Thiết kế bảo vệ mạng điện phân phối có ứng dụng phần mềm etap phần 1

DAI HOC QUOC ĐAI HỌC TRƯỜNG KHOA BÁCH THHRẠS | GIA TP HỒ: CHÍ MINH | i _ eee - —— - ——— —~~~ ĐĂNG TUẤN KHANH THIET KE BAO VE MANG DIEN PHAN PHO! CO UNG DUNG PHAN MEM ETAP ES iP ? ¬—.x~ AG “_x: = co _x.“< yr a ~ wT a * ~~ ay Sera À re ere i | hè“ : ro „/ ` \ a A + oO TS 3X HN - ss = - — ~ rr ail ” - -“ “ a af sl > N #, D> Distribution moan j EBOOKBKMT.COM HO TRO TAI LIEU HOC TAP a Lo 2= — Oo ¬ —_~ SAN o veTreakingtPo we a r p || việc | ~ Ỳ TBO ei Z 6IA TP HỒ GHÍ MINH Sa ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐĂNG TUẤN KHANH THIẾT KẾ BẢO VỆ MANG ĐIỆN PHÂN PHỐI c6 UNG DUNG PHAN MEM ETAP EBOOKBKMT.COM HO TRO TAI LIEU HOC TAP THU VIEN TRUNG TAM DHQG-HCM 2100029571 NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HO CHI MINH - 2017 SÁCH LỮU CHIÊU THIET KE BAO VE F MẠNG ĐIỆN PHÂN PHÓI CO UNG DUNG PHAN MEM ETAP — ~~ Ban tiéng Viet ©, TRUONG DAI HOC BACH KHOA — DHQG-HCM, NXB DHQG-HCM TAC GIA Ban quyén tac phim bảo hộ Luật Xuất Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam Nghiêm cấm hình thức xuất bản, chụp, phát tán nội dung chưa có đồng ý tác giả Nhà xuất DE CO SACH HAY, CAN CHUNG TAY BAO VE TAC QUYEN! MỤC LỜI MỞ ĐẦU DANH MỤC BẢNG LỤC: DANH MỤC HÌNH DANH MUC CHU VIET TAT Chuwong TÍNH TỐN NGAN MACH 1.1 Hiện tượng ngắn mạch 1.2 1.3 1.4 1.5 _ 1.6 Mục đích tính tốn NM Các giả thiết tính tốn NM Hệ đơn vị tương đối Các thành phần thứ tự Mé hình phần tử 1.6.1 Mơ hình nguồn HTD 1.6.2 Mơ hình MBA hai cuộn dây 1.6.3 Mơ hình đường dây phân phối 1.7 Tính tốn dịng điện NM 1.7.1 Phương pháp tính tốn 1.7.2 NM ba pha đối xứng (a-b-c) 1.7.3 NM hai pha (b-c) 1.7.4 NM pha chạm đất (a-g) 1.7.5 NM hai pha chạm đất (b-c-g) 1.7.6 So sánh độ lớn dòng điện NM khơng đối xứng với NM ba pha 1.8 Tóm tắt Chương TÀI LIỆU THAM KHẢO Chương MÁY BIEN DONG ĐIỆN 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động MBDĐ 2.3 Xác định cực tính 2.4 Sơ đồ tương đương MBDĐ 2.5 Chế độ hở mạch thứ cắp MBDĐ 2.6 Sơ đồ nối dây MBDĐ 2.6.1 Sơ đồ MBDĐ đấuhìnhsao 2.6.2 Sơ đồ MBDĐ đấu hình thiếu 11 16 17 17 18 18 19 21 23 s23 28 33 39 40 49 52 55 58 63 73 74 75 15 77 79 79 88 89 89 91 2.6.3 Sơ đồ MBDĐ đấu hình tam giác 2.6.3 Sơ đồ MBDĐ đấu hình số tám 2.7 Bộ lọc dịng điện thứ tự không 2.7.1 Kết hợp ba MBDĐ 2.7.2 MBDĐ thứ tự không 2.7.3 MBDĐ đặt dây dẫn nối trung tính đất 2.8 Phân bố dịng điện sơ đồ đấu dây MBDĐ 2.8.1 Vận hành bình thường hay tải 2.8.2 NM ba pha (a-b-c) 1.8.3 NM hai pha (b-c) 2.8.4.NM pha chạm đất (a-g) 2.8.5 NM hai pha cham dit (b-c-g) 2.8.6 Phu tải MBDD 2.9 Chon MBDD 91 92 93 93 93 94 94 95 95 96 97 98 98 105 cho bao vé role 2.10 Tóm tắt Chương TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 113 