Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le
chơng 2.
tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle
2.1. 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 S
cb
=100 MVA
U
cb
= U
tb
Cấp điện áp 110 kV có U
tb1
= 115 kV

cb
cb1
cb1
S
100

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 4690A
Điện kháng tính trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản đợc xác định theo công thức:

cb
HT*cb
N
I
X =
I
Điện kháng thứ tự không tính từ công thức dòng ngắn mạch một pha.

( )
( )
1
1
N
1 2 0
m .E
I
X X X

=
+ +


max
N3pha
I
0,502
X = = =0,0803
I 6,252

min min
0 cb1 1H
max
N1pha
3.E 3.0,502
X I -2.X 2.0, 0803 0,1365
I 5,069

= = =
Chế độ cực tiểu:

max
cb
1H
min
N3pha
I
0,502
X = = =0,0932
I 5,384

max max
0 cb1 1H

=

min
0H
0,1365.(0, 454 0, 298)
X 0,16677
0, 454 0, 298 0,1365
+
= =
+
max
0H
0,1347.(0, 454 0, 298)
X 0,1641
0, 454 0, 298 0,1347
+
= =
+
2.1.2.Điện kháng của máy biến áp
U
N
C-T
= 10,7% ; U
N
C-H
= 18,8% ; U
N
T-H
= 6,8%


X
H
0,298
U
oN1
Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le
Điện kháng các cuộn dây

C
N cb
C
dm
U S
11,35 100
X = ì 0,454
100 S 100 25
= ì =
X
T
= 0

H
N cb
H
dm
U S
7, 45 100
X = ì 0,298
100 S 100 25
= ì =

, N
(1)
2.2.1.Điểm ngắn mạch N
1
.
1.Chế độ cực đại.
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch
11
Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44
1BI
N
1
2BI
4BI
N
2
3BI
N
3
Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le
E N
1

0803,0
1H
X
Sơ đồ thay thế thứ tự không


= 0,1365
Điện kháng phụ

(1,1)
2 0
0,0803.0,1365
X X // X 0, 05056
0, 0803 0,1365

= = =
+
Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch.
Dòng điện thứ tự thuận

(1,1)
1A
(1,1)
1
1 1
I 7,64175
X X 0,0803 0, 05056

= = =
+ +
Dòng điện thứ tự nghịch
12
Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44
X
oH

0,0803
I = - I 7,64175. 2,83041
X X 0,1365 0,0803


= =
+ +
Dòng điện tổng tại chỗ ngắn mạch.

(1,1) (1,1)
2 0
N1 1A
2
2 0
X .X
I 3. 1 .I
(X X )=
+

64175,7.
)1365,00803,0(
1365,0.0803,0
1.3
2
+
=
= 11,5903

Dòng điện thứ tự không qua cuộn dây máy biến áp.
(1,1)
(1,1)
0N1
0B
C H
U
0,38635
I = 0,51376
X +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 0H
I = a .I + aI + I
13
Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44
Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le

( )
31666,28113,4.
2
3
2
1
64175,7.
2
3
2

I = a .I + a.I

( )
1 3 1 3
.7,64175 . 4,8113
2 2 2 2
j j

= + +



= - 1,41522 j10,78434

2 2
1, 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 0B
I = 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 cb1
I = I .I 11, 41179.0,502 5,7287kA
= =

Điện kháng phụ:
X

(1)
= X
2

+ X
0

= 0,0803 + 0,1365 = 0,2168
Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch
Dòng điện thứ tự thuận

(1)
1A
(1)
1
1 1
I 3,36587
X X 0, 0803 0, 2168

= = =
+ +

(1) (1) (1)
1A 2A 0A
I = I = I
Dòng điện tổng tại chỗ ngắn mạch.


0N1
0H
0H
U
0,45944
I = - 2,75493
X 0,16677

= =
15
Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44
Chơng 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le
Dòng điện thứ tự không qua cuộn dây máy biến áp.
(1)
(1)
0N1
0B
C H
U
0, 45944
I = - 0,61095
X +X 0, 454 0, 298

= =
+
Dòng điện ngắn mạch qua điện kháng hệ thống
(1) (1) (1) (1)
H 1H 2H 0H
I = I + I + I
= 3,36587 + 3,36587 + 2,75493

2,75493. 0,502 = 1,383 kA
Dòng điện ngắn mạch qua cuộn cao áp máy biến áp:

(1) (1)
CB 0B cb1
I = I .I 0,61095.0,502
=
= 0,3067 kA
Dòng điện thứ tự không đi vào trung tính máy biến áp:
16
Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44