Đồ án tốt nghiệp hệ thống điện

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp HTĐ 2014

MUC LUC

1

Trang 2

Đồ án tốt nghiệp HTĐ 2014

I Thông số và các giả thiết cơ bản

1.1. Mô tả đối tượng được bảo vệ

Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 220/110/35kV có hai máy biến áp (MBA) AT1

và AT2 mắc song song với nhau Hai máy biến áp được cấp từ hai nguồn là hai hệ thống điện phía cao áp và trung áp Phía 35kV cấp điện cho phụ tải

- Các thông số của hệ thống điện phía cao áp:

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại và cực tiểu:

- Các thông số của hệ thống điện phía trung áp:

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại và cực tiểu:

Trang 3

C T N

C H N

T H N

U U U

Trang 4

II Tính toán ngắn mạch

Mục đích của việc tính toán ngắn mạch: Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính

toán ngắn mạch nhằm xác định các trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất ( NMmax

I

) đi qua đối tượng được bảo vệ để cài đặt và chỉnh định các thông số của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất ( NMmin

I

) để kiểm tra độ nhạy của chúng

Phương pháp thực hiện: Ta xét tất cả các phương án ngắn mạch của hệ thống

N

Phía 220kV: Vị trí điểm ngắn mạch N2,

' 2

N

Trang 5

- Để xác định dòng điện ngắn mạch cực tiểu ( NMmin

I

) ta xét các dạng ngắn mạch hai pha, hai pha chạm đất và ngắn mạch một pha

Từ đó ta có các sơ đồ tính toán như sau:

Giả thiết cơ bản để tính toán ngắn mạch

1) Tần số của hệ thống không đổi

Thực tế sau khi xảy ra ngắn mạch công suất của các máy phát thay đổi đột ngột, dẫn đến mất cân bằng mô men quay, tốc độ quay bị thay đổi trong quá trình quá

độ Tuy nhiên ngắn mạch được tính toán ở giai đoạn đầu nên sự biến thiên tốc độ

Trang 6

còn chưa đáng kể Giả thiết tần số hệ thống không đổi không mắc sai số nhiều, đồng thời làm đơn giản đáng kể phép tính.

2) Bỏ qua bão hòa từ

Để đơn giản ta coi mạch từ của các thiết bị điện không bão hòa, khi đó điện cảm của phần tử là hằng số và mạch điện là tuyến tính Thực tế cho thấy sai số mắc phải

là không nhiều

3) Bỏ qua phụ tải trong tính toán ngắn mạch

Khi bỏ qua phụ tải trong tính toán ngắn mạch thì kết quả tính toán cho ta trị số dòng ngắn mạch lớn hơn, chấp nhận được để lựa chọn thiết bị

4) Bỏ qua các lượng nhỏ trong thông số của một số phần tử

Nói chung trong bài toán thiết kế đòi hỏi độ chính xác không cao ta có thể:

- Bỏ qua dung dẫn đường dây

- Bỏ qua mạch không tải của các MBA

- Bỏ qua điện trở MBA, đường dây5) Hệ thống sức điện động 3 pha của nguồn là đối xứng

Khi ngắn mạch không đối xứng, phản ứng phần ứng các pha lên từ trường quay không hoàn toàn giống nhau Tuy nhiên, từ trường vẫn được giả thiết quay đều với tốc độ không đổi Khi đó sức điện động 3 pha luôn đối xứng Thực tế hệ số không đối xứng của các sức điện động không đáng kể

Để cho việc tính toán đơn giản ta dùng hệ đơn vị tương đối danh định

Trang 7

S U

=

450

0,520 3.500 = kA

S U

=

450

1,181 3.220 = kA

Phía điện áp 35kV có

) 35 (

cb

U

=

) 35 (

S U

=

450

7, 423 3.35 = kA

Tính thông số các phần tử trong hệ đơn vị tương đối danh định

• Hệ thống (xét cả hai hệ thống phía cao áp và trung áp)

Áp dụng công thức: X H= N

cb S S

- Trong chế độ cực đại: max max

X

C H

X

= max

cb C N

S S

=

450 3878

= 0,116

1 max

T H

X

T H

X

= max

cb T N

S S

=

450 1878

= 0, 240Điện kháng thứ tự không:

0 max

C H

X

1, 71. T

H X

=1,71.0, 240 0, 410=

Trang 8

- Trong chế độ cực tiểu: min min

X

C H

X

= min

cb C N

S S

=

450 2854

= 0,158

1 min

T H

X

T H

X

= min

cb T N

S S

=

450 1454

= 0,309Điện kháng thứ tự không:

