Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV Phúc Thọ
Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ lechơng 2.tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle2.1. Số liệu tính toán. Ngắn mạch là hiện tợng các pha chập nhau, pha chập đất (hay chập dây trung tính). Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định các trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đối tợng đợc bảo vệ để cài đặt và chỉnh định các thông số của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhạy của chúng. Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình của hệ thống, vị trí điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch . Trong chế độ cực đại, xét các dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch một 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= UtbCấp điện áp 110 kV có Utb1= 115 kV cbcb1cb1S100I = =3.U 3.115= 0,502 kACấp điện áp 35 kV có Utb2= 37 kV cbcb2cb2S100I = =3.U 3.37= 1,5604 kACấp điện áp 22 kV có Utb3= 23 kV cbcb3cb3S100I = =3.U 3.23= 2,5102 kA8Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le 2.1.1.Điện kháng của hệ thống Theo số liệu của Trung tâm điều độ Hệ thống điện miền Bắc (A1), giá trị các dòng điện ngắn mạch tính đến thanh cái 110kV của trạm nh sau: Dòng điện ngắn mạch ba pha lớn nhất 6252A Dòng điện ngắn mạch ba pha nhỏ nhất 5384A Dòng điện ngắn mạch một pha lớn nhất 5069A Dòng điện ngắn mạch một pha nhỏ nhất 4690AĐiện kháng tính trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản đợc xác định theo công thức: cbHT*cbNIX =IĐiện kháng thứ tự không tính từ công thức dòng ngắn mạch một pha. ( )( )11N1 2 0m .EIX X X =+ +( )0 1 21N3.EX (X X )I = + với 1X= 2X và ( )NN *cbcb1I (kA)I =IVậy điện kháng hệ thống tính đến thanh cái 110kV trong chế độ cực đại mincb1HmaxN3phaI0,502X = = =0,0803I 6,252 min min0 cb1 1HmaxN1pha3.E 3.0,502X I -2.X 2.0, 0803 0,1365I 5,069= = = Chế độ cực tiểu: maxcb1HminN3phaI0,502X = = =0,0932I 5,384 max max0 cb1 1HminN1pha3.E 3.0,502X I -2.X 2.0,0932 0,1347I 4,69= = =9Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ leTừ sơ đồ thứ tự không ta có: oH C H00H C HX .(X +X )XX +X +X= o C H0C H oX .(X +X )X +X -XHX= min0H0,1365.(0, 454 0, 298)X 0,166770, 454 0, 298 0,1365+= =+ max0H0,1347.(0, 454 0, 298)X 0,16410, 454 0, 298 0,1347+= =+ 2.1.2.Điện kháng của máy biến áp UNC-T = 10,7% ; UNC-H = 18,8% ; UNT-H = 6,8% ( )( )C C-T C-H T-HN N N N1 1U = U +U -U = 10,7+18,8-6,8 =11,35%2 2 ( )( )T C-T C-H T-HN N N N1 1U = . U -U +U = . 10,7-18,8+6,8 = - 0,65%2 2 ( )( )H C-T C-H T-HN N N N1 1U = . -U +U +U = . -10,7+18,8+6,8 = 7,45%2 210Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 XoH XC0,454 XH0,298UoN1 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ leĐiện kháng các cuộn dây CN cbCdmU S11,35 100X = ì 0,454100 S 100 25= ì = XT = 0 HN cbHdmU S7, 45 100X = ì 0,298100 S 100 25= ì =2.2. Tính toán dòng điện ngắn mạchChế độ cực đại: .Công suất ngắn mạch trên thanh góp là lớn nhất. .Tính ngắn mạch tại ba điểm N1, N2, N3. .Tính các dạng ngắn mạch N(3), N(1,1), N(1) Chế độ cực tiểu: .Công suất ngắn mạch trên thanh góp là nhỏ nhất. .Tính ngắn mạch tại ba điểm N1, N2, N3. .Tính các dạng ngắn mạch N(2), N(1,1), N(1) 2.2.1.Điểm ngắn mạch N1.1.Chế độ cực đại.Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch 11Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 1BIN12BI4BIN23BIN3 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le E N1 0803,01HX Sơ đồ thay thế thứ tự không Máy biến áp Xo=X1 a)Dòng ngắn mạch ba pha đối xứng N(3) (3)N11H1 1I = 12,4533X 0,0803= =Trong hệ đơn vị có tên: IN1(3)(kA) = IN1(3). Icb1 = 12,4533.0,502 = 6,252 kA b)Dòng ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)Điện kháng thứ tự không tổng Xo = 0,1365Điện kháng phụ (1,1)2 00,0803.0,1365X X // X 0, 050560, 0803 0,1365 = = =+ Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch.Dòng điện thứ tự thuận (1,1)1A(1,1)11 1I 7,64175X X 0,0803 0, 05056 = = =+ +Dòng điện thứ tự nghịch 12Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 XoH 0,16677 XC0,454 XH0,298UoN1 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le (1,1) (1,1)02A 1A0 2X0,1365I I 7,64175. 4,8113X X 0,1365 0,0803 = = = + +Dòng điện thứ tự không: (1,1) (1,1)20A 1A0 2X0,0803I = - I 7,64175. 2,83041X X 0,1365 0,0803 = = + +Dòng điện tổng tại chỗ ngắn mạch. (1,1) (1,1)2 0N1 1A22 0X .XI 3. 1 .I(X X ) = + 64175,7.)1365,00803,0(1365,0.0803,01.32+= = 11,5903Điện áp chỗ ngắn mạch (1,1) (1,1)2 01N1 1A2 0X .X0,0803.0,1365U = I 7,64175. 0,38635X X 0,0803 0,1365 = =+ + (1,1) (1,1) (1,1)1N1 2N1 0N1U = U = U Phân bố dòng điện trên các nhánh. Giá trị dòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống. (1,1)(1,1)0N10H0HU0,38635I = - 2,31666X 0,16677= = Dòng điện thứ tự không qua cuộn dây máy biến áp.(1,1)(1,1)0N10BC HU0,38635I = 0,51376X +X 0, 454 0, 298= =+Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống(1,1) 2 (1,1) (1,1) (1,1)HB 1A 2A 0HI = a .I + aI + I13Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le ( )31666,28113,4.232164175,7.2321++=jj = - 3,73188 j10,78434(1,1) (1,1) 2 2HB HCI = I 3,73188 10,78434 11, 41179= + = Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không tính đến thành phần dòng điện thứ tự không:(1,1) 2 (1,1) (1,1)HB(-0) 1A 2AI = a .I + a.I ( )1 3 1 3.7,64175 . 4,81132 2 2 2j j = + + = - 1,41522 j10,78434 2 21, 41522 10, 78434 10,8768= + =Dòng điện ngắn mạch qua máy biến áp chỉ có thành phần thứ tự không (1,1) (1,1)NB 0BI = I 0,51376=Trong đơn vị có tên, dòng phân bố trên các nhánh có trị số: Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống: (1,1) (1,1)H HB cb1I = I .I 11, 41179.0,502 5,7287kA= = Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không tính đến thành phần dòng điện thứ tự không: (1,1) (1,1)H(-0) HB(-0) cb1I = I . I= 10,8768 . 0,502 = 5,46 kADòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống: (1,1)0HI = 2,31666 . 0,502 = 1,1629 kADòng điện ngắn mạch qua cuộn cao áp máy biến áp:14Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le (1,1) (1,1)NC 0B cb1I = I .I = 0,51376.0,502 = 0,2579 kADòng điện thứ tự không đi vào trung tính máy biến áp: (1,1) (1,1)TT 0BI = 3.I = 3.0,51376.0,502 = 0,7737 kAc)Dòng điện ngắn mạch một pha N(1)Điện kháng phụ: X(1) = X2+ X0 = 0,0803 + 0,1365 = 0,2168Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch Dòng điện thứ tự thuận (1)1A(1)11 1I 3,36587X X 0, 0803 0, 2168 = = =+ + (1) (1) (1)1A 2A 0AI = I = IDòng điện tổng tại chỗ ngắn mạch. (1) (1) (1)N1 1AI = m .I = 3.3,36587 = 10,0976Điện áp chỗ ngắn mạch (1) (1)1N1 1A 2 0U = I .