Đồ án thiết kế chống sét

B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 1 BÀI THệ NGHIM S 1 PHI HP TÁC NG CA CÁC BO V QUÁ DÒNG IN TRONG MNG IN HÌNH TIA MT NGUN CUNG CP I. MC ệCH THệ NGHIM 1. Phi hp các bo v lƠm vic theo nguyên lý quá dòng đin. 2. Khai thác mt s chc nng ca rle s MiCOM P122 vƠ MiCOM P142. II. NI DUNG THệ NGHIM 2.1. Mô hình thí nghim trên b mô phng h thng đin (PSS) ~ Relay C Relay BRelay A GS GTX DTX1 Line 2 ET R TP20TP17TP2 Hình 1.1. Mô hình thí nghim bo v quá dòng đin Trong đó: GS – Thanh cái h thng GTX – Máy bin áp li TP: im thí nghim DTX1 – Máy bin áp phơn phi Line 2 – ng dơy s 2 ET – Máy bin áp ni đt Ti A (v trí RGTB) đt rle MiCOM P122, đin áp dơy 220 V, BI có t s bin đi n BI = 10/1. Ti B (v trí RD1 – A) đt rle MiCOM P142, đin áp dơy 220 V, BI có t s n BI = 7/1. Ti C (RD1 – B) đt rle MiCOM P142, đin áp dơy 110 V, BI có t s bin đi n BI = 14/1. Thông s ca các phn t: GS: GTX: ET: 127 V/phase 220V/220V, 5 kVA, /Y-11 Z 1 =Z 2 =Z 0 = 1,38  220V/110V, 2 kVA, t đu dơy zig – zag vi trung tính ni đt. Z 1 =Z 2 =Z 0 = 0,44 Line 2: DTX1: Z 1 =Z 2 =Z 0 = 3,70  220V/110V, 2 kVA, Y/-1 Z 1 =Z 2 =Z 0 = 3,60  Khi thí nghim các dng ngn mch pha thì ta không s dng máy bin áp ni đt ET. Khi thí nghim các dng ngn mch chm đt thì ta ni thêm ET đ to đng đi cho dòng đin th t không phía sau DTX1. Dòng đin ngn mch mt pha chm đt ti TP20 s tng đi ln, vì vy ta cn ni trung tính ca ET vi đin tr R = 1  đ gim dòng đin ngn mch. B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 2 Máy bin áp ni đt ET có tng tr nh nên ta có th b qua khi tính toán dòng đin ngn mch.  đơy tng tr ca các phn t trong s đ ch có thƠnh phn cm kháng X, các thông s đã đc quy đi v cp đin áp 220 V. 2.2. Tính toán dòng đin khi xy ra các s c ngn mch Vic tính toán c th do sinh viên chun b trc khi thí nghim. Kt qu tính toán ghi trong Bng 1.1. Dng ngn mch Dòng đin s cp ca các BI, A TP20 TP17 TP2 Ngn mch ba pha V trí A Dòng đin pha 14,60 25 92 V trí B Dòng đin pha 14,60 25 - V trí C Dòng đin pha 29,20 - - Ngn mch hai pha b – c V trí A Dòng đin pha a Dòng đin pha b Dòng đin pha c V trí B Dòng đin pha a Dòng đin pha b Dòng đin pha c V trí C Dòng đin pha a Dòng đin pha b Dòng đin pha c Ngn mch pha a chm đt V trí A Dòng đin pha a 10 25,7 97 Dòng đin pha b 0 6,3 5,3 Dòng đin pha c 10 6,3 5,3 Dòng đin th t không 0 13 86 V trí B Dòng đin pha a 10 6,3 5,3 Dòng đin pha b 0 6,3 5,3 Dòng đin pha c 10 6,3 5,3 Dòng đin th t không 0 18,9 16 V trí C Dòng đin pha a 30 0 0 Dòng đin pha b 0 0 0 Dòng đin pha c 0 0 0 Dòng đin th t không 30 0 0 Bng 1.1. Kt qu tính toán dòng đin trên mô hình thí nghim 2. 