Đồ án ngành hệ thống điện vũ thế anh

Cụ thể: Chương 1: Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số chính Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ thiết kế bảo vệ rơle Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ Chương 4: Giới thiệu tính

LỜI MỞ ĐẦU

Điện năng nói chung, ngành công nghiệp điện nói riêng đóng vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, cũng như cuộc sống của con người Điện năng được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải; cũng như trong các ứng dụng phục vụ đời sống con người như: chiếu sáng, điều hoà không khí Trong công cuộc Công nghiệp hóa - hiện đại hóa của nước ta hiện nay, trong việc đảm bảo sản xuất và cung cấp điện đầy đủ, an toàn và đảm bảo chất lượng là thách thức rất lớn đối với ngành điện của Việt Nam, đặc biệt là trong giai đoạn ngành điện Việt Nam đang cơ cấu lại tổ chức sản xuất, vận hành và quản lý

Trong dây chuyền sản xuất điện, Trạm biến áp (TBA) đóng vai trò "vận chuyển" điện năng từ nơi sản xuất (nhà máy điện/ công ty phát điện) tới nơi tiêu thụ (hộ tiêu thụ) Chính vì vậy, việc hiểu biết về những hư hỏng và hiện tượng bất thường có thể xảy ra tại TBA; và theo đó là các phương thức và thiết bị bảo vệ phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự làm việc an toàn, hiệu quả và tin cậy cho TBA Xuất phát từ lí do

đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp: “THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV” làm đề tài thiết kế tốt nghiệp của mình

Nội dung chính của Đồ án thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV được tổ chức thành 5 chương Cụ thể:

Chương 1: Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số chính

Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ thiết kế bảo vệ rơle

Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ

Chương 4: Giới thiệu tính năng và thông số các loại bảo vệ sử dụng

Chương 5: Tính toán các thông số cài đặt và kiểm tra sự làm việc cho các bảo vệ

Sinh viên

Vũ Thế Anh

mẹ thứ hai của chúng em Tiếp đến, cho em được cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Trường Giang - người thầy, người trực tiếp hướng dẫn chúng em trong học tập, cũng như thực hiện và hoàn thành Đồ án thiết kế tốt nghiệp này

Sau cùng, cho phép em gửi lời cảm ơn và tình yêu tới bố mẹ và gia đình đã dành cho

em những tình yêu thương, sự cổ vũ, động viên, và ủng hộ vô điều kiện trong suốt thời gian qua cũng như hành trình sống Cám ơn bạn bè lớp D7-H4 và D7-H5 đã luôn bên em trong học tập, nghiên cứu và trong cuộc sống

Xin cảm ơn vì tất cả!

Hà nội, ngày 30 tháng 12 năm 2016

Sinh viên

Vũ Thế Anh

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

LỜI CẢM ƠN 2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 4

CHƯƠNG I: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH 13

1.1 Mô tả đối tượng bảo vệ 13

1.1.1 Giới thiệu chung 13

1.1.2 Mô tả đối tượng 14

1.2 Các thông số chính 14

1.2.1 Hệ thống điện 14

1.2.2 Đường dây 15

1.2.3 Máy biến áp 15

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE 16

2.1 Khái niệm, nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch 16

2.1.1 Khái niệm ngắn mạch 16

2.1.2 Nguyên nhân xảy ra ngắn mạch 16

2.1.3 Hậu quả của ngắn mạch 16

2.2 Mục đích của tính toán ngắn mạch 17

2.3 Phương pháp thức hiện 18

2.3.1 Chọn đại lượng cơ bản và tính thông số các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản……….……….19

2.3.2 Sơ đồ và vị trí ngắn mạch tính toán 21

2.3.3 Lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không tại điểm ngắn mạch 22 2.3.4 Thu gọn sơ đồ về điểm ngắn mạch 22