(X X ) 3,36587.(0,0803 0,1365) + = + = 0,72972 (1) (1)2N1 2A 2U = - I .X 3,36587.0,0803= = - 0,27028 (1) (1)0N1 0A 0U = - I .X 3,36587.0,1365= = - 0,45944 Phân bố dòng điện trên các nhánh. Giá trị dòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống. (1)(1)0N10H0HU0,45944I = - 2,75493X 0,16677= =15Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ leDòng điện thứ tự không qua cuộn dây máy biến áp.(1)(1)0N10BC HU0, 45944I = - 0,61095X +X 0, 454 0, 298= =+Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống(1) (1) (1) (1)H 1H 2H 0HI = I + I + I = 3,36587 + 3,36587 + 2,75493 = 9,4867 Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không kể đến thành phần thứ tự không:(1) (1) (1)H(-0) 1H 2HI = I + I = 3,36587 + 3,36587 = 6,7317Dòng điện ngắn mạch qua máy biến áp chỉ có thành phần thứ tự không (1) (1)B 0BI = I = 0,61095Trong đơn vị có tên, dòng phân bố trên các nhánh có trị số: Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống: (1) (1)H H cb1I = I .I 9, 4867.0,502= =4,7623 kA Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không kể đến thành phần thứ tự không:(1)H(-0)I = 6,7317 . 0,502 = 3,3793 kA Giá trị dòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống. (1)0HI =2,75493. 0,502 = 1,383 kADòng điện ngắn mạch qua cuộn cao áp máy biến áp: (1) (1)CB 0B cb1I = I .I 0,61095.0,502= = 0,3067 kADòng điện thứ tự không đi vào trung tính máy biến áp:16Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le (1) (1)TT 0BI = 3.I = 3.0,61095.0,502= 0,9201 kA2.Chế độ cực tiểu max max1H 0HX = 0,0932 ; X = 0,1641Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch E N1 1HX0,0932Sơ 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 = 0,0932Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch.Dòng điện thứ tự thuận (2)1A(2)11 1I 5,3648X X 0, 0932 0, 0932 = = =+ +Dòng điện thứ tự nghịch (2) (2)2A 1AI = - I = - 5,364817Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 XoH 0,1641 XC0,454 XH0,298UoN1 [...]... 1,02 47 0,502 = 0,5144 kA Dòng điện ngắn mạch qua cuộn dây hạ áp máy biến áp: IHN3(2) = IN3(2) Icb3 = 1,02 47 2,5102 = 2, 572 2 kA Từ những tính toán trên ta có bảng tổng kết về dòng điện qua các bảo vệ trong trờng hợp ngắn mạch tại điểm N3 Bảng 2-3 Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 28 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le Bảo vệ N(3) N(2) 1BV 0,6031 0,5144 2BV - 3BV 3,016 2, 572 2 Ta có sơ đồ tổng hợp kết... - - - I(1,1) N(-0) 0 5,460 - - - 0 (1) N(-0) I 0,2 579 0 1,1629 3, 379 3 - - 0 ,77 37 - I0 0,30 67 1,383 - - 0,9201 0 4,6646 - - - I(1,1) N(-0) 0 4 ,71 51 - - - I0 0,2 479 1,1364 - - 0 ,74 39 I(1) N(-0) 0 3,12 67 - - - I0 0,280 1,2833 - - 0,8400 N(3) N (1,1) I N(1) N(2) N (1,1) min 2BV N1 mạch max 1BV N (1) 2.2.2 Điểm ngắn mạch N2 Cuộn dây trung áp của máy biến áp có trung tính không nối đất nên ở chế độ công suất... 0,84 kA TT CB Khi ngắn mạch phía 110 kV, ta xét ngắn mạch tại hai điểm N 1 và N1 để tìm ra dòng điện ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất đi qua bảo vệ Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 22 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le N1 1BV N1 4BV 2BV 3BV Từ những tính toán trên ta có bảng tổng kết về dòng điện qua các