3. Cài đt chc nng bo v quá dòng đin cho các rle 2.3.1. Chc nng bo v quá dòng đin pha (I>) B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 3 i vi rle quá dòng đin, dòng đin khi đng I kđ ca bo v đc chn theo công thc kinh nghim: maxlv v mat kđ I k k.k I . Trong đó: k at - h s an toƠn, thng ly trong khong 1,1 đn 1,2. k m - h s m máy ca các ph ti đng c có dòng đin chy qua ch đt bo v. k v - h s tr v, bng 0,85 0,9 vi rle c vƠ bng 0,95 vi rle s. I lvmax - dòng lƠm vic ln nht cho phép đi vi phn t đc bo v. Trong bƠi thí nghim nƠy ta ch kim tra hot đng ca các bo v khi xy ra ngn mch nên dòng đin khi đng đc đt thng nht lƠ 1 A cho các rle (đơy chính lƠ dòng đin th cáp ca các BI). Di đơy ta ch cƠi đt thi gian tác đng ca các rle. i vi rle MiCOM, ta có th la chn đc tính thi gian ct trong nhiu loi đc tính khác nhau,  đơy ta chn thng nht đc tính thi gian ct cho rle theo chun IEC, loi đc tính SI (Standard Inverse). Phng trình đc tính ct ca rle: TMS 1) I I ( 14.0 t 02.0 kđ Trong đó: Dòng đin khi đng ca rle lƠ I kđ = 1 A. Dòng đin th cp ca BI chy qua rle lƠ I, A. TMS (Time Multiplier Setting) lƠ bi s thi gian đt. I/I kđ lƠ bi s dòng đin đt. TMS lƠ giá tr th hin t l gim thi gian tác đng theo tính toán. Ví d thi gian tác đng theo tính toán là: 1) (TMS t 1) I I ( 14.0 t tt 02.0 kđ Khi đt TMS = 0,5 thì thi gian tác đng ch còn mt na so vi giá tr tính toán: t tđ = 0,5t tt . Bi vy TMS lƠ công c hu ích đ ta thc hin cƠi đt thi gian tác đng ca các bo v đm bo s phơn cp thoi gian tác đng. Các đng cong  hình 1.2. giúp ta tra đc thi gian tác đng ng vi bi s dòng đin đt vƠ giá tr TMS cho trc. B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 4 Hình 1.2. c tính thi gian ct loi IEC SI a. CƠi đt cho rle ti v trí C Vì rle C bo v cho phn t cui cùng nên ta có th chn thi gian tác đng nh nht có th cho rle. Ta chn giá tr TMS nh nht đi vi vi rle MiCOM P142 lƠ TMS = 0,025. Theo Bng 1.1. ta có dòng đin ngn mch  s cp ca BI rle C khi ngn mch ba pha ti TP20 lƠ I = 29,20 A. Giá tr dòng đin đi vƠo rle lƠ: 29,20/14 = 2,09 A (vì BI có t s 14/1). B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 5 Thi gian tác đng ca rle ti C lƠ: s 24,0025,0. 109,2 14,0 t 02,0 (Ta cng có th tra đ th Hình 1.2 vi Multiple of I s = 2,09, TMS = 0,025). b. CƠi đt cho rle ti v trí B Rle ti B lƠm nhim v bo v chính cho máy bin áp DTX1 vƠ bo v d phòng cho rle C. Do đó khi ngn mch ti TP20 thì thi gian tác đng ca rle B phi tha mãn: s 54,03,024,0ttt RCRB Khi s c ti TP20, dòng đin s cp ca BI ca rle B lƠ 14,60 A, dòng đin đi vƠo rle B lƠ 14,60/7 = 2,09 A (BI có t s n BI = 7/1). Giá tr TMS tìm nh điu kin v thi gian tác đng nh đã nói  trên: 057,0TMSTMS 109,2 14,0 54,0t 02,0 Giá tr TMS gn nht có th đt vƠo rle lƠ TMS = 0,05. Khi đó thi gian tác đng ca rle ti B khi ngn mch ti TP20 là: s 48,005,0 109,2 14,0 t 02,0 Khi ngn mch