0 min

C H

S U

100

%

=

14, 25 450 0,143

S U

100

Trang 9

S U

100

%

=

19, 75 450 0,198

100 450 =

Sơ đồ thay thế của hệ thống

- Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch (E=0)

E

110kV

0,3731HmaxX

0,960XC

220kV

E 0,5321Hmax

T

X -0,080 0,960XC

- Sơ đồ thay thế thứ tự không:

110kV 220kV

0,6830HmaxX

0,8140HmaxX

T X -0,080 0,960XC

1,840XH1,840XH

Trang 10

2.1 Tính ngắn mạch sơ đồ 1 (Smax, 2MBA)2.1.1 Ngắn mạch phía 220kV (điểm N1 và N1’)

- Sơ đồ thứ tự thuận và thứ tự nghịch ( E=0)

1

N' BI2

T

X -0,080

Trang 11

X -0,080 0,960

T

X -0,080 0,960XC1,840

0 max

2 0 max 0

T

H C

H C H

Trang 12

I X

0

T C BI T BI

I

I I

0,270 0,388

E I

Trang 13

Dòng điện thứ tự thuận từ phía trung áp:

0 max

0,371 0,5440,683

H

U I

T H

Trang 14

0 0

0, 206 2

0,086 2

T H C T H T

I I I I

- Phân bố dòng điện qua BI1

Các thành phần dòng điện qua BI1:

0,191 2

0, 206 2

T H BI T H BI

T H BI

I I

0,191 2

0,086 2

T H BI

I I

Trang 15

- Phân bố dòng điện qua BI4:

Dòng thứ tự không qua cuộn chung của máy biến áp là:

0,191 0,995 1,186 2

0,206 0,544 0,750 2

T C H

Trang 16

1,078

0, 270 0,658 1,078

E I

0 max

0, 419 0,6130,683

H

U I

T H

Trang 17

-Dòng thứ tự không chạy qua cuộn cao và cuộn trung của máy biến áp:

0 0

0, 233 2

0,097 2

T H C T H T

I I I I

0,150 2

0,233 2

T H BI T H BI

T H BI

I I

1 1 1 2 1 0 1 0,150 0,150 0, 233 0,533

0,150 2

0,097 2

T H BI

I I

Trang 18

0,150 0,779 0,929 2

0, 233 0,613 0,846 2

T C H

Trang 19

E N2 E

2 N' BI2

E N2BI1

0,322X1Σ

0,3731HmaxX 0,960

T X

C X 0,5321HmaxX

-0,080

T X -0,080 0,960XC

0,3731HmaxX

0,5321HmaxX

0,813 X1HmaxT

- Sơ đồ thứ tự không:

Trang 20

2 N' BI2

2 N

0,442X42 N 0,2860ΣX 2 N

0,920 H

X /2

0,960

0,960XC -0,080XT-0,080

0 max

4 0 max 0

C

H T

C

H T

H T H

X X

X

X X X

Trang 21

I X

1

0,615 2

1,880 0,615 2,495 2

0

C BI

Trang 22

0,322 0, 286

E I

4

0,320 0,7250,442

H

U I

Trang 23

0 0

0 max

0,920 2

0 max

0,320 0,3930,814

H

U I

0 0

0,160 2

0,362 2

C H C C H T

I I I

0,197 2

0,160 2

C H BI C H BI

C H BI

I I

Trang 24

0,197 2

0,362 2

C H BI

I I

0,197 0,602 0,799 2

0,362 0,393 0,756 2

C T H

Trang 25

- Dòng điện tổng qua BI4:

E I

Trang 26

0,308 0,6970,442

H

U I

0 max

0,308 0,3790,814

H

U I

0 0

0,154 2

0,349 2

C H C C H T

I I I I

0,213 2

0,154 2

C H BI C H BI

C H BI

I I

= =

= =Dòng điện tổng qua BI1:

1 1 1 2 1 0 1 0, 213 0, 213 0,154 0,579

Trang 27

0, 213 2

0,349 2

C H BI

I I

2 1 2 2 2 0 2 0, 213 0, 213 0,349 0,774

0,213 0,650 0,863 2

0,349 0,379 0,728 2

C T H

Trang 28

N 3

BI2 BI1

BI3 3 N'