2.3.5 Tính các thành phần dòng ngắn mạch và tìm dòng điện qua các BI 23

2.4 Chọn đơn vị cơ bản và tính các thông số các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản……… 24

2.4.1 Công suất cơ bản 24

2.4.2 Điện áp cơ bản 24

2.4.3 Dòng điện cơ bản 24

2.4.4 Hệ thống 25

2.4.5 Đường dây 26

2.4.6 Máy biến áp 26

2.5 Sơ đồ 1: SNmax, 1 máy biến áp làm việc độc lập 27

2.5.1 Ngắn mạch phía 220kV 27

2.5.2 Ngắn mạch phía 110kV 31

2.5.3 Ngắn mạch phía 35kV 36

2.6 Sơ đồ 2: Smin , 2 máy biến áp làm việc song song 37

2.6.1 Ngắn mạch phía 220kV 37

2.6.2 Ngắn mạch phía 110kV 42

2.6.3 Ngắn mạch phía 35kV 47

2.7 Kết luận 51

CHƯƠNG III: LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 53

3.1 Các yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ 53

3.1.1 Tác động nhanh 53

3.1.2 Tính chọn lọc 53

3.1.3 Yêu cầu độ nhạy 54

3.1.4 Độ tinh cậy 54

3.1.5 Tính kinh tế 54

3.2 Hư hỏng và các chế độ làm việc không bình thường của máy biến áp 54

3.3 Nguyên lý bảo vệ và các thông số chính của từng loại bảo vệ 56

3.3.1 Bảo vệ so lệch có hãm 56

3.3.2 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 57

3.3.3 Bảo vệ rơ le khí 59

3.3.4 Bảo vệ chống quá tải 60

3.3.5 Bảo vệ quá dòng có thời gian có hướng 61

3.3.6 Bảo vệ quá dòng thứ tự không 63

3.3.7 Bảo vệ cảnh báo chạm đất 63

3.3.8 Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 63

3.4 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp 64

CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 65

4.1 Tóm lược lịch sử phát triển của các thiết bị 65

4.1.1 Rơ le số 66

4.2 Rơ le so lệch 7UT613 66

4.2.1 Giới thiệu tổng quan về Rơ le 7UT613 66

4.2.2 Nguyên lý hoạt động chung của rơ le 7UT613 70

4.2.3 Một số thông số kĩ thuật của rơ le 7UT613 71

4.2.4 Cách chỉnh định và cài đặt thông số rơ le 7UT613 73

4.2.5 Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT613 74

4.2.6 Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế của 7UT613 79

4.2.7 Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613 81

4.2.8 Chức năng bảo vệ chống quá tải 81

4.3 Rơle hợp bộ quá dòng số 7SJ64 82

4.3.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ64 82

4.3.2 Các chức năng của 7SJ64 83

4.3.3 Đặc điểm cấu trúc của 7SJ64 84

4.3.4 Chức năng bảo vệ quá dòng điện có thời gian 86

4.3.5 Chức năng tự động đóng lại 88

4.3.6 Chức năng bảo vệ quá tải 88

4.3.7 Chức năng chống hư hỏng máy cắt 88

4.3.8 Một số thông số kỹ thuật của rơle 7SJ64 88

4.3.9 Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7SJ64 90

4.4 Kết luận 91

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÁC RƠLE VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 92

5.1 Chọn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp 92

5.1.1 Máy cắt điện 92

5.1.2 Máy biến dòng điện 93

5.1.3 Máy biến điện áp 94

5.2 Tính toán thông số bảo vệ 95

5.2.1 Bảo vệ so lệch có hãm 96

5.2.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 98

5.2.3 Bảo vệ quá dòng có hướng 98

5.2.4 Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian có hướng 99

5.3 Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ 100

5.3.1 Bảo vệ so lệch có hãm 100

5.3.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 105

5.3.3 Bảo vệ quá dòng có hướng 106

5.4 Cài đặt và chỉnh định thông số cho Rơ le 7UT613 và 7SJ64 107

5.4.1 Bảo vệ so lệch dùng rơ le 7UT613 107

5.4.2 Bảo vệ hợp bộ quá dòng dùng rơ le 7SJ64 109

5.5 Kết luận ………113

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ truyền tải điện năng trong hệ thống điện 13

