Bài tập dài Môn: Bảo vệ Rơle Sinh viên: Nguyễn Văn Đông Số hiệu sinh viên: Số thứ tự: 07 Đề Bài: Cho Hệ thống điện nh hình vẽ: BV1 BV2 BV3 P 1 P 2 P 3 D 1 D 2 HTĐ 110kV 22kV 10kV I.Có các thông số sau: 1. Hệ thống điện: - Chế độ max: S N(TG 110KV) = 1000 +0,1.7 = 1000,7 (MVA) X 1HT = X 2HT X 0HT = 0,8 X 1HT - Chế độ min: S N(mim) =0,65S N(max) = 0,65.1000,7= 650,5 (MVA) X 1HT = X 2HT X 0HT = 0,8 X 1HT 2. Máy biến áp: S đm = 40 (MVA) U C-H N % = 17% %, U C-T N %=10.5%, U T-H N %=6,5% 3. Đờng dây: U đm = 22 (kV) L D1 = 15 (km), X 1 =X 2 =0,4 /km 1 L D2 = 10 (km) ,X 0 =1 /km 4. Các thông số khác: - Công suất các phụ tải: P 1 max = 4 + 100 7.3 = 4,21 MW P 2 max = 3 + 100 7.3 = 3,21 MW P 3 max = 3 + 100 7.3 = 3,21 MW cos PT = 0,9 II. Nhiệm vụ : 1. Tính toán, lựa chọn thông số các BI phục vụ bảo vệ đờng dây 22Kv 2. Tính toán ngắn mạch phục vụ lựa chọn thông số cài đặt và kiểm tra độ nhậy của các bảo vệ. 3. Tính toán thông số cài đặt các chức năng bảo vệ quá dòng cho BV 1, BV 2 4. Khảo sát vùng tác động của chức năng bảo vệ quá dòng, cắt nhanh (50, 50N) BV 1 và BV 2 . 5. Khảo sát vùng thời gian tác động của các chức năng 51 và 51N với 2 dạng đặc tính phụ thuộc và độc lập của BV 1 và BV 2 . 6. Kiểm tra độ nhậy của các chức năng BV 1 và BV 2 . 2 Bài Làm: I. Tính toán, lựa chọn thông số các BI phục vụ bảo vệ đờng dây 22Kv Ta chọn BI với điều kiện: I đmBI I lv max a. Chọn BI cho bảo vệ 1: - Dòng làm việc lớn nhất đi qua chỗ đặt bảo vệ 1 là: cos**3 max 3 max 2 max 1 max TB LV U PPP I ++ = = 284,0 9,0*24*3 21,321,321,4 = ++ (kA) = 284 (A) Nh vậy ta chọn BI cho bảo vệ 1 là: 300/5 và chọn loại BI có nhiều đầu thứ cấp: (300 - 400 - 500 )/5 b. Chọn BI cho bảo vệ 2: - Dòng làm việc lớn nhất đi qua chỗ đặt bảo vệ 2 là: cos**3 max 3 max 2 max TB LV U PP I + = = 171,0 9,0*24*3 21,321,3 = + (kA) = 171 (A) Nh vậy ta chọn BI cho bảo vệ 2 là: 200/5 và chọn loại BI có nhiều đầu thứ cấp : (200 300 400)/5 c. Chọn BI cho bảo vệ 3: - Dòng làm việc lớn nhất đi qua chỗ đặt bảo vệ 3 là: cos**3 max 3 max TB LV U P I = = 086,0 9,0*24*3 21,3 = (kA) = 86 (A) Nh vậy ta chọn BI cho bảo vệ 1 là: 100/5 và chọn loại BI có nhiều đầu thứ cấp : (100 200 300)/5 II. Tính toán ngắn mạch phục vụ lựa chọn thông số cài đặt và kiểm tra độ nhậy của các bảo vệ. Khi thiết kế bảo vệ rơ-le cho bất kì một phần tử hay một hệ thống điện nào , cần phải xem xét đến những sự cố nặng nề nhất có ảnh hởng lớn tới hệ thống đó là sự cố ngắn mạch . Với sơ đồ hệ thống đang xét cần chú ý đến các dạng mạch ngắn nh sau : - Ngắn mạch 3 pha đối