Chương CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ 114 114 3.1 Rơle dòng điện 3.1.1 Chức 50 115 3.1.2 Chức 51 3.1:3 Chức 50N 120 128 3.1.4 Chức 51N 130 3.2 Cầu chì tự rơi 3.2.1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động 3.2.2 Loại dây chì : 3.2.3 Dong dién dinh mirc 3.2.4 Dac tinh day chi 3.2.5 Chọn cầu chì tự rơi dây chì 3.3 Máy cắt tự đóng lại 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 Mục đích chức tự đóng lại (chức 79) Phân loại MCTĐL Các đại lượng thời gian MCTĐL Các thông số quan trọng MCTĐL 134 135 136 136 138 138 142 142 142 143 145 3.3.5 Các chức MCTĐL 3.3.6 Điều khiển chức MCTĐL 3.3.7 Chỉnh định MCTĐL 3.4 Phối hợp thiết bị bảo vệ 3.4.1 Phối hợp rơle dòng điện 3.4.2 Phối hợp cầu chì tự rơi 3.4.3 Phối hợp rơle dịng điện cầu chì tự rơi 3.4.4 Phối hợp MCTĐL cầu chì tự rơi 3.4.5 Phối hợp MCTĐL 3.5 rơle q dịng điện Tóm tắt Chương TÀI LIỆU THAM KHẢO Chương BẢO VỆ MẠNG ĐIỆN PHÂN PHĨI 4.1 Tính tốn thiết kế bảo vệ mạng phân phối 4.2 Phần mềm ETAP ứng dụng 4.3 Tóm tắt Chương TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 146 147 153 156 156 166 170 171 173 175 175 176 176 192 215 215 216 “net Diy Sepasind we HA dai 01 3: Ÿ ? @#3sjJ23:8z BS ifs & gia» /# Œ? E4 2E 4z 11 v32! 8l đa TU 32 4Ÿ) n ti Ý Vwaeab qiu£t E0 G64: 1á * org 34 PY LOI MO DAU Trong trình vận hành hệ thống điện nói chung mạng điện phân phối nói riêng khơng thể tránh khỏi tình trạng tải ngắn mạch Các tình trạng làm hư hỏng thiết bị gây mắt điện Chính vậy, kiến thức lĩnh vực bảo vệ mạng điện phần phối cần thiết để trang bị cho sinh viên chuyên ngành Hệ thống điện Thiết kế bảo vệ mạng điện phân phối có ứng dụng phan mém ETAP tài liệu biên soạn khơng ngồi mục đích cịn có lý sau: - Cung cấp kiến thức thiết bị bảo vệ dùng mạng điện phan phdi - Sử dụng phần mềm ETAP hỗ trợ tính tốn thiết kế bảo vệ - Biên tập phù hợp với hướng đào tạo lý thuyết đôi với thực hành ứng dụng thực tê Nội dung tài liệu bố cục gồm có: - Chương | - Tinh toan ngắn mạch: Trình bày dạng cố mạng điện, đặc điểm riêng chúng cách tính tốn dòng điện ngăn mạch - Chương - Máy biến dòng điện: Đề cập đến vấn đề lý thuyết máy biên dịng điện cách tính tốn, chọn lựa máy biên dịng điện phù hợp cho mục đích bảo vệ - Chương - Các thiết bị bảo vệ: Giới thiệu thiết bị bảo vệ phổ biến dùng mạng điện phân phối cách tính toán chỉnh định cho loại bảo vệ - Chương - Bảo vệ mạng điện phân phối: Hướng dẫn trình tự tính tốn thiêt kê bảo vệ mạng điện phân phối có hỗ trợ phần mềm ETAP - Phụ lục: Hướng dẫn tiết cách dùng phần mềm ETAP phục vụ cho thiết kế bảo vệ mạng điện phân phối Ngồi việc trình bày sở lý thuyết, chương có ví dụ tính tốn tiết khơng ngồi mục đích giúp sinh viên dễ dàng nắm nội dung Từ đó, sinh viên áp dụng