E 0,853 0,492

6 X 5 X

1 Σ X 3 N

N 3

3 N

0,3731Hmax

X C 0,960XC

0,960XC

T X -0,080

T X -0,080 1,840 H X

0,532 0,040 0, 492 2

Trang 29

- Dòng ngắn mạch ba pha tổng tại điểm ngắn mạch:

(3) 1

1,232

N

E I

1 2 (3) 3

T H BI

N BI

I I I I I I

0,148 0,257 0,406

BI BI BI

I I I

=

Kết quả tính ngắn mạch cho phương án 1 được tổng hợp trong bảng 1.1

Bảng 1.1: kết quả tính ngắn mạch cho phương án 1

Trang 30

1,1 0,597 2,474 0 -4,445

Trang 31

2.2 Tính ngắn mạch sơ đồ 2 (Smax, 1MBA)

2.2.1 Ngắn mạch phía 220kV (điểm N1 và N1’)

1

N' E

E

1

N BI1

1

1 N'

-0,080 1,840XH0,683 0Hmax

0,373 1,412

T T

C H C H

Trang 32

( 0 max)

8

0 max

8 0 max 0

X X X

I X

C BI T BI

Trang 33

- Dòng điện thứ tự thuận phía cao áp:

Dòng thứ tự không phía cao áp:

0 0

0 max

0,380 0,5570,683

H

U I

Trang 34

1 1 1

0,439 0,269 0,256

1,661 1,019 0,557

C

BI H C

Trang 35

2

0,945

E I

Trang 36

0 max

0,442 0,6470,683

H

U I

8

0,442 0, 2981,485

H

U I

0,198 0,198 0,298

1 1 1 2 1 0 1 0,198 0,198 0, 298 0,693

0,198 0,198 0,152

2 1 2 2 2 0 2 0,198 0,198 0,152 0,548

0ch T. cb C. cb 0,152.5, 249 0, 298.2,624 0,014

Trang 37

Dòng điện tổng qua BI4:

0,748 0,748 0,647

Trang 38

2.2.2 Ngắn mạch phía 110kV (điểm N2 và N2’)

2 N' BI2 E

E

2 N

E

2 N

0,373 1 Hmax

X C

0,960 X C X T -0,080 X 0,532 1Hmax T

0,373X1Σ1,253 X 9

0,532 1Hmax

X T

2 N' BI2 2 N

-0,080 1,840XH

0,389 X 0 Σ

0,744 X 10 0,814 0Hmax

0,373 0,532 1,253

C T

T H T H

0 max

10 0 max 0

X X X

Trang 39

I X

BI T

0,373 0,389

E I

Trang 40

10

0,338

0,454 0,744

H

U I

0 max

0,338 0, 4150,814

H

U I

Trang 41

1 1 1

0,528 0,270

1,245 0,635

Trang 42

2

E I

Trang 43

0,342 0, 4600,744

H

U I

0 max

0,342 0, 4210,814

H

U I

0,262 0,262 0,243

1 1 1 2 1 0 1 0,262 0, 262 0, 243 0,768

0,262 0,262

2 1 2 2 2 0 2 0,262 0,262 0,460 0,984

0ch T. cb C. cb 0, 460.5, 249 0,243.2,624 1,777

Trang 44

0,618 0,618 0,421

Trang 45

BI3 3 N'

1,333X11 0,452X12

N 3

0,960XC X T -0,080 1,840XH0,373 1Hmax

H

X X X

N

E I

Trang 46

1 1

(3) 3

0,116 0,343 0,459

0,116 0,343

0, 459

BI BI BI

I I I

=

Trang 47

2.3 Tính ngắn mạch sơ đồ 3 ( Smin, 2MBA)

T

X -0,080

Trang 48

X

1,0420HminX

T

X -0,080 0,960XC

T

X -0,080 0,960XC

0 min

14 0 min 0

T

H C

T

H C

H C H

Trang 49

- Dòng ngắn mạch hai pha tổng tại điểm ngắn mạch:

1 (2) 2

0

T

N BI

T N BI

I

I I

= =

= = 1.2.1.11. Ngắn mạch hai pha chạm đất

0,316 0,438

E I

Trang 50

0 min

0,367 0,4550,807

H

U I

14

0,367 0,3830,960

H

U I

0 0

0,191 2

0,072 2

T H C T H T

I I I I

Trang 51

0,164 2

0,191 2

T H BI

I I

0,164 2

0,072 2

T H BI

I I

= =

= = −

= = −Dòng điện tổng qua BI2:

Trang 52

0,164 0,833 0,997 2

0,191 0,455 0,646 2

T C H

0,316 0,755 0,933

E I

Trang 53

0 min

0, 409 0,5070,807

H

U I

14

0, 409

0, 426 0,960

H

U I

0 0

0,213 2

0,080 2

T H C T H T

I I I I

Trang 54

0,132 2

0,213 2

T H BI T H BI

T H BI

I I

1 1 1 2 1 0 1 0,132 0,132 0, 213 0,477

0,132 2

0,080 2

T H BI

I I

= =

2 1 2 2 2 0 2 0,132 0,132 0,080 0,344

0,132 0,670 0,802 2

0,213 0,507 0,720 2

T C H

Trang 55

BI1

E

E E

0,4411HminX

-0,080

T

X -0,080

0,960

C

X

0,4411HminX 0,6811HminX

0,881 X1Hmin

T

Trang 56

2 N' BI2

2 N

0,473X162 N

0,325X0Σ2 N 0,920X /2H

0,960

0,960XC -0,080XT-0,080

0,480X /2C -0,040X /2T

1,840 H X

C

H T H T H

0 min

16 0 min 0

C

H T

H T H

X X

X X X

Trang 57

(2) (2)

2

0,376 2

C

N BI

I I

Trang 58

0,384 0,325 0,384

0,384 0,325

E I

16

0,314 0,6640,473

H

U I

0 min

0,314

0,302 1,042

H

U I

X

Trang 59

-Dòng thứ tự không chạy qua cuộn cao và cuộn trung của máy biến áp:

0 0

0,138 2

0,332 2

C H C C H T

I I I

0,178 2

0,138 2

C H BI

I I

= =

= = −

= = −Dòng điện tổng qua BI1:

0,178 2

0,332 2

C H BI

I I

Trang 60

0,178 0,462 0,640 2

0,332 0,302 0,634 2

C T H

0,914

E I

Trang 61

0 min

0,298 0,2861,042

H

U I

0 0

0,131 2

0,314 2

C H C C H T

I I I

Trang 62

0,199 2

0,131 2

C H BI

I I

= =

1 1 1 2 1 0 1 0,199 0,199 0,131 0,530

0,199 2

0,314 2

C H BI

I I

2 1 2 2 2 0 2 0,199 0,199 0,314 0,713

Trang 63

0,199 0,516 0,715 2

0,314 0,286 0,600 2

C T H

Trang 64

N 3

BI2 BI1

BI3 3 N'

E 0,921 0,641X17 X18

E E 1,298

1 Σ

X 3 N

N 3

3 N

0,960XC

T X -0,080

1,840 H X

-0,040X /2T0,480C

X /2 0,920X /2H

0,681 0,040 0,641 2

Trang 65

T N BI

N BI

I I I I I I

0,137 0,197 0,334

BI BI BI

I I I

=

Trang 67

2.4 Tính ngắn mạch sơ đồ 4 (Smin, 1MBA)

1 N' E

E

1 N BI1

0,449 0,441 1,561

T T

C H C H

Trang 68

( 0 min)

20

0 min

20 0 max 0

X X X

C BI T BI

Trang 69

0,344 0,535 0,344

0,344 0,535

E I

0 min

0,378 0, 4690,807

H

U I

20

0,378

0, 238 1,592

H

U I

Trang 70

0 0

0,238 0,114

0,398 0,242 0,238

Trang 71

1 1 1

1, 410 0,858

0,818

E I

Trang 72

0 min

0, 438 0,5430,807

H

U I

20

0,438 0, 2751,592

H

U I

0,180 0,180 0,275

1 1 1 2 1 0 1 0,180 0,180 0, 275 0,635

0,180 0,180 0,132

Trang 73

2 1 2 2 2 0 2 0,180 0,180 0,132 0,492

0,638 0,638 0,543

Trang 74

2

N' BI2 E

2 N

2

0,960 X C X T -0,080

1,042 0Hm in XT

0,681 1,321

C T

T H T H

0 min

22 0 min 0

X X X

Trang 75

BI T

0, 449 0, 449

E I

Trang 76

0,333 0,4230,787

H

U I

0 min

0,333 0,3201,042

H

U I

Trang 77

1 1 1

0,505 0,252 0,216

0,979 0,489 0,320

Định dạng
Số trang	82
Dung lượng	1,73 MB