Bài tập dài: Bảo vệ rơle ppsx

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.. Tính toán thông số cài đặt

Bài tập dài

Sinh viên: Nguyễn Văn Đông

Số hiệu sinh viên:

- Chế độ min: SN(mim) =0,65SN(max) = 0,65.1000,7= 650,5 (MVA)

X1HT = X2HTX0HT = 0,8 X1HT

P2max = 3 +

100

7.3 = 3,21 MW

P3max = 3 +

100

7.3 = 3,21 MWcosϕPT = 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 BV1, BV2

4 Khảo sát vùng tác động của chức năng bảo vệ quá dòng, cắt nhanh (50, 50N) BV1và BV2

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 BV1và BV2

6 Kiểm tra độ nhậy của các chức năng BV1và BV2

Bài Làm:

I Tính toán, lựa chọn thông số các BI phục vụ bảo vệ đờng dây 22Kv

Ta chọn BI với điều kiện:

max 3

max 2

max 1 max

TB

LV

U

P P

P

I = + +

9,0

*24

*3

21,321,321,

max 3

max 2 max

TB

LV

U

P P

I = +

9,0

*24

*3

21,321,3

max 3 max

*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

S X

X

X0HT = 0,8* X1HT = 0,8*0,0999 = 0,07992Chế độ cực tiểu: Có S N = 0,65*1000,7=650,5 (MVA)

1537,05,650

S

S X

S

S U

* 100

5 , 10

H

S

S U

* 100

5 , 6

* 4 ,

* 4 ,

*

II-2.Sơ đồ thay thế và chọn các điểm ngắn mạch tính toán:

Để tiện cho việc xây dựng đờng đặc tính IN = 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:

II-3.Tính toán ngắn mạch trong chế độ phụ tải cực đại:

Trong chế độ phụ tải cực đại ta có:

=

= HT

X1 2 0,0999X0HT = 0,07992

- 2 MBA làm việc song song có:

XBc = 0 , 1313

2

2625 , 0 2

1

=

=

B C

X

X B H = 0 , 0813

2

1625 , 0 2

B H

TTK:

Trong đó X1Σ = X2Σ = X1HT + X C 1B + X1D1 + X1D2

= 0,0999 + 0,1313 + 1,042 + 0,694 = 1,9672X0Σ = 4,399

a) Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N5 là:

I(3) =

24

*3

100

*9672,1

1

*3

E

=1,223 kAb) Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất tại điểm N5 là:

X X

E

* 3

* 0 2 1

24

*3

100

*399,49672,19672,1

1++

⇒ If(1) =I(1)

0 Σ = 3* I0(1) = 3*0,289 = 0,867 (kA)c) Dòng ngắn mạch 2 pha chạm đất tại điểm N5 là:

TB

cb

U

S X

X X X X X

X X I

* 3

100

*399,4

*9672,19672,1

*9672,1399,4

*9672

,

1

)399,49672,1(

++

+

9672,1399,4

9672,1

*723,0

*

2 0

2 )

1 , 1 ( 1 )

*)9672,1399,4(

9672,1

*399,41

*3

*)(

*1

*

1 2 2 0

2 0

X

X X

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 N1; N2; N3; N4 với các điện kháng tính toán của các đoạn đờng dây nh sau:

II-4.Tính toán ngắn mạch trong chế độ phụ tải cực tiểu:

Trong chế độ phụ tải cực tiểu ta có:

- SN = 652,3 (MVA) ⇒

X1HT=X2HT=0,1533 X0HT = 0,1226

- 1 MBA làm việc có:

XC B =0,2625

XH 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

Trong đó X1Σ = X2Σ = X1HT + X1B + X1D1 + X1D2

= 0,1533 + 0,2625 + 0,1,042 + 0,694 = 2,1518X0Σ = 4,454

a) Dòng ngắn mạch 2 pha tại điểm N5 là:

1518 2

* 2

1

* 3

* 3

*

* 3

2 1

= + ∑

∑ TB

cb

U

S X

X

E

=0,97kA b) Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất tại điểm N5 là:

X X

E

* 3

* 0 2 1

24

* 3

100

* 454 , 4 1518 , 2 1518 , 2

1

+ +

⇒ If(1) = I(1)

0 Σ = 3* I0(1) = 3*0,28 = 0,84 kAc) Dòng ngắn mạch 2 pha chạm đất tại điểm N5 là:

TB

cb

U

S X

X X X X X

X X E I

* 3

0 2 2 1 0 1

0 2 )

1 , 1 ( 1

100

* 454 , 4

* 1518 , 2 1518 , 2

* 1518 , 2 454 , 4

* 1518 , 2

) 454 , 4 1518 , 2 (

+ +

+

1518 , 2 454 , 4

1518 , 2

* 67 , 0

*

2 0

2 )

1 , 1 ( 1 ) 1 , 1 (

X I

I(1,1)