kiến thức học để thực cho dự án thiết kế thực tế Lần đầu xuất kiến, đóng góp nội dung để nhận cách trân trọng Hệ thống điện, Khoa Điện - chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Mọi ý tài liệu ngày hồn thiện ln đón Xin vui lịng gửi góp ý địa Bộ môn Điện tử, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP HCM, 268 đường Lý Thường Kiệt, P.14, Q.10, TP HCM vào hộp thư điện tử: dtkhanh2002@hcmut.edu.vn hay gửi Đặng Tuấn Khanh AKAG mề 13 eased He tt sb: FZ 29 1⁄2 guập 362 ged Ay t4 Ê ¿z trrúi thui d2B5 ñŸ gates ĐH Ùï SE Wh Caw fo Sh 580/1 Ct ñ Bia oth et gab ~ © cẽị? ati mị? ru) rũ t0 tố ) - ganna Sid fal q 3v oul tàn sša sins Ae) Sv ond id hits i = Co acrid = ao tuÌn gen lorg Anne nei engre sow sưun sàn SF GS di jut Gold ony cimb wot ty ỹ moat aedq sadg Sth scene ge oft -& omer) Om Oe OF tactg meg Ab ype os get oa Forti 9400S) ASA cnn Be vig GATT ind di an z2 tB Way ev Fa pbs ? _ ono haw tiệc: uci nêdg h aữet+ 9L anit oun? sada newt arent zpRlh:5v noo gm9u rÌ252 150 lửa r Varig aipil4s nds # ft mb mưa tác t iid vi Me oo Sb gon unit RD ý li: ead eaGda vạcg A ube OSA nido spout f Oud vie ded Brew ons - Ap MBDĐ: dụng a Sm-2 công es _75 thức tải thứ cấp (2.7), tổng trở phụ định mức Zim-2 = Zaspp + Zim-p = 0-26 +0.3 = 0.56 Q - Áp dụng công thức (2.8), điện áp từ hóa thứ cấp giới hạn cấp xác MBDĐ định mức: l \, gh = Koplam-2-Zim-2 = 20% 5%0.56 = 56 V Vi V nho hon ƒ,.z„ nên MBDĐ phù hợp Áp dụng cơng thức (2.15), dịng điện thứ cấp giới hạn cấp xác: gir 4, ự Z a 0.43 A - Áp dụng cơng thức (2.16), dịng điện sơ cấp giới hạn cấp xác nêu bỏ qua ảnh hưởng ï;: 1_z„= Xrb—zw = 1000: 5x130.23 = 26.046 kA Xét NM pha chạm đất: - Áp dụng công thức (2.25), tổng trở phụ tải thứ cấp cla MBDD: = Z4spp † 2⁄4 + Z + 0.02 =0.6 Q + Z„ = 0-26 +2%0.15+0.0 * 102 CHƯƠNG - Áp dụng cơng thức (2.12), điện áp từ hóa thứ cấp MBDĐ: = BZ = i i Za = 5500 000: Vì V¿ nhỏ V g, nén MBDD 799915057165V la pht hop Áp dụng công thức (2.15), địng điện thứ cấp giới hạn cấp xác: - Áp dụng cơng thức (2.16), dịng điện sơ cấp giới hạn cấp xác bỏ qua ảnh hưởng cua J: Ã_„„ = X1_ „„ = 1000: 5x 93.33 =18.66 kA Như vậy, MBDĐ chịu dịng điện NM ba pha lên đến 26.046 kA, dòng điện NM pha chạm đất lên đến 18.66 kA Tương tự, làm lại Ví dụ 2.6 cho trường hợp MBDĐ đấu hình dây dẫn Ví dụ 2.7 Một rơle q dịng điện R có dịng điện chỉnh định cho rơle phản ứng dong điện pha (#„, #, #,) A Rơle R lấy tín hiệu dịng điện từ sơ đồ MBDĐ đấu hình Hình 2.23 MBDĐ có tỷ số 100:5 (thuộc MBDĐ nhiều TSBD 600:5 C100 theo tiêu chuẩn ANSLIEEE), họ đường cong từ hóa MBDĐ Hình 2.6 Rơle phản ứng dịng điện pha (Ra, Ro R,) có phát dòng điện NMI ba pha 500 A hai trường hợp: Giải: a) (Zaa + Zrote) = 0.8 Q b) (Zaa + Zrote) = 3.0 Q a) (Zag + Zp) = 