ti TP17, dòng đin ngn mch phía s cp ca BI ca rle B lƠ 25 A (Bng 1.1), dòng đin đi vƠo rle lƠ 25/7 = 3,57 A. Nh vy, thi gian tác đng ca rle B khi ngn mch ba pha ti TP17 lƠ: s 28,005,0 157,3 14,0 t 02,0 c. Cài đt cho rle ti v trí A Rle ti A lƠm nhim v bo v chính cho đng dơy 2 (line 2) vƠ bo v d phòng cho rle B. Do đó khi ngn mch ti TP17 thì thi gian tác đng ca rle A phi tha mãn: s 58,03,028,0ttt RBRA Khi s c ti TP17, dòng đin s cp ca BI ca rle A là 25 A, dòng đin đi vƠo rle A là 25/10 = 2,50 A (BI có t s n BI = 10/1). Giá tr TMS tìm nh điu kin v thi gian tác đng nh đã nói  trên: 077,0TMSTMS 15,2 14,0 58,0t 02,0 Giá tr TMS gn nht có th đt vƠo rle lƠ TMS = 0,075. Khi đó thi gian tác đng ca rle ti A là: s 57,0075,0 15,2 14,0 t 02,0 B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 6 2.3.2. Chc nng bo v quá dòng đin th t không (I 0 >) Dòng đin th t không  đơy đc tính toán nh vƠo các dòng đin pha (tng ca ba dòng đin pha). Giá tr dòng đin khi đng cho chc nng nƠy ta cng thng nht đt lƠ I kđ = 1 A (phía th cp ca BI). Các đc tính thi gian tác đng cng đc chn thng nht lƠ IEC SI. Di đơy ta s đi xác đnh các giá tr TMS đ phi hp thi gian tác đng gia các rle. a. CƠi đt cho rle ti C Khi xét s c ngn mch mt pha chm đt ti TP20 vi điu kin trung tính máy bin áp ET ni qua đin tr R = 1  ta tính đc dòng đin th t không phía s cp ca BI ca rle C lƠ 30 A. Giá tr dòng đin phía th cp lƠ 30/14 = 2,1 A. Do rle C bo v cho phơn đon cui cùng nên ta chn thi gian tác đng nh nht ng vi TMS = 0,025. Thi gian tác đng ca rle C (chc nng I 0 >) khi ngn mch mt pha chm đt ti TP20 lƠ: s 23,0025,0 11,2 14,0 t 02,0 b. CƠi đt cho rle ti B Theo Bng 1.1, khi ngn mch mt pha chm đt ti TP20, rle ti B tính đc dòng đin th t không (tng các vector dòng đin pha) lƠ 0, đng thi rle B cng nhn đc các dòng đin pha a vƠ pha c có giá tr phía s cp lƠ 10 A (giá tr phía th cp lƠ 10/7 = 1,43 A). Vì vy, chc nng bo v quá dòng đin th t không ca rle B không th d phòng cho rle C đc. Nu rle ti C không tác đng (ví d nh b khóa tác đng), chc nng bo v quá dòng đin pha ca rle B s tác đng vi thi gian: s 97,005,0 143,1 14,0 t 02,0 Rle A nhn đc dòng đin s cp tng t nh rle B nhng vì t s bin đi ca BI lƠ 10/1 nên dòng đin phía s cp lƠ 1 A (giá tr nƠy thc t nh hn vì dòng đin ngn mch đc tính toán thì ch xét đn cm kháng ca các phn t). Nh vy, rle A có th s không nhn bit đc s c đang xy ra ti TP20. Nh vy đ cƠi đt chc nng I 0 > cho rle B, ta phi da vƠo s c ti TP17. Khi ngn mch mt pha chm đt ti TP17, dòng đin th t không mƠ rle B tính toán đc lƠ 18,9 A, giá tr phía th cp ca BI lƠ 18,9/7 = 2,7 A. Thi gian tác đng ca rle B có th đc tính vi TMS = 0,05: s 35,005,0 17,2 14,0 t 02,0 c. CƠi đt cho rle ti A Rle ti A lƠm nhim v d phòng cho rle ti