CHƯƠNG 1. MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH 1. Mô tả đối tượng Đối tượng được bảo vệ là máy biến áp 3 cuộn dây 115/23/11 kV. Hệ thống điện (HTĐ) cung cấp điện đến thanh cái 115 kV, phía trung áp và hạ áp của trạm biến áp lần lượt là 22 kV và 11kV cung cấp điện cho các phụ tải địa phương.
Hình MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH. Sơ đồ nối điện chính của trạm biến áp 1. Các thông số chính Bảng MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH. Các thông số ban đầu của hệ thống và máy biến áp SN(3)max (MVA) 1950 Hệ thống Tỷ số SN(3)min /SN(3)max 0,65 Tỷ số X0HT /X1HT 1,9 Sđm (MVA) 63 Tổ đấu dây Y0 – Y0 – Δ11 UNC-T = 10,5%; UNC-H = Điện áp ngắn mạch (%) 17%; Máy biến áp T-H UN = 6% Cấp điện áp (kV) UC/UT/UH = 115/23,5/10,5 Phạm vi điểu chỉnh 9 × 1,78% (phía 110kV) đầu phân áp SV: Tạ Xuân Hùng 1 MSSV: 20191523 GVHD: TS.
Nguyễn Xuân Tùng Đồ án thiết kế CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2. Các giả thiết và công thức sử dụng trong tính toán ngắn mạch Để giảm khối lượng tính toán trong khi vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết, ta cần có những giả thiết đơn giản hóa khi tiến hành tính toán ngắn mạch. Các giả thiết bao gồm: Tần số hệ thống không thay đổi; Bỏ qua bão hóa mach từ; Bỏ qua ảnh hưởng của phụ tải; Bỏ qua điện trở của cuộn dây máy phát; Coi hệ thống sức điện động ba pha của nguồn là đối xứng.
Các công thức sử dụng cho tính toán ngắn mạch Trước hết, ta thành lập sơ đồ thay thế thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không, sau đó biến đổi về sơ đồ đẳng trị. Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch đều có thể xác định chung theo biểu thức: (1.1) Trong đó: X1Ʃ là tổng trở thứ tự thuận, được tính dựa trên sơ đồ thay thế thứ tự thuận đã biến đổi về sơ đồ đẳng trị; X (Δn ) là điện kháng phụ của loại ngắn mạch (n), có thể tính theo công thức ứng với dạng ngắn mạch tương ứng được liệt kê trong bảng; Trị số dòng điện ngắn mạch tổng hợp tại các pha tỉ lệ với dòng ngắn mạch thứ tự thuận theo hệ số m(n). Công thức tính hệ số m(n) tương ứng với dạng ngắn mạch n trình bày trong bảng 2.1 với công thức: (1.2) Bảng TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH. Bảng tính toán điện kháng phụ và hệ số m Dạng ngắn n X (∆n ) m(n) mạch N(1) 1 X2Ʃ + X0Ʃ 3 N(2) 2 X2Ʃ √3 N(1,1) 1,1 X2Ʃ // X0Ʃ N(3) 3 0 1 SV: Tạ Xuân Hùng 2 MSSV: 20191523 GVHD: TS.
Nguyễn Xuân Tùng Đồ án thiết kế 2. Quy đổi các thông số hệ thống và thiết bị 2. Chọn các đại lượng cơ bản Chọn S cb = S đm MBA = 63 MVA U cb = U tb các cấp (115 kV; 23kV; 10,5 kV) Cấp 110 kV có U tbI = 115 kV S cb 63 I cbI = = = 0,316 kA √ 3 .115 Cấp 22 kV có U tbII = 23,5 kV S cb 63 I cbII = = = 1,548 kA √ 3 .23,5 Cấp 10 kV có U tbIII = 10,5 kV S cb 63 I cbIII = = = 3,464 kA √ 3. Điện kháng hệ thống - Chế độ max: Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch S cb 63 X 1maxHT = X 2maxHT = = = 0,032 S N max 1950 Điện kháng thứ tự không: X max max 0 HT = 1,9 X 1 HT = 1,9.
0,032 = 0,061 - Chế độ min: Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch: S cb 63 X 1minHT = X 2minHT = = = 0,05 S N min 1268 Điện kháng thứ tự không min min X 0 HT = 1,9 X 1 HT = 1,9. Điện kháng MBA Điện áp ngắn mạch trên các cuộn dây U N % C - T + U N % C - H - U N % T - H 10,5 + 17 - 6 U N %C = = = 10,75 % 2 2 U N % C - T + U N % T - H - U N % C - H 10,5 + 6 - 17 U N %T = = =0% 2 2 U N % C - H + U N % T - H - U N % C - T 17 + 6 - 10,5 U N%H = = = 6,25 % 2 2 SV: Tạ Xuân Hùng 3 MSSV: 20191523 GVHD: TS. Nguyễn Xuân Tùng Đồ án thiết kế Điện kháng của các cuộn dây máy biến áp: U N % C S cb 10,75 63 XC =. Tính toán ngắn mạch tại điểm N2 2.