0.8 Q: - Tra Bang 2.2 MBDD 100:5 C100 cé téng tro: Zaspp = 0-082 Q - Áp dụng công thức (2.24), tổng phụ tải thứ cấp MBDD: Z = 24nps + Z„„+ Z4 =0.082+0.8=0.882 Q - Áp dụng cơng thức (2.12), điện áp từ hóa thứ cấp MBDĐ: V, = 1,Z, =8x0.882=7.056 V MAY BIEN DONG DIEN 103 - Tra bang đường cong từ hóa Hình 2.6, dịng điện từ hóa: I,=0.4 - Ap MBDĐ: dụng A cơng thức (2.2), dịng điện sơ cấp quy thứ cấp 1=1+l,=04+8=84 A - Dòng điện phía sơ cấp: h=K,úh =A 8.4 =168 A < 500 A nén role phan img dong dién pha (Ra, Rs va R,) tac dong b) (Zaa + Zr) = 3.0Q: - Ap dung công thức (2.24), tổng phụ tải thứ cấp MBDD: 2⁄4 = Znoo +Z„+ Z4 =0.082+3=3.082 Q - Áp dụng công thức (2.12), điện áp từ hóa thứ cấp MBDĐ: V, = 1,Z, =8x3.082 = 24.656 V - Tra bảng đường cong từ hóaở Hình 2.6, dịng điện từ hóa: I, =30 A - Ap dụng MBDP: cơng thức (2.2), dịng điện sơ cấp quy thứ cấp 1=l,+l,=30+8=38 A - Dịng điện phía sơ cấp: lị=K, hTl =1 5x38=160 A > 500 A nên role phần ứng dòng điện pha (Ra, Rs va R.) không tác động Trường hợp câu a MBDĐ khơng bị bão hịa nên rơle phản ứng dịng điện pha làm việc tốt trường hợp câu b MBDĐ rơi vào tình trạng bão hịa trầm trọng nên rơle phản ứng dịng điện pha khơng thể phát cố CHƯƠNG 104 Ví dụ 2.8 Một rơle dòng điện phản ứng dòng điện TTK ®#„ có dịng điện cài đặt thứ cấp 0.5 A Rơle R„ lấy tín hiệu từ sơ đồ MBDĐ hình Hình 2.23 MBDĐ có tỷ số 500:5 (thuộc MBDĐ nhiều TSBD 1200:5 họ đường cong từ hóa MBDĐ C400 theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE), Hình 2.25 Biết tổng trở dây dẫn 0.05 ©, tổng trở rơle phản ứng dòng dién pha (Ra, R, va R-) 1a 0.3 Q va téng tro role R,, 1a 4.45 Q Héi role R, c6 phát được: a) Dòng điện NM pha chạm đất 200 A? _ b) Dong điện không cân 52 A? Giải: a) Dòng điện NM pha chạm đất 200 A: - Tra tổng trở thứ cấp MBDĐ 500:5 (thuộc MBDĐ 1200:5 C400 theo chuẩn ANSI/IEEE) Hình 2.25 0.25 ©: nhiều TSBD - Điện áp đoạn dây nmo điện áp từ hóa đặt lên hai MBDĐ hai pha không bị co: Vimoamo = Ve =0.5(4.45+0.05) =2.25 V - Dịng từ hóa của hai MBDĐ pha đường cong từ hóa MBDĐ Hình 2.25 I, =0.017 khơng A - Dịng điện MBDĐ pha bị cố: + =0.5+0.017+0.017=0.534 - Điện áp từ hóa MBDĐ A pha bị cố: V¿ = 1; (Z „app + 4ø +Zz)+ Vimo V, =0.534 (0.25 +0.05+ 0.3) +2.25 =2.5704 ' = Dòng điện từ hóa MBDĐ từ hóa MBDĐ bị cố: Tra họ Hình 2.25 V pha bị cố: Tra họ đường cong 105 MAY BIEN DONG DIEN Điện áp từ hóa Vẹ (V) Sete me dang txy vv2P®; tụ thehs a (eve oy statins | tet [| ác (G6 06 Suv) sau YUM CY 7/7211 WATE Oxtocs 295 CC Om EF est Dòng điện từ hóa Ie (A) Hình 2.25 Họ đường cong từ hóa MBDĐ nhiều TSBD 1200:5 C400 +4 =0.018 A - Áp dụng cơng thức (2.2), dịng điện sơ cấp quy thứ cấp MBDĐ pha bị cơ: l=l¿+lạ=0.018+0.534=0.552 A Suy dịng điện sơ cấp: I, = KI, =500:5x0.552=55.2 A