xứng N (3) - Ngắn mạch 2 pha N (2) - Ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1) - Ngắn mạch 1 pha chạm đất N (1) 3 II-1.Tính toán thông số các phần tử: Chọn S CB = 100MVA U CB = U TB = 24KV a. Thông số hệ thống điện : Chế độ cực đại: Có S N = 1000,7 (MVA) 0999,0 7,1000 100 21 ==== N cb HTHT S S XX X 0HT = 0,8* X 1HT = 0,8*0,0999 = 0,07992 Chế độ cực tiểu: Có S N = 0,65*1000,7=650,5 (MVA) 1537,0 5,650 100 21 ==== N cb HTHT S S XX X 0HT = 0,8* X 1HT = 0,8*0,1537 = 0,1230 b. Thông số Trạm biến áp: U C N %= 2 1 (U CT N + U CH N - U TH N )=0,5(10,5 +17 - 6,5)=10,5% U T N %= 2 1 (U CT N + U TH N - U CH N )= 0,5(10,5+6,5-17)=0 U H N %= 2 1 (U CH N + U TH N - U CT N )=0,5(6,5+17-10,5)=6,5% X C = dmB cb N C S SU * 100 % = 40 100 * 100 5,10 =0,2625 X T =0 X H = dmB cb N H S SU * 100 % = 40 100 * 100 5,6 =0,1625 C. Thông số đờng dây: D 1 : X 1D1 = X 1 *L 1 * 2 TB cb U S = 042,1 24 100 *15*4,0 2 = ; X 0D1 = X 0 *L 1 * 2 TB cb U S = 604,2 24 100 *15*1 2 = ; D 2 : X 1D2 = X 1 *L 2 * 2 TB cb U S = 694,0 24 100 *10*4,0 2 = ; X 0D2 = X 0 *L 2 * 2 TB cb U S = 736,1 24 100 *10*1 2 = ; II-2.Sơ đồ thay thế và chọn các điểm ngắn mạch tính toán: 4 Để tiện cho việc xây dựng đờng đặc tính I N = f(L) ta chọn 5 điểm ngắn mạch để tính toán nh sau: Sơ đồ thay thế thứ tự thuận của lới điện đang xét nh sau: X 1HT X B C X 1D1 E HT X 1D2 II-3.Tính toán ngắn mạch trong chế độ phụ tải cực đại: Trong chế độ phụ tải cực đại ta có: == HTHT XX 21 0,0999 X 0HT = 0,07992 - 2 MBA làm việc song song có: X B c = 1313,0 2 2625,0 2 1 == B C X X B H = 0813,0 2 1625,0 2 1 == B H X Ta tính toán ngắn mạch cho điểm N 5 Sơ đồ thay thế : 5 HTĐ N 1 N 2 N 3 N 4 N 5 110kV 22kV Sơ đồ thay thế thứ tự thuận Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch Sơ đồ thay thế thứ tự không Sơ đồ rút gọn: TTT: 6 X 1HT 0,0999 X C 1B 0,1313 X 1D1 1,042 0,694 N 5 E HT X 1D2 X 1HT 0,0999 X C 1B 0,1313 X 1D1 1,042 0,694 N 5 X 1D2 X H B 0,0813 X 1HT 0,07992 X C 1B 0,1313 X 0D1 2,604 1,736 N 5 X 0D2 X 1 1,9672 2 E HT N 5 TTN: TTK: Trong ®ã X 1 Σ = X 2 Σ = X 1HT + X C 1B + X 1D1 + X 1D2 = 0,0999 + 0,1313 + 1,042 + 0,694 = 1,9672 X 0 Σ = 4,399 a). Dßng ng¾n m¹ch 3 pha t¹i ®iÓm N 5 lµ: I (3) = 24*3 100 * 9672,1 1 *3 * 1 = ∑ TB cb U S X E =1,223 kA b). Dßng ng¾n m¹ch 1 pha ch¹m ®Êt t¹i ®iÓm N 5 lµ: I 0 (1) = I 1 (1) = I 2 (1) = = ++ ∑∑∑ TB cb U S XXX E *3 * 021 24*3 100 * 399,49672,19672,1 1 ++ = = 0,289 kA ⇒ I f (1) =I (1) 0 Σ = 3* I 0 (1) = 3*0,289 = 0,867 (kA) c). Dßng ng¾n m¹ch 2 pha ch¹m ®Êt t¹i ®iÓm N 5 lµ: TB cb U S XXXXXX