Xác định vùng bảo vệ của bảo vệ cắt nhanh kiểm tra độ nhạy của bảo vệ có thời gian

MỤC LỤC PHẦN I CHỌN TỶ SỐ BIẾN CỦA CÁC MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN I TỶ SỐ BIẾN ĐỔI CỦA BI2 II TỶ SỐ BIẾN ĐỔI CỦA BI1 .4 PHẦN II TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE I CÁC GIẢ THIẾT .5 II TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TƯ.̉ .5 II.1 Hệ thống .5 II.2 Máy biến áp II.3 Đường dây III TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH TRONG CHẾ ĐỘ CỰC ĐẠI .8 III.1 Tính ngắn mạch tại N1 III.2 Tính ngắn mạch tại N2 10 III.3 Tính ngắn mạch tại N3 11 III.4 Tính ngắn mạch tại N4 12 III.5 Tính ngắn mạch tại N5 13 III.6 Tính ngắn mạch tại N6 14 III.7 Tính ngắn mạch tại N7 15 III.8 Tính ngắn mạch tại N8 16 III.9 Tính ngắn mạch tại N9 17 IV TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH TRONG CHẾ ĐỘ CỰC TIỂU 19 IV.1 Tính ngắn mạch tại N1 19 IV.2 Tính ngắn mạch tại N2 20 IV.3 Tính ngắn mạch tại N3 21 IV.4 Tính ngắn mạch tại N4 22 IV.5 Tính ngắn mạch tại N5 23 IV.6 Tính ngắn mạch tại N6 24 IV.7 Tính ngắn mạch tại N7 26 IV.8 Tính ngắn mạch tại N8 27 IV.9 Tính ngắn mạch tại N9 28 PHẦN III TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CỦA CÁC BẢO VỆ 30 I BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH 30 II BẢO VỆ QUÁ DÒNG THỨ TỰ KHÔNG CẮT NHANH .30 III BẢO VỆ QUÁ DÒNG CÓ THỜI GIAN 30 III.1 Tính toán bảo vệ quá dòng có thời gian cho đường dây .30 III.2 Tính toán bảo vệ quá dòng có thời gian cho đường dây .31 III.3 Kiểm tra lại chế độ cực tiểu 32 IV BẢO VỆ QUÁ DÒNG THỨ TỰ KHÔNG CÓ THỜI GIAN 33 PHẦN IV XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ CỦA BẢO VỆ CẮT NHANH KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ CÓ THỜI GIAN .34 I XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ CỦA BẢO VỆ CẮT NHANH 34 I.1 Bảo vệ cắt nhanh của đường dây D1 34 I.2 Bảo vệ cắt nhanh của đường dây D2 36 II KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ CÓ THỜI GIAN .37 LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I CHỌN TỶ SỐ BIẾN CỦA CÁC MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN Tỷ số biến đổi của BI được xác định theo công thức nI  I Sdđ ITdđ Trong đó: I Sdđ - Dòng điện sơ cấp danh định của BI ITdđ - Dòng điện thứ cấp danh định của BI Các máy biến dòng điện đều chọn ITdđ 1 nên nI I Sdđ và được chọn theo I lv max I lv max của BI được tính theo công thức: I lv max K qt I pt Với: K qt - hệ số quá tải ( K qt 1, ) I pt - dòng điện của phụ tải qua BI Ta xác định tỷ số biến đởi cho từng BI I TỶ SỚ BIẾN ĐỞI CỦA BI2 Công thức xác định n I2  I Sdđ ITdđ Dòng điện của phụ tải 2: I pt S2 P2 5.103    141,507( A) U đm U đm cos 2 24 0,85  Dòng điện làm việc max: I lv max 1, I pt 1, 141,507 198,110( A) Vậy I Sdđ 198,110( A) , dựa vào thang I Sdđ của IEC ta chọn I Sdđ 200( A) Tỷ số biến đổi của BI2 là nI I Sdđ 200 II TỶ SỐ BIẾN ĐỔI CỦA BI1 Công thức xác định n I1  I Sdđ ITdđ Dòng điện của phụ tải 1: I pt1  S1 P1 2.103   53, 458( A) U đm U đm cos 1 24 0,9  Dòng điện làm việc max: I lv max 1, ( I pt1  I pt ) 1, (53, 458  141,507) 272,952( A) Vậy S Sdđ 272,952( A) , dựa vào thang I Sdđ của IEC ta chọn I Sdđ 300( A) Tỷ số biến đổi của BI1 là nI I Sdđ 300 PHẦN II TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE I CÁC GIẢ THIẾT Để tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle ta có một số giả thiết đơn giản hóa sau đây: – Coi tần số không đổi f const – Bỏ qua bõa hòa từ – Bỏ qua ảnh hưởng của phụ tải – Bỏ qua các thông số nhỏ – Coi suất điện động là đối xứng ngắn mạch II TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA CÁC PHẦN TỬ Chọn các đại lượng bản: Scb S dđBA 15( MVA) và U cb U tb Đối