B nên khi ngn mch mt pha chm đt ti TP17, thi gian tác đng ca rle A lƠ: s 65,03,035,0ttt RBRA B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 7 Dòng đin th t không đi qua s cp ca BI ca rle A lƠ 13 A (Bng 1.1), giá tr phía th cp lƠ 13/10 = 1,3 A. Giá tr TMS đc tìm t điu kin thi gian ct: 024,0TMSTMS 13,1 14,0 65,0t 02,0 Giá tr gn nht có th chn lƠ TMS = 0,025. Khi đó thi gian tác đng ca rle A khi ngn mch mt pha chm đt ti TP17 lƠ: s 66,0025,0 13,1 14,0 t 02,0 Khi ngn mch mt pha chm đơt ti TP2 thì dòng đin th t không phía s cp BI ca rle A lƠ 97 A, giá tr phía th cp lƠ 97/10 = 9,7 A. Thi gian tác đng: s 07,0025,0 17,9 14,0 t 02,0 Ta nhn thy dòng đin ngn mch khi ngn mch chm đt gn thanh cái h thng lƠ rt ln vì vy cn thit phi ni đt các đim trung tính qua đin tr hoc đin kháng đ gim dòng đin ngn mch. 2.4. Tin hành thí nghim 2.4.1. Cài đt thông s cho rle MiCOM P122 và MiCOM P142 a. CƠi đt cho các rle MiCOM P142 Configuration Settings Active Settings Group 1 Settings Group 1 Enabled Earth Fault 1 Disabled Earth Fault 2 Enabled Trong chc nng Earth Fault 1, dòng đin th t không đc đo trc tip t h thng qua mt máy bin dòng trên dây trung tính ni đt. Trong Earth Fault 2, dòng th t không đc tính bng tng dòng đin ba pha. Do không có máy bin dòng ni  dây trung tính ni đt ca máy bin áp trên b thí nghim nên ta ch s dng Earth Fault 2 (Enable). B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 8 CT and VT Ratios Relay C - RD1B Relay B - RD1A Main VT Primary 110V 220V Main VT Secondary 110V 110V Phase CT Primary 14A 7A Phase CT Secondary 1A 1A Group 1- Overcurrent Function IEC S Inverse IEC S Inverse I> Direction Non Directional Non Directional I>1 Current Set (Prim) 14A 7A I>1 TMS 0,025 0,05 Earth Fault 2 Function IEC S Inverse IEC S Inverse IN>1 Current 1A 1A IN>1 TMS 0,025 0,05 b. CƠi đt cho rle MiCOM P122 Configuration Settings Group Select Group 1 CT Ratio Line CT primary 10A Line CT Sec 1A Check phase rotation is ABC I>? Yes, I>1,0Tn Earth Fault 2 Function Ie> Yes Ie> 1,0Ien Delay Type IDMT IDMT IEC SI TMS 0,025 B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 9 2.4.2. Kim tra hot đng ca các bo v a. S đ ni dơy Tin hƠnh ni dơy theo s đ hình 1.3. Hình 1.3. S đ ni dơy cho thí nghim bo v quá dòng đin b. Trình t thí nghim Thí nghim vi các s c pha – pha (chc nng I>) 1. Ni đng h đm thi gian ct vƠo đim TP20 vƠ đt thi gian ti đa cho đng h lƠ 1,5 sec 2. Khoá các chc nng quá dòng ct nhanh ca rle D1A vƠ D1B. 3. M các máy ct: CB22, CB24, CB26. 4. óng các máy ct CB23 vƠ CB25. 5. Ni s đ to s c 3 pha ti đim TP20 vƠ đóng my ct to s c (gn v trí đng h đm thi gian). 