Hình 2.1: Lưu đồ thực hiện tính toán ngắn mạch 19

Hình 2.2: Sơ đồ thay thế hệ thống điện 20

Hình 2.3: Sơ đồ thay thế đường dây 20

Hình 2.4: Sơ đồ thay thế máy biến áp tự ngẫu 21

Hình 2.5: Vị trí các điểm ngắn mạch cần tính 22

Hình 2.6: Tính toán cho 2 điện kháng nối tiếp 23

Hình 2.7: Tính toán cho 2 điện kháng song song 23

Hình 2.8: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch), Chế độ 1 27

Hình 2.9: Sơ đồ thứ tự không, Chế độ 1 28

Hình 2.10: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch E=0) trường hợp ngắn mạch phía 110kV, Chế độ 1 32

Hình 2.11: Sơ đồ thứ tự không trường hợp ngắn mạch phía 110kV, Chế độ 1 32

Hình 2.12: Sơ đồ thay thế trường hợp ngắn mạch phía 35kV, Chế độ 1 36

Hình 2.13: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch E=0) trường hợp ngắn mạch phía 220kV, Chế độ 2 37

Hình 2.14: Sơ đồ thứ tự không trường hợp ngắn mạch phía 220kV, Chế độ 2 38

Hình 2.15: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch E=0) trường hợp ngắn mạch phía 110kV, Chế độ 2 42

Hình 2.16: Sơ đồ thứ tự không trường hợp ngắn mạch phía 110kV, Chế độ 2 43

Hình 2.17: Sơ đồ thay thế trường hợp ngắn mạch phía 35kV, Chế độ 2 47

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ so lệch có hãm dùng cho máy biến áp tự ngẫu 57

Hình 3.2: Bảo vệ chống chạm đất hạn chế cho máy biến áp tự ngẫu 58

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo Rơle khí 60

Hình 3.4: Vị trí lắp đặt rơ le khí tại máy biến áp 60

Hình 3.5 Sơ đồ bảo vệ quá nhiệt cho máy biến áp 61

Hình 3.6: Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp 64

Hình 4.1: Rơ le 7UT613 67

Hình 4.2: Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT613 70

Hình 4.3: Nguyên lý bảo vệ so lệch trong rơle 7UT613 74

Hình 4.4: Đặc tính tác động của rơle 7UT613 76

Hình 4.5: Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) trong 7UT613 79

Hình 4.6: Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế 81

Hình 4.7: Rơle 7SJ64 82

Hình 4.8: Biểu đồ chức năng của 7SJ64 84

Hình 4.9: Cấu trúc phầnh cứng của 7SJ64 85

Hình 4.10: Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng điện có thời gian 87

Hình 5.1: Đặc tính tác động của bảo vệ so lệch có hãm 98

Hình 5.2: Đặc tính của độ nhạy khi ngắn mạch trong và ngoài vùng bảo vệ 105

DANH MỤC BẢNG, BIỂU

Bảng 2.1: Bảng giá trị các đại lượng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản 25

Bảng 2.2: Giá trị dòng điện qua các BI khi ngắn mạch phía 220kV 49

Bảng 2.3: Giá trị các dòng điện qua các BI khi ngắn mạch phía 110kV 50

Bảng 2.4: Giá trị các dòng điện qua các BI khi ngắn mạch phía 35kV 50

Bảng 2.5: Bảng tổng kết dòng ngắn mạch cực đại và cực tiểu chạy qua các BI 51

Bảng 2.6: Bảng tổng kết dòng cực đại và dòng cực tiểu qua các BI 52

Bảng 3.1:Các loại bảo vệ thường dùng cho máy biến áp 56

Bảng 4.1: Chỉnh định và cài đặt Rơ le 7UT613 74

Bảng 4.2: Chỉnh định và cài đặt cho Rơle 7SJ64 90

Bảng 5.1: Thông số tính toán lựa chọn máy cắt 92

Bảng 5.2: Thông số máy cắt lựa chọn 93

Bảng 5.3: Thông số máy biến dòng lựa chọn 94

Bảng 5.4: Thông số máy biến điện áp lựa chọn 95

Bảng 5.5: Thông số của đối tượng được bảo vệ 95

Bảng 5.6: Các thông số cài đặt cho 7UT613 108

Bảng 5.7: Khai báo thông số cài đặt cho Rơ le 7SJ64 111

CHƯƠNG I: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH

Trong dây chuyền sản xuất điện, Trạm biến áp (TBA) đóng vai trò “vận chuyển” từ nơi sản xuất (Nhà máy điện/ Công ty phát điện) đến nơi tiêu thụ (Hộ tiêu thụ) Bởi vậy, vai trò của Trạm biến áp là đặc biệt quan trọng Do đó, việc xây dựng và thiết kế phương thức bảo vệ cho Trạm biến áp cần được chú trọng nhằm đảm bảo Trạm biến áp được vận hành và làm việc an toàn, tin cậy Trong chương này, đối tượng bảo vệ và các thông chính phục vụ thiết kế được mô tả

