Tài liệu điện tử - BÙI THÚC MINH BV KHOANG CACH

Tài liệu điện tử - BÙI THÚC MINH BV KHOANG CACH tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về...

xdgdsgd 10/15/2014 BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG MỤC TIÊU Tính tốn ứng dụng bảo vệ khoảng cách, chọn giá trị cài đặt cho rơle MICOM họ P44X NỘI DUNG Trình bày sở lý thuyết bảo vệ khoảng cách Lĩnh vực ứng dụng bảo vệ khoảng cách Ứng dụng rờle số MICOM họ P44X Tính tốn ứng dụng Page zdsada xdgdsgd 10/15/2014 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Nguyên tắc hoạt động vùng bảo vệ Bảo vệ khoảng cách có phận đo khoảng cách, làm nhiệm vụ xác định tổng trở từ chỗ bảo vệ đến điểm ngắn mạch Thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ sau: t f( UR , R ) IR Tác động tổng trở rơle đo bé giá trị tổng trở chỉnh định bảo vệ ZR < Zcđ CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Để đảm bảo tác động chọn lọc ta dùng BVKC có hướng Thời gian phối hợp tác động ngắn mạch sau: t h Vùng I Vùng II Vùng III Hình 1: Đặc tính thời gian nhiều cấp bảo vệ khoảng cách Page zdsada xdgdsgd 10/15/2014 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Đường dây bảo vệ cấp dựa tổng trở đường dây MC5 MC3 MC1 MC2 Vùng I MC4 MC6 Vùng II Vùng III N 80% Vùng III T 100%+ 50% 20% hướng ngược 1.2*(100%+100%max) CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH A MC2 MC1 B MC3 N1 N2 C MC4 MC5 MC6 D t3III t1III t t1II t1I t 4II t 4III t5I t 4I t 2I t 4II t3II t3I t5II t6I t6II t6III Hình 3: Phối hợp thời gian bảo vệ khoảng cách Page zdsada xdgdsgd 10/15/2014 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Đặt tuyến khởi động bảo vệ khoảng cách  ZR    UR Z  rR2  x R2  IR Góc pha: tg R  xR rR Hình 4: Đồ thị vectơ áp dòng đưa vào cực phận khoảng cách Các rơle bảo vệ khoảng cách lấy dòng áp thứ cấp thơng qua máy biến đổi đo lường  Z RT   U N n  I *  RS  I * Z RS NU I nU RS CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Các đặc tính tổng trở khởi động Hình 7a: vơ hướng Hình 7bc: có hướng ZKĐ = kcos(ϕR + α) Page zdsada xdgdsgd 10/15/2014 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Sơ đồ bảo vệ khoảng cách CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Bộ phận khởi động dùng rờle dòng 3RI Bộ phận định hướng công suất dùng rờle 4RW Bộ phận đo khoảng cách từ chỗ nối bảo vệ đến điểm hư hỏng, thực rơle tổng trở dùng rờle dòng 5RZ, 6RZ Bộ phận tạo thời gian 8RGT, 10RT, 7RT Page zdsada xdgdsgd 10/15/2014 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Nhiệm vụ phận khởi động: • Khởi động bảo vệ vào thời điểm phát sinh hư hỏng • Kết hợp với phận khác làm bậc bảo vệ cuối Bộ phận khởi động thường thực nhờ rơle dòng cực đại rơle tổng trở cực tiểu Bộ phận khoảng cách: đo khoảng cách từ chổ nối bảo vệ đến điểm hư hỏng, thực rơle tổng trở Bộ phận tạo thời gian: tạo thời gian làm việc tương ứng với khoảng cách đến điểm hư hỏng, thực số rơle thời gian bảo vệ có đặc tính thời gian nhiều cấp Bộ phận định hướng công suất: để ngăn ngừa bảo vệ tác động hướng công suất ngắn mạch từ đường dây bảo vệ vào góp trạm, thực rơle