = (XHT 20 + T ) // H + C =... XHT20 - Khi hệ thống ở chế độ max : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch : XHT10 N1 X0 N1 X0 XHT11 = 0,14 X1 = 0,71 X1 = X2 = 0,117 N1 X X X 0,92 2,6 X 0 = (X HT 20 + T ) // H + C = (0,25 + ) // = 0,56 2 2 2 2 2 X X 0,56.0,35 X O = 0 HT10 = = 0,215 X 0 + XHT10 0,56 + 0,35 Sơ đồ phức hợp khi ngắn mạch 1 pha : E U UN11 X1 U UN12 X2 U UN13 X0 Các sơ đồ thứ tự thuận , nghịch và không : U . . Khi tính toán ngắn mạch ta tính 2 trờng hợp trên trong chế độ cực đại (chế độ max) và chế độ cực tiểu (chế độ min) của hệ thống . 1.1 tính toán các thông số phục vụ tính ngắn mạch 1.1.1 Tính toán. (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 đợc bảo vệ . Với sơ đồ cần bảo vệ ta xét đến các dạng ngắn mạch tại. cố ngắn mạch . Với sơ đồ hệ thống đang xét cần chú ý đến các dạng mạch ngắn nh 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