6. Quan sát phn ng ca rle D1B (ti C) B môn H thng đin Phòng thí nghim mô phng H thng đin C1 – 116 10 7. Truy cp rle D1B vƠ ghi li các thông s: a. Chc nng bo v gì đã tác đng. b.  ln dòng đin s c. c. Thi gian tn ti s c. d. Thi gian lƠm vic ca rle. e. Thi gian tác đng ca máy ct. 8. Khoá tm thi rle D1B vƠ to s c nh bc 5. 9. Quan sát phn ng ca rle D1A (ti B). 10. Truy nhp rle D1A vƠ ghi li các thông s nh bc 7. 11. To s c ti TP17 12. Quan sát phn ng ca rle D1A. 13. Khoá tm thi rle D1A vƠ to s c mt ln na ti TP17 14. Quan sát phn ng ca rle GTB ti A. 15. Lp li các thao tác t bc 5 vi các dng s c ngn mch 2 pha, ghi li các thông s vƠ nêu nhn xét v thi gian tác đng cng nh s phơn cp thi gian lƠm vic gia các bo v trong trng hp nƠy có gì thay đi – S lƠm vic chn lc gia các bo v còn đc đm bo hay không? Thí nghim vi các s c pha – đt (chc nng I 0 >) 1. To s c 1 pha ti đim TP20 2. Quan sát phn ng ca rle D1B. 3. Truy cp rle D1B vƠ ghi li các thông s: a. Chc nng bo v gì đã tác đng. b.  ln dòng đin s c. c. Thi gian tn ti s c. d. Thi gian lƠm vic ca rle. e. Thi gian tác đng ca máy ct. 4. Khoá tm thi rle D1B vƠ to s c 1 pha ti TP20 5. Quan sát phn ng ca rle D1A. 6. Truy nhp rle D1A vƠ ghi li các thông s nh bc 3. 7. To s c ti TP17 8. Quan sát phn ng ca rle D1A. 9. Khoá tm thi rle D1A vƠ to s c mt ln na ti TP17 10. Quan sát phn ng ca rle GTB ti A. III. YÊU CU BÁO CÁO THệ NGHIM Báo cáo thí nghim phi bao gm nhng ni dung sau: [...]... Characteristic P Standard Inverse Factor kt, P 0.07s Min Trip Time 0.05 seconds 3.5 3.5.1 - pha và pha kháng 9,6 3.5.2 A- 29 116 B- kháng 3 C- I= Id*Inom/kama= 0,2*1A/0.6066 = 0,33A h R=11 R=22 10s 3.5.3 1 M 2 3 30 116 3 1 2 2.1 Z = Zdây + Z dây V ZR I V I ZR 31 116 L R mà so sánh (V/I-ZR) hay (ZF-ZR F R ZR F-ZR)=ZR bán kính ZR (Hình 17.2) R le kho cách dây 20 km V.T DR 80% Máy bi dòng X Máy bi i áp R le kho... Hình 2.11 Bên 2.12 REF Hình 2.12 22 116 2.2.6 sánh N trung tính IY Dòng hai phía kamNb=Inom.b/IrefNb và kamYb=Inom.Yb/IrefNb k 5; k max k min 3; kmin 0,5 dN amNb hãm, IRNb , IamYb amNb Id , N I ref 8.00 6.00 Vùng tác 05 1,0 4.00 m 2.00 Vùng không Id , N I ref 0,2 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 IR ,N I ref Hình 2.13 III 3 23 116 - - 3 24 116 Hình 2.14 3 các tính toán chính xác (Restricted Earth Fault Protecton) . qua khi tính toán dòng đin ngn mch.  đơy tng tr ca các phn t trong s đ ch có thƠnh phn cm kháng X, các thông s đã đc quy đi v cp đin áp 220 V. 2.2. Tính toán dòng đin khi. theo tính toán. Ví d thi gian tác đng theo tính toán là: 1) (TMS t 1) I I ( 14.0 t tt 02.0 kđ Khi đt TMS = 0,5 thì thi gian tác đng ch còn mt na so vi giá tr tính toán: t tđ =. Tính toán dòng đin khi xy ra các s c ngn mch Vic tính toán c th do sinh viên chun b trc khi thí nghim. Kt qu tính toán ghi trong Bng 1.1. Dng ngn mch Dòng đin s cp ca