1.1 Mô tả đối tượng bảo vệ

1.1.1 Giới thiệu chung

Trạm biến áp được phân loại theo chức năng và cấp điện áp [1-2]: Trạm biến áp truyền tải, Trạm biến áp phân phối Theo đó, Trạm biến áp 220kV là loại Trạm biến áp truyền tải đóng vai trò đặc biệt quan trọng Do đó, việc xây dựng phương thức bảo vệ cần đặc biệt chú trọng

1) Định nghĩa

Máy biến áp [4] là thiết bị từ tĩnh, nguyên lí làm việc dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều từ điện áp này thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác nhưng tần số không đổi

2) Vai trò của máy biến áp trong hệ thống điện

Để dẫn điện từ trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần có đường dây truyền tải:

Hình 1.1: Sơ đồ truyền tải điện năng trong hệ thống điện

Để truyền tải điện năng đi xa phải dùng các đường dây tải điện có điện áp cao để giảm tổn thất điện năng trên đường dây Để tăng điện áp lên cao ta phải dùng MBA

Như vậy, MBA được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật và góp phần vô cùng quan trọng trong 1 HTĐ để làm nhiệm vụ truyền tải và phân phối điện năng

1.1.2 Mô tả đối tượng

Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 220/110/35 kV có:

- Hai máy biến áp tự ngẫu AT21 và AT22 được mắc song song với nhau được cung cấp

từ hai nguồn của hệ thống điện

- Hệ thống điện 1 (HTĐ1) cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua 2 đường dây song song là:

+ Đường dây 271

+ Đường dây 272

- Hệ thống điện 2 (HTĐ2) cung cấp đến thanh góp 110kV của trạm biến áp

- Phía hạ của trạm có điện áp 35kV để đưa đến các phụ tải

1.2 Các thông số chính

1.2.1 Hệ thống điện

Bảng 1.1: Thông số của Hệ thống điện

Hệ thống Công suất hệ thống (MVA) Điện kháng thứ tự

thuận và nghịch

Điện kháng thứ tự không

1.2.2 Đường dây

Đường dây 271 và 272 là loài dây ACO-400, có chiều dài là L = 45km

Theo [3] ta chọn thông số đường dây như sau:

- Điện kháng thứ tự thuận : X1D = 0,405 Ω/km

- Điện kháng thứ tự không : X0D = X1D

1.2.3 Máy biến áp

- Máy biến áp tự ngẫu 3 pha , cấp điện áp : 231±8×1.25%/121/37,5 kV

- Công suất danh định của mỗi máy biến áp là:Sdđ = Sdđ1 = Sdđ2 = 250MVA

- Tổ đấu dây : YNd11

- Điện áp ngắn mạch phần trăm các cuộn dây:

Vì Trạm biến áp có 2 máy biến áp giống nhau nên chúng ta chỉ cần thực hiện xây dựng phương thức bảo vệ cho một máy biến áp Trong Đồ án này thực hiện xây dựng phương thức bảo vệ cho máy biến áp AT21

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE

Trong chương này, ta đi tính toán dòng điện ngắn mạch được thực hiện đối với các chế độ lựa chọn nhằm xác định dòng ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất đi qua các vị trí đặt bảo vệ

2.1 Khái niệm, nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch

2.1.2 Nguyên nhân xảy ra ngắn mạch

Nguyên nhân [4] chủ yếu là do cách điện bị hỏng

- Bị già cỗi khi làm việc lâu ngày, chịu tác động cơ khí gây vỡ nát, bị tác động của nhiệt độ phá hủy môi chất, xuất hiện điện trường mạnh làm phóng điện chọc thủng vỏ bọc…