XX I *3 * *** 022101 02 )1,1( 1 ∑∑∑∑∑∑ ∑∑ ++ + = 24*3 100 * 399,4*9672,19672,1*9672,1399,4*9672,1 )399,49672,1( ++ + = = 0,723(kA) 9672,1399,4 9672,1 *723,0* 20 2 )1,1( 1 )1,1( 0 + −= + −= ∑∑ ∑ ∑ XX X II =- 0,223(kA) I (1,1) 0 Σ = 3* I 0 (1,1) = 3*(-0,223) = - 0,669 (kA) 7 X 2 1,9672 N 5 X 0 4,399 N 5 723,0* )9672,1399,4( 9672,1*399,4 1*3* )( * 1*3 2 )1,1( 1 2 20 20 )1,1( + = + = I XX XX I f =1,1105(kA) Với cách tính tơng tự nh trên ta tính các dòng ngắn mạch N (3) ; N (1) ; N (1,1) tại các điểm N 1 ; N 2 ; N 3 ; N 4 với các điện kháng tính toán của các đoạn đờng dây nh sau: Điểm ngắn mạch N 1 có: L 1 = 0 X D = 0 Điểm ngắn mạch N 2 có: L 2 = 7,5 km X 1D = X 2D = 0,521; X 0D = 1,302 Điểm ngắn mạch N 3 có: L 3 = 15 km X 1D = X 2D = 1,042 X 0D = 2,604 Điểm ngắn mạch N 4 có: L 4 = (15+5 )km X 1D = X 2D = 1,389 X 0D = 3,472 Kết quả tính toán đợc ghi trong bảng sau: Điểm NM Dòng NM N 1 N 2 N 3 N 4 N 5 I f (3) 10,43 3,203 1,89 1,49 1,22 I f (1) = )1( 0 I 13,83 2,52 1,38 1,07 0,87 I f (1,1) 13,60 2,96 1,73 1,35 1,11 I 0 (1,1 ) -20,47 -2,08 -1,09 -0,83 -0,68 II-4.Tính toán ngắn mạch trong chế độ phụ tải cực tiểu: Trong chế độ phụ tải cực tiểu ta có: - S N = 652,3 (MVA) X 1HT =X 2HT =0,1533 X 0HT = 0,1226 - 1 MBA làm việc có: X C B =0,2625 X H B =0,1625 - Các thông số đờng dây tính nh trong chế độ phụ tải cực đại: Ta tính toán ngắn mạch cho điểm N 5 Sơ đồ thay thế : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận 8 S¬ ®å thay thÕ thø tù nghÞch S¬ ®å thay thÕ thø tù kh«ng S¬ ®å rót gän: TTT: TTN: 9 X 1 2,1518 E HT N 5 X 2 2,1518 88 N 5 X 1HT 0,1533 X C 1B 0,2625 X 1D1 1,042 0,694 N 5 E HT X 1D2 X 2HT 0,1533 X C 2B 0,2625 X 2D1 1,042 0,694 N 5 X 2D2 X H B 0,1625 X 1HT 0,1226 X C 1B 0,2625 X 0D1 2,604 1,736 N 5 X 0D2 TTK: Trong ®ã X 1 Σ = X 2 Σ = X 1HT + X 1B + X 1D1 + X 1D2 = 0,1533 + 0,2625 + 0,1,042 + 0,694 = 2,1518 X 0 Σ = 4,454 a). Dßng ng¾n m¹ch 2 pha t¹i ®iÓm N 5 lµ: I (2) f = 24*3 100 * 1518.2*2 1 *3 *3 **3 21 = + ∑∑ TB cb U S XX E =0,97kA b). Dßng ng¾n m¹ch 1 pha ch¹m ®Êt t¹i ®iÓm N 5 lµ: I 0 (1) = I 1 (1) = I 2 (1) = = ++ ∑∑∑ TB cb U S XXX E *3 * 021 24*3 100 * 454,41518,21518,2 1 ++ = = 0,28 kA ⇒ I f (1) = I (1) 0 Σ = 3* I 0 (1) = 3*0,28 = 0,84 kA c). Dßng ng¾n m¹ch 2 pha ch¹m ®Êt t¹i ®iÓm N 5 lµ: TB cb U S XXXXXX XXE I *3 * *** )( 022101 02 )1,1( 1 ∑∑∑∑∑∑ ∑∑ ++ + = 24*3 100 * 454,4*1518,21518,2*1518,2454,4*1518,2 )454,41518,2( ++ + = = 0,67 kA 1518,2454,4 1518,2 *67,0* 20 2 )1,1( 1 )1,1( 0 + −= + −= ∑∑ ∑ ∑ XX X II = - 0,22 kA I (1,1) 0 Σ = 3* I 0 (1,1) = 3*(-0,22) = - 0,66 kA 67,0* )1518,2454,4( 1518,2*454,4 1*3* )( * 1*3 2 )1,1( 1 2 20 20 )1,1( + −= + −= ∑∑ ∑∑ I XX XX I f = =1,02kA Víi c¸ch tÝnh t¬ng tù nh trªn ta tÝnh c¸c dßng ng¾n m¹ch N (2) ; N (1) ; N (1,1) t¹i c¸c ®iÓm N 1 ; N 2 ; N 3 ; N 4 trong chÕ ®é cùc tiÓu víi c¸c ®iÖn kh¸ng tÝnh to¸n cña c¸c ®o¹n ®êng d©y nh sau: §iÓm ng¾n m¹ch N 1 cã: L 1 = 0 ⇒X D = 0 10 X 0 4,454 N 5 [...]