Ngắn mạch trong chế độ cực đại Điện kháng thứ tự thuận Phía 22kV của MBA có trung tính nối đất trực tiếp nên việc tính ngắn mạch thực hiện ở 3 dạng N(3), N(1) và N(1,1) Hình TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH. Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (TTT) trong chế độ cực đại Điện kháng thứ tự thuận: X 1max max ∑ = X 1 HT + X C + X T = 0,032 + 0,108 + 0 = 0,14 Điện kháng thứ tự nghịch: Hình TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH. Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch (TTN) trong chế độ cực đại Điện kháng thứ tự nghịch: max max X 2 ∑ = X 2 HT + X C + X T = X 1 ∑ = 0,14 Điện kháng thứ tự không: SV: Tạ Xuân Hùng 4 MSSV: 20191523 GVHD: TS. Nguyễn Xuân Tùng Đồ án thiết kế Hình TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.
Sơ đồ thay thế thình ảnh thứ tự không (TTK) trong chế độ cực đại Điện kháng thứ tự không: X max 0∑ = ( ( X max 0 HT + X C ). X H XH + X max 0 HT + XC ) + XT = ( 0,061 + 0,108 ). 0,063 0,061 + 0,108 + 0,063 + 0 = 0,046 Dòng điện ngắn mạch 3 pha (N(3)) Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm ngắn mạch E HT 1 I (Na3 )1 = max = = 7,143 X 1∑ 0,14 Dòng điện ngắn mạch đi qua BI 1 và BI 2 là: I BI = I BI = I (Na3 )1 = 7,143 1 2 Dòng điện ngắn mạch tại điểm N2 trong hệ đơn vị có tên: I (N32) = I cbII × I (Na3 )1 = 1,548 × 7,143 = 11,057 kA Không có dòng điện đi qua BI 01 , BI 02 và BI 3 Dòng điện ngắn mạch 1 pha (N(1)) Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch: E HT 1 I (1) Na 1 = = = 3,067 X max 1∑ +X max 2∑ +X max 0∑ 0,14 + 0,14 + 0,046 I 1 Σ = I 2 Σ = I 0 Σ = I (1) Na 1 = 3,067 Các dòng ngắn mạch thứ tự đối xứng đi qua BI1: I 1 BI = I 2 BI = I (1) 1 Na 1 = 3,067 1 XH 0,063 I 0 BI = I 0 Σ × = 3,067 × = 0,833 1 XH + X max 0 HT + XC 0,063 + 0,061+ 0,108 Dòng điện pha sự cố đi qua BI1: I BI = I 1 BI + I 2 BI + I 0 BI = 3,067 + 3,067 + 0,833 = 6,967 1 1 1 1 Dòng ngắn mạch đi qua BI1 đã loại trừ dòng thứ tự không: I ( - 0 ) BI = I BI - I 0 BI = 6,967 - 0,833 = 6,134 1 1 1 SV: Tạ Xuân Hùng 5 MSSV: 20191523 GVHD: TS. Nguyễn Xuân Tùng Đồ án thiết kế Các dòng ngắn mạch thứ tự đối xứng qua BI2: I 1 BI = I 2 BI = I 0 BI = I (1) 2 2 2 Na 1 = 3,067 Dòng sự cố đi qua BI2: I BI = 3 × I (1) 2 Na 1 = 3 × 3,067 = 9,201 Tính trong hệ đơn vị có tên: I 'BI = I cbII × I BI = 1,548 × 9,201 = 14,243 kA 2 2 Dòng ngắn mạch đi qua BI01: I BI = 3 × I 0 BI = 3 × 0,833 = 2,499 01 1 Dòng ngắn mạch đi qua BI02: I BI = 3 × I 0 BI = 3 × 3,067 = 9,201 02 2 Không có dòng ngắn mạch đi qua BI3 Dòng ngắn mạch 2 pha chạm đất (N(1,1)) Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch Dòng ngắn mạch thứ tự thuận: (1,1) E HT 1 I Na 1 = max max = = 5,73 X ×X 0,14 × 0,046 max X 1∑ + 2∑ 0∑ 0,14 + X max +X max 0,14 + 0,046 2∑ 0∑ Dòng ngắn mạch thứ tự nghịch: ( 1,1 ) X max 0,046 I (1,1) Na 2 = - I Na 1 × 0∑ = - 5,73 × = - 1,417 X max 0∑ +X max 2∑ 0,046 + 0,14 Dòng ngắn mạch thứ tự không: (1,1) ( 1,1 ) X 2max ∑ 0,14 I Na 0 =- I Na 1 × = - 5,73 × = - 4,313 X max 0∑ +X max 2∑ 0,046 + 0,14 Khi xảy ra sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất, pha còn lại không bị sự cố là pha đặc biệt (giả sử là pha A).
Các dòng điện và phân bố tính ra là cho pha A. Dòng đi qua BI1: Dòng điện các thành phần đối xứng chạy qua BI1: (1,1) I a 1 = I Na 1 = 5,73 I a 2 = I (1,1) Na 2 = - 1,417 XH 0,063 I a 0 = I (1,1) Na 0 × = - 4,313 × = - 1,171 XH + X max 0 HT + XC 0,063 + 0,061+ 0,108 Dòng sự cố đi qua BI1 là dòng điện của pha B và pha C. Dòng sự cố của pha B và pha C có biên độ bằng nhau nhưng trái dấu nên ta có: SV: Tạ Xuân Hùng 6 MSSV: 20191523 GVHD: TS.