với cấp 110kV ta có U cbI 115kV và Đối với cấp 22kV ta có U cbII 24kV và I cbI  I cbII  Scb 15  0,0753(kA) U cbI 115 Scb 15  0,361(kA) U cbII 24 Vì bỏ qua các thông số nhỏ nên tính toán ngắn mạch ta bỏ qua điện trở của các phần tử II.1 Hệ thống a) Trong chế độ cực đại Công suất ngắn mạch của hệ thống S N max 1500( MVA) Điện kháng của hệ thống X 1HT max U tb2 S S 15   cb2  cb  0,01 S N max U cb S N max 1500 X HT max 1,1 X 1HT max 1,10,01 0,011 b) Trong chế độ cực tiểu Công suất ngắn mạch của hệ thống S N 0,7 S N max 0,7 1500 1050( MVA) Điện kháng của hệ thống X 1HT U tb2 S S 15   cb2  cb  0,0143 S N max U cb S N 1050 X HT 1,1 X 1HT 1,10,0143 0,0157 II.2 Máy biến áp Vì máy biến áp không có phần tử quay nên các điện kháng thành phần bằng X 1B  X B  X B S U K % U đm 15 15 X B    cb2   0,15 100 S đm U cb 100 15 II.3 Đường dây Đường dây D1 có: L1 20km , Z1D1 0,15  j 0,37( / km) và Z D1 0,35  j 0,97( / km) Đường dây D2 có: L2 25km , Z1 0, 27  j 0,39( / km) và Z 0, 48  j 0,98( / km) Ta chia mỗi đường dây thành phần đều và tính ngắn mạch tại từng điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 D1 t pt1 N7 N8 P1 D2 N9 P2 t pt Gọi l1 , l2 , l3 , l4 là khoảng cách tính từ N2, N3, N4, N5 đến đầu đường dây Gọi l5 , l6 , l7 , l8 là khoảng cách tính từ N6, N7, N8, N9 đến đầu đường dây Điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không của đường dây đối với từng điểm ngắn mạch được tính toán sau: a) Khi ngắn mạch tại N1 Trong sơ đồ thay thế không có điện kháng của đường dây b) Khi ngắn mạch tại N2 S 15 X 1D  X D  x1D1 l1  cb2 0,37 5  0,0482 U cb 24 S 15 X D  x0 D1 l1  cb2 0,97 5  0,126 U cb 24 c) Khi ngắn mạch tại N3 S 15 X 1D  X D  x1D1 l2  cb2 0,39 10  0,0964 U cb 24 S 15 X D  x0 D1 l2  cb2 0,98 10  0, 253 U cb 24 d) Khi ngắn mạch tại N4 S 15 X 1D  X D  x1D1 l3  cb2 0,39 15  0,145 U cb 24 S 15 X D  x0 D1 l3  cb2 0,98 15  0,379 U cb 24 e) Khi ngắn mạch tại N5 S 15 X 1D  X D  x1D1 l4  cb2 0,39 20  0,193 U cb 24 S 15 X D  x0 D1 l4  cb2 0,98 20  0,505 U cb 24 f) Khi ngắn mạch tại N6 S S 15 X 1D  X D  x1D1 l4  cb2  x1D l5  cb2 0,193  0,39 6, 25  0, 256 U cb U cb 24 S S 15 X D  x0 D1 l4  cb2  x0 D l5  cb2 0,505  0,98 6, 25  0,665 U cb U cb 24 g) Khi ngắn mạch tại N7 S S 15 X 1D  X D  x1D1 l4  cb2  x1D l6  cb2 0,193  0,39 12,5  0,320 U cb U cb 24 S S 15 X D  x0 D1 l4  cb2  x0 D l6  cb2 0,505  0,98 12,5  0,824 U cb U cb 24 h) Khi ngắn mạch tại N8 S S 15 X 1D  X D  x1D1 l4  cb2  x1D l7  cb2 0,193  0,39 18,75  0,383 U cb U cb 24 S S 15 X D  x0 D1 l4  cb2  x0 D l7  cb2 0,505  0,98 18,75  0,984 U cb U cb 24 i) Khi ngắn mạch tại N9 S S 15 X 1D  X D  x1D1 l4  cb2  x1D l8  cb2 0,193  0,39 25  0, 447 U cb U cb 24 S S 15 X D  x0 D1 l4  cb2  x0 D l8  cb2 0,505  0,98 25  1,143 U cb U cb 24 Từ các kết quả ta có bảng sau: Bảng II.1 Điện kháng của đường dây xét tại các điểm ngắn mạch Điểm ngắn mạch N1 N2 X 1D  X D X 0D 0,048 0 0,096 ,126 N3 ,253 N4 0,145 ,379 0,193 ,505 0,256 ,665 0,320 ,824 N5 N6 N7 N8 0,383 ,984 0,447 ,143 N9 III TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH TRONG CHẾ ĐỘ CỰC ĐẠI Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: E X 1H max 0,01 XB 0,15 X Di Ni U1N XB 0,15 Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch: X H max 0,01 XB 0,15 X Di Ni U2N XB 0,15 Sơ đồ thay thế thứ tự không X H max 0,011 XB 0,15 XB 0,15 X Di Ni U0N Từ sơ đồ ta tính được điện kháng thứ tự thuận, nghịch và không sau: X   X   X 1HT max  X B /  X 1Di 0,01  0,15 /  X 1Di 0,085  X 1Di X   X HT max  X B /  X Di 0,011  0,15 /  X Di 0,086  X Di (3) (1,1) (1) Trong chế độ cực đại ta chỉ tính các dạng ngắn mạch N , N , N để tìm I N max và I N max (lý không tính N (2) vì I N(3) I N(2) cùng điều kiện)