0 Σ = 3* I0(1,1) = 3*(-0,22) = - 0,66 kA

67 , 0

* ) 1518 , 2 454 , 4 (

1518 , 2

* 454 , 4 1

* 3

* ) (

* 1

*

1 2 2 0

2 0 )

X

X X

=1,02kAVới cách tính tơng tự nh trên ta tính các dòng ngắn mạch N(2); N(1); N(1,1) tại các điểm N1; N2; N3; N4 trong chế độ cực tiểu với các điện kháng tính toán của các đoạn đờng dây nh sau:

Điểm ngắn mạch N1 có: L1 = 0 ⇒XD = 0

X0

4,454

N 5

Quan hÖ I N

f =f(L)

k k

I =Trong đó ILvmax=217A

= * 217 =

95 , 0

2 , 1

* 2 , 1 51 2

Với đặc tính thời gian phụ thuộc của bảo vệ 2 là dốc thờng ta có:

51 02

, 0 2 51 5

* 1

14 , 0

dat

kd

f N

,

1 329

1220

14 , 0

,

1 329

1220

14 , 0

kd

I kat * INMngoài max

ở đây INMngoài max của bảo vệ 2 là IN5

dat

T51 2

Đặc tính thời gian đặt chức năng 51N của bảo vệ 2 đợc tính ở chế độ phụ tải cực đại ta có:

Khi ngắn mạch tại điểm N5 thời gian tác động chức năng 51N của bảo vệ 2 là:

tBV2N,, = tBV3N,, + ∆t = 1.,5 + 0,5 =2 sec (a)Với đặc tính thời gian phụ thuộc của bảo vệ 2 là dốc thờng ta có:

tBV2N,,

N dat N

kd N

T

I I

51 2 02

, 0 51 2

max) 0 ( 5

* 1

14 , 0

T51 2 02

,

1 1

, 65 870

14 , 0

,

1 1

, 65 870

14 , 0

Dòng khởi động chức năng 50N của bảo vệ 2 đợc tính theo công thức:

=

N kd

I50

2 kat * INMngoài max

ở đây I0ΣNMngoài max của bảo vệ 2 là IN5

k

k k

I =Trong đó ILvmax=352A

95 , 0

2 , 1

* 2 , 1 51

, 0 51 2 3 3

1

14 , 0

kd

f N N

I I

14 , 0 02 , 0

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 rất dốc ta có:

51 1 51

1

3 3

1

5 , 13

kd

N f N

I I

5 , 13

dat

T

− (b)Cân bằng (a) và (b) ta đợc:

51 1

* 1 534 1890

5 , 13

kd

I kat * INMngoài max

ở đây INMngoài max của bảo vệ 1 là IN3

Đặc tính thời gian đặt chức năng 51N 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 chức năng 51N của bảo vệ 2 là:

N dat

N kd N

T

I I

2 02

, 0 51 2

max) 0 ( 3

1

14 , 0

14 , 0 02 , 0

N dat kd

N

T I

I

1 51

1

0 3

1

5 , 13

−

= ∑

=

N dat

T51 1

* 1 6 , 105 1380

5 , 13

− (b)Cân bằng (a) và (b) ta đợc:

N dat

T51 1

* 1 6 , 105 1380

5 , 13

I50

1 kat * INMngoài max

ở đây I0ΣNMngoài max của bảo vệ 1 là IN3

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 đ-ờng 1 và đờng 2

Vẽ đờng giá trị khởi động chức năng 50 của bảo vệ 1

Vẽ đờng giá trị khởi động chức năng 50 của bảo vệ 2

= 47,53%

LCN maxBV2 = * 100

10

23 , 5

= 52,3% ⇒LCN ChêtBV2 = 47,7%

LCN minBV2 = 0%

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

= 62,33% ⇒LCN ChếtBV1= 37,67%

LCN minBV1= * 100

15

58 , 8

= 57,2%

LCN maxBV2= * 100

10

2 , 5

= 52% ⇒LCN ChếtBV2= 48%

LCN minBV2= * 100

10

18 , 0

= 1,8%

V 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

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:

375 , 0

* 1 534

5 , 13 51 1

−

=

N

I t

Ta có các số liệu tính toán nh sau:

51 2

Ta có các số liệu tính toán nh sau:

b) Chức năng 51N:

Thời gian tác động của chức năng 51N của bảo vệ 1 là:

957 , 1 1 6 , 105

5 , 13 0

51 1

14 , 0 02 , 0 0

51 2

Hình vẽ minh hoạ vùng thời gian tác động của chức năng 51N nh sau:

Từ các bảng số liệu trên ta vẽ đợc vùng thời gian tác động của các chức năng

51 và 51N của bảo vệ 1 và bảo vệ 2

Vẽ vùng thời 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

K51 nBV1=

1 51 min

3 ,

kdBV f N

3 ,

kdBV N

5 ,

kdBV f N

min 0

5 ,

kdBV N

N

I

I ∑ =

1 , 65 660

= 10,138