định hướng công suất CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Sơ đồ nối rơle tổng trở vào áp dây hiệu dòng pha   U I bcaRbc  I acb ca R ab Page zdsada xdgdsgd 10/15/2014 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH + Khi ngắn mạch pha  ( 3) ZR   ( 3) UR  ( 3) IR   Z h + Khi ngắn mạch pha chạm đất  ( 2) ZR   ( 2) UR  ( 2)   Z h IR Ưu điểm: Đảm bảo tổng trở ZR giống tất dạng ngắn mạch nhiều pha điểm Nhược điểm: Phải dùng rơle tổng trở chống ngắn mạch nhiều pha điểm Để khắc phục, người ta dùng rơle tổng trở thiết bị tự động chuyển mạch áp dòng dạng ngắn mạch khác CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Sơ đồ nối rơle tổng trở vào áp pha dòng pha có bù thành phần thứ tự không - Sơ đồ bù dòng Page zdsada xdgdsgd 10/15/2014 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Tổng trở cực rơle 1RZ   Z h   U aR  I aR  3k I Trong  k  Z  Z1 3Z1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Sơ đồ sử dụng rơle tổng trở có chuyển mạch để tác động ngắn mạch nhiều pha Page zdsada xdgdsgd 10/15/2014 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Tổng trở tính tốn  ( 3) ZR  3.I ( 3) Z h    Z h ; I ( )  (2)  (2)  (2)  0.5*Uab 2I a Z1 h  ZRab  (2)  0.5* (2)  Z1 h Ia Ia Ưu điểm: sơ đồ tương đối đơn giản dùng rơle tổng trở Tuy nhiên sơ đồ hạn chế áp dụng chẳng hạn như: bảo vệ chống ngắn mạch nhiều pha đường dây ngắn Chọn tham số bảo vệ CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Page zdsada xdgdsgd 10/15/2014 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Bảo vệ vùng I:  I   Z kđ  k1 Z L1  k1 Z1 h Z1 tổng trở thứ tự thuận km đường dây h chiều dài từ nơi bảo vệ đến điểm ngắn mạch ZL1 tổng trở thứ tự thuận đường dây bảo vệ k1=0.8 0.9 (sai số TU, TI điện trở trạm trung gian) - Hệ số bù bảo vệ chạm đất dùng cho đường dây đơn  kc   Z L  Z L1  3Z L1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Bảo vệ vùng II: Tổng trở khởi động cấp II chọn theo điều kiện  II Z kđ     Z Z Z MBA  Z AB  0.5 * min( BC ; CD ; ) k pd k pd k pd Thời gian làm việc bảo vệ vùng II chọn sau: t II  t I  t Page zdsada 10 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Tại vị trí 2: k1  1400 Z AB  0.8 * * 40  56  k pd 800 k1  1800 Z BD  0.8 * *16  28.8  k pd 800 k1  2400 Z MBA  0.8 * *10.6  25.44  k pd 800 Chọn: k1  2400 Z MBA  0.8 * * 10.6  25.44  k pd 800  II Z kđ  0.85 * (24  25.44)  42  knh  42  1.75 24 So sánh hai trường hợp kết tính tốn có chênh lệch TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Vùng bảo vệ hình sau: Page zdsada 29 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG BẢO VỆ CẤP II TẠI VỊ TRÍ KHI XẢY RA NGẮN MẠCH TẠI CÁC NHÁNH CỊN LẠI, TÍNH THEO CƠNG THỨC GẦN ĐÚNG ZIIkđ3=ZBD + 0.5*min(ZAB/kpd1; ZBC/kpd2; ZMBA/kpd) Tại vị trí 3: Z AB 1400  40 *  93.3  k pd 600 Z BC 1600  24 *  64.0  k pd 600 Z MBA 2400  10.6 *  42.4  k pd 600 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG L1= 100km A B 1000A E1=110kV ZMBA = L2= 60km 60*0.4= 24 100*0.4= 40 10.5%*1102/120=10.6 C 800A 600A  40*0.4= 16 N 2*60MVA Tại vị trí 3: Page zdsada L3=40km D Z MBA 2400 Z BC 1400 1