... gian tác động theo đặc tính độc lập của bảo vệ 1 và bảo vệ 2 Ta nhận thấy rất rõ ràng những vùng có lợi và vùng thiệt của chức năng 51 và 51N của các bảo vệ so với dặc tính độc lập của các bảo vệ VI Tính độ nhậy của các bảo vệ: a) Bảo vệ 1 K = K 51N N 3, I 51 nBV1 f min = I 51kdBV 1 N 3, I = nBV1 0 min 51 N I 1290 = 2,416 534 = kdBV 1 1050 = 9,943 105,6 b) Bảo vệ 2: K = 51 nBV2 K 51N = nBV2 N 5, I I... 1,957 sec 1 105,6 d) Chức năng 50N: Dòng khởi động: Dòng khởi động chức năng 50N của bảo vệ 1 đợc tính theo công thức: 50 I kd 1N = kat * INMngoài max ở đây I0NMngoài max của bảo vệ 1 là IN3 50 I kd 1N = 1,2*1380 =1656 A Nh vậy: Bảng tổng kết các thông số cài đặt rơle của bảo vệ 1 và bảo vệ 2: Chức năng Bảo vệ 1 Bảo vệ 2 Thông số 50 50N 51 51N 50 50N 51 Tỷ số BI 400/5 300/5 Ikđ 2268 1656 534 105,6 1464... đờng giá trị khởi động chức năng 50 của bảo vệ 2 Hình-1 Từ hình vẽ 1 ta nhận thấy: LCNmaxBV1 = 10,55 * 100 = 70,33% LCNChêtBV1= 29,67% 15 LCNminBV1 = LCNmaxBV2 = 7,13 * 100 = 47,53% 15 5,23 * 100 = 52,3% LCNChêtBV2 = 47,7% 10 LCNminBV2 = 0% 17 IV-2 Vùng tác động của chức năng 50N của bảo vệ 1 và bảo vệ2 : Tơng tự nh chức năng 50, chức năng 50N của bảo vệ1 và bảo vệ 2 cũng có nhữ vùng làm việc nh trên... 50 và 50N của bảo vệ 1 và bảo vệ 2: 16 IV-1 Vùng tác động của chức năng 50 của bảo vệ 1 và bảo vệ2 : Từ 2 bảng tổng kết giá trị các dòng ngắn mạch tại các điểm trên đờng dây nh đã tính ở phần II trên đây ta vẽ đợc vùng giá trị dòng ngắn mạch pha dọc theo chiều dài đờng dây ở các chế độ phụ tải nh hình 1 đó là giới hạn giữa đờng 1 và đờng 2 Vẽ đờng giá trị khởi động chức năng 50 của bảo vệ 1 Vẽ đờng giá... 50 của bảo vệ 1 đợc tính theo công thức: 50 I kd 1 = kat * INMngoài max ở đây INMngoài max của bảo vệ 1 là IN3 50 I kd 1 = 1,2*1890 =2268 A Nh vậy: c)Chức năng 51N: 15 Dòng khởi động: Dòng khởi động chức năng 51N của bảo vệ 1 đợc tính theo công thức: 51 N I kd 1 = 0,3 * I LV max I kd 1 = 0,3 * 352 = 105,6 A 51 N Chọn đặc tính thời gian đặt: Tdat1 Đặc tính thời gian đặt chức năng 51N của bảo vệ 1 đợc... toán thông số cài đặt các chức năng bảo vệ quá dòng cho BV1, BV2 III-1 Bảo vệ 2: a) Chức năng 51: Dòng khởi động: Dòng khởi động chức năng 51 của bảo vệ 2 đợc tính theo công thức: 51 I kd 2 = k at * k mm * I LV max k tv Trong đó ILvmax=217A 1,2 * 1,2 * 217 = 329 A 0,95 51 Chọn đặc tính thời gian đặt: Tdat 2 51 I kd 2 = Đặc tính thời gian đặt chức năng 51 của bảo vệ 2 đợc tính ở chế độ phụ tải cực... 50 của bảo vệ 2 đợc tính theo công thức: 50 I kd 2 = kat * INMngoài max ở đây INMngoài max của bảo vệ 2 là IN5 50 I kd 2 = 1,2*1,220 =1464 A Nh vậy: c) Chức năng 51N: Dòng khởi động: Dòng khởi động chức năng 51N của bảo vệ 2 đợc tính theo công thức: 51 N I kd 2 = 0,3 * I LV max I kd 2 = 0,3 * 217 = 65,1 A 51 N Chọn đặc tính thời gian đặt: Tdat 2 Đặc tính thời gian đặt chức năng 51N của bảo vệ 2 đợc... N = 0,76 sec 2 d) Chức năng 50N: Dòng khởi động: 14 Dòng khởi động chức năng 50N của bảo vệ 2 đợc tính theo công thức: 50 N I kd 2 = kat * INMngoài max ở đây I0NMngoài max của bảo vệ 2 là IN5 50 N I kd 2 = 1,2*870 =1044 A Nh vậy: III-2 Bảo vệ 1: a) Chức năng 51: Dòng khởi động: Dòng khởi động chức năng 51 của bảo vệ 1 đợc tính theo công thức: 51 I kd 1 = k at * k mm * I LV max k tv Trong đó ILvmax=352A... 51 của bảo vệ 1 đợc tính ở chế độ phụ tải cực đại ta có: Khi ngắn mạch tại điểm N3 thời gian tác động của bảo vệ 2 là: 51 t BV 21N , , 3 = 0,14 I I f N3 51 kd 2 51 * Tdat 2 0 , 02 1 0,14 = 1890 329 * 0,379 = 0 , 02 1 1,491 sec Khi ngắn mạch tại điểm N3 thời gian tác động của bảo vệ 1 là: tBV1N,,3 = tBV2N,,3 + t = 1,491 + 0,5 =1,991 sec (a) Với đặc tính thời gian phụ thuộc của bảo vệ 1 là... tính phụ thuộc và độc lập của BV1và BV2 18 Để khảo sát vùng thời gian tác động của chức năng 51 và 51N của bảo vệ 1 và bảo vệ 2 ta tính thời gian tác động của các chức năng khi có dòng ngắn mạch tại các điểm ở chế độ phụ tải max và min a) Chức năng 51: Thời gian tác động của chức năng 51 của bảo vệ 1 là: t151 = INjmax t1max INjmin t1min 13,5 * 0,375 IN 1 534 Ta có các số liệu tính toán nh sau: N1 N2 . vậy: = N kd I 50 1 1,2*1380 =1656 A Bảng tổng kết các thông số cài đặt rơle của bảo vệ 1 và bảo vệ 2: Chức năng Thông số Bảo vệ 1 Bảo vệ 2 50 50N 51 51N 50 50N 51 51N Tỷ số BI 400/5 300/5 I kđ 2268. 0,76 IV. Khảo sát vùng tác động của chức năng 50 và 50N của bảo vệ 1 và bảo vệ 2: 16 IV-1. Vùng tác động của chức năng 50 của bảo vệ 1 và bảo vệ2 : Từ 2 bảng tổng kết giá trị các dòng ngắn mạch tại. 47,7% L CN minBV2 = 0% 17 IV-2. Vùng tác động của chức năng 50N của bảo vệ 1 và bảo vệ2 : Tơng tự nh chức năng 50, chức năng 50N của bảo vệ1 và bảo vệ 2 cũng có nhữ vùng làm việc nh trên. Hình-2 Từ hình