bảo vệ trong trờng hợp ngắn mạch phía 110 kV Bảng 2-1 Chế độ Bảo vệ Điểm ngắn 3BV 4BV N1 N1&N1... phục vụ bảo vệ rơ le I(1,1) = 3 1 N1 X 2 X 0 I(1,1) 2 1A (X 2 + X 0 ) = 3 1 0,0932.0,13 47 6 ,74 31 (0,0932 + 0,13 47) 2 = 10, 170 4 Điện áp chỗ ngắn mạch (1,1) (1,1) U1N 1 = I1 A X 2 X 0 0, 0932 + 0,13 47 = 6, 74 31 X0 + X2 0,13 47 + 0, 0932 = 0, 371 44 (1,1) (1,1) U1N1 = U (1,1) = U 0N1 2N1 Phân bố dòng điện trên các nhánh Giá trị dòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống I (1,1) 0H U (1,1) 0, 371 44... IN2(2) Icb1 = 1,5826 0,502 = 0 ,79 45 kA Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 25 Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le Dòng điện qua cuộn dây trung áp máy biến áp: ITN2(2) = IN2(2) Icb2 = 1,5826 1,5604 = 2,4695 kA 1BV N2 4BV N2 2BV 3BV Từ những tính toán trên ta có bảng tổng kết về dòng điện qua các bảo vệ trong trờng hợp ngắn mạch tại điểm N2 và N2 Bảng 2-2 Chế độ Bảo vệ Điểm ngắn mạch max min N(3)... X 2 // X 0 = 0, 0932.0,13 47 = 0, 0551 0, 0932 + 0,13 47 Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch Dòng điện thứ tự thuận (1,1) I1A = 1 1 = = 6 ,74 31 X1 + X (1,1) 0,0932 + 0,0551 Dòng điện thứ tự nghịch (1,1) I(1,1) = - I1A 2A X0 0,13 47 = 6, 74 31 = 3,9855 X0 + X2 0,13 47 + 0, 0932 Dòng điện thứ tự không (1,1) I(1,1) = I1A 0A X2 0,0932 = 6 ,74 31 = 2, 75 76 X0 + X2 0,13 47 + 0,0932 Dòng điện tổng tại... đến thành phần dòng điện thứ tự không: I(1,1) = I(1,1) Icb1 = 9,39 27 0,502 H(-0) HB(-0) = 4 ,71 51 kA Dòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống: I(1,1) = 2,26368 0,502 0H = 1,1364 kA Dòng điện ngắn mạch qua cuộn cao áp máy biến áp: (1,1) I (1,1) = I 0B Icb1 = 0,49393.0,502 = 0,2 479 kA C Dòng điện thứ tự không đi vào trung tính máy biến áp: (1,1) I(1,1) = 3.I0B = 3.0, 49393.0,502 TT = 0 ,74 39 kA c)Dòng... X2 = 0,5 472 Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch Dòng điện thứ tự thuận (2) I1A = 1 1 = = 0,91 374 (2) X1 + X 0,5 472 + 0,5 472 Dòng điện thứ tự nghịch (2) I(2) = I1A = 0,91 374 2A I(2) = 0 0A Dòng điện tổng tại chỗ ngắn mạch (2) I(2) = m (2) I1A = 3.0,91 374 N2 = 1,5826 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)... Icb1 = 8 ,78 495 0,502 H HA = 4,41 kA Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống không kể đến thành phần thứ tự không: I(1) = 6,22858 0,502 = 3,12 67 kA H(-0) Giá trị dòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống I(1) = 2,556 37 0,502 = 1,2833 kA 0H Dòng điện ngắn mạch qua cuộn cao áp máy biến áp: I(1) = I(1) Icb1 = 0,5 578 5.0,502 CB 0B = 0,28 kA Dòng điện thứ tự không đi vào trung tính máy biến áp: I... phục vụ bảo vệ rơ le (1,1) I(1,1) = a 2 I1A + a.I(1,1) HB(-0) 2A 1 1 3 3 = j 6, 74 31 + + j ( 3,9855 ) 2 2 2 2 = - 1, 378 8 j9,290 97 = 9,39 27 Dòng điện ngắn mạch qua máy biến áp chỉ có thành phần thứ tự không (1,1) I (1,1) = I0B = 0, 49393 B 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) = I (1,1) Icb1 = 9, 979 4 0,502 . phục vụ bảo vệ rơ le ( )31666,28113,4.232164 175 ,7. 2321++=jj = - 3 ,73 188 j10 ,78 434(1,1) (1,1) 2 2HB HCI = I 3 ,73 188 10 ,78 434 11, 41 179 = + =. vụ bảo vệ rơ le Từ những tính toán trên ta có bảng tổng kết về dòng điện qua các bảo vệ trong trờng hợp ngắn mạch phía 110 kV. Bảng 2-1Chế đ Bảo vệ 1BV