- Nguyên nhân cơ khí có thể do con người, do loài vật, do sét đánh…

- Ngắn mạch còn có thể do thao tác nhầm, ví dụ: đóng điện sau sửa chữa quên tháo dây nối đất…

2.1.3 Hậu quả của ngắn mạch

Ngắn mạch là một loại sự cố nguy hiểm vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng lên rất lớn, chạy trong các phần tử HTĐ Tác dụng của dòng điện ngắn mạch có thể gây ra [4]:

- Sinh ra lực điện động giữa các phần của thiết bị điện, làm biến dạng hoặc gây vỡ các bộ phận (sứ đỡ, thanh dẫn…);

- Gây sụt áp lưới điện, làm động cơ ngừng quay, ảnh hưởng đến năng suất làm việc của máy móc, thiết bị;

- Gây ra mất ổn định HTĐ, do các máy phát bị mất cân bằng công suất, quay theo những vận tốc khác nhau dẫn đến mất đồng bộ;

- Lúc ngắn mạch chạm đất, N(1), N(1,1) sinh ra dòng thứ tự không làm nhiễu các thiết

bị thông tin;

- Nhiều phần của mạng điện bị cắt ra để loại trừ điểm ngắn mạch làm gián đoạn cung cấp điện;

2.2 Mục đích của tính toán ngắn mạch

Mục đích tính toán ngắn mạch nhằm các mục đích sau:

- Khi thiết kế bảo vệ rơ le cho bất kì một phần tử nào trong hệ thống điện ta cần xét đến những sự cố nặng nề nhất có ảnh hưởng đến phần tử đó Nguyên nhân gây hư hỏng cho các phần tử trong hệ thống điện rất đa dạng tuy nhiên sự cố ngắn mạch là sự cố nguy hiểm nhất

- Việc tính toán dòng ngắn mạch, bao gồm việc xác định dòng ngắn mạch lớn nhất (INmax) và dòng ngắn mạch nhỏ nhất (INmin) đi qua các phần tử cần tính toán bảo vệ rơ le

để chọn thiết bị bảo vệ rơle, chỉnh định cài đặt thông số và kiểm tra độ nhạy Đối với những nút có dòng ngắn mạch lớn ta có thể lựa chọn được kháng điện, MBA nhiều cuộn

dây phân chia… nhằm mục đích giảm dòng ngắn mạch

Các giả thiết cơ bản để tính toán ngắn mạch [4]:

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 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 các 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 MBA

- Bỏ qua điện trở MBA, đường dây

5) 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

2.3 Phương pháp thức hiện

- Chọn đại lượng cơ bản và tính các thông số phần tử trong hệ đơn vị tương đối

- Xác định sơ đồ và vị trí ngắn mạch cần tính

- Lập sơ đồ thay thế (TTT,TTN,TTK) tại điểm ngắn mạch

- Thu gọn sơ đồ về điểm ngắn mạch , tính các điện kháng tổng X1∑ ; X2∑ ; X0∑

- Tính các thành phần dòng ngắn mạch đi qua BI tương ứng với các dạng ngắn mạch

Hình 2.1: Lưu đồ thực hiện tính toán ngắn mạch

2.3.1 Chọn đại lượng cơ bản và tính thông số các phần tử trong hệ đơn vị tương đối

cơ bản

Dưới đây là các sơ đồ thay thế và các biểu thức được sử dụng phục vụ thiết lập sơ đồ thay thế (theo [4] )

1 Công suất cơ bản

Chọn công suất cơ bản bằng 100MVA : Scb = 100MVA

2 Điện áp cơ bản

Chọn điện áp cơ bản như sau:

3 Dòng điện cơ bản

Dòng điện cơ bản được tính cho từng cấp điện áp tương ứng

cb 2 cb

S

V

cb cb

cb

SI

Hình 2.4: Sơ đồ thay thế máy biến áp tự ngẫu

Dòng ngắn mạch phụ thuộc vào công suất nguồn, cấu trúc hệ thống, vị trí ngắn mạch

và dạng ngắn mạch; hơn nữa 2 máy biến áp lại có cùng thông số Vì vậy, việc tính toán ngắn mạch được thực hiện trong hai chế độ là cực đại và cực tiểu Cụ thể:

- Chế độ 1 : S1Nmax, S2Nmax vận hành 1 MBA độc lập (AT21)

- Chế độ 2 : S1Nmin, S2Nmin vận hành 2 MBA song song

XC X

T

XH

- Phía 110kV: Vị trí điểm ngắn mạch N2 và N2 ’

- Phía 35kV: Vị trí điểm ngắn mạch N3 và N3 ’

Hình 2.5: Vị trí các điểm ngắn mạch cần tính 2.3.3 Lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không tại điểm ngắn

mạch

- Sơ đồ thay thế TTN tương tự như sơ đồ TTT, tuy nhiên không có nguồn

- Sơ đồ thứ tự không được xây dựng với một số nguyên tắc sau:

+ Dòng thứ tự không đi qua cuộn Y0 nên điện kháng cuộn Y0 có trong sơ đồ

+ Dòng TTK không đi qua cuộn đấu Y nên sơ đồ hở mạch tại cuộn Y

+ Dòng TTK quẩn trong cuộn  và không đi ra ngoài, vậy khi dòng TTK gặp cuộn tam giác thì sơ đồ nối qua điện kháng cuộn tam giác xuống trung tính

2.3.4 Thu gọn sơ đồ về điểm ngắn mạch

Bằng các phép biến đổi ghép nối tiếp và song song các điện kháng trong các sơ đồ thay thế , ta thu được các giá trị điện kháng tổng (X1∑, X2∑, X0∑)

Hình 2.6: Tính toán cho 2 điện kháng nối tiếp

Hình 2.7: Tính toán cho 2 điện kháng song song 2.3.5 Tính các thành phần dòng ngắn mạch và tìm dòng điện qua các BI

- Ở chế độ max, công suất ngắn mạch của nguồn là SNmax, ta sử dụng các giá trị điện kháng tương ứng với chế độ này Trong chế độ max ta chỉ cần tính các dạng ngắn mạch N(3), N(1,1), N(1)

- Tường tự với chế độ min , công suất nguồn là Smin ,dễ thấy rằng giá trị ngắn mạch

( 2) (3)

I  I nên ta chỉ cần tính toán các dạng ngắn mạch N(2), N(1,1), N(1)

- Sau khi biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản và tính được các giá trị điện kháng X1∑,

X2∑, X0∑ ta tiến hành bước tiếp theo là tính toán các dòng ngắn mạch từ hệ thống đến điểm ngắn mạch tương ứng với các dạng ngắn mạch khác nhau

X1

N

X2

Các thành phần dòng ngắn mạch :

1(1,1)

1

EI

để tính toán dòng ngắn mạch đi qua các BI tương ứng với các phía

2.4 Chọn đơn vị cơ bản và tính các thông số các phần tử trong hệ đơn vị tương

đối cơ bản

Sử dụng các công thức ở mục 2.3.1

2.4.1 Công suất cơ bản

Ta chọn công suất cơ bản Scb = 100 MVA

2.4.2 Điện áp cơ bản

Chọn điện áp cơ bản bằng điện áp trung bình các cấp:

I cb

cb Icb

Ta có bảng giá trị các đại lượng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản

Bảng 2.1: Bảng giá trị các đại lượng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản

231 =0,034

X0D=X1D=0,034

2.4.6 Máy biến áp

Điện áp ngắn mạch phần trăm của các cuộn dây:

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

Hình 2.8: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch), Chế độ 1

- Sơ đồ TTK:

Hình 2.9: Sơ đồ thứ tự không, Chế độ 1

I 3.(I I ).I 3(4,526 3,515).0, 251 0, 761kA 

Dòng qua BI1 và BI2:

Hình 2.10: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch E=0) trường hợp ngắn mạch phía

Phân bố dòng thứ tự thuận, nghịch phía hệ thống 2 và phía MBA:

Dòng qua BI1 và BI2:

BI2 1BI2 2BI2 0BI2

Hình 2.14: Sơ đồ thứ tự không trường hợp ngắn mạch phía 220kV, Chế độ 2

X X

0, 04 2

I 3.0,5.(I I ).I 3.0,5.(7,156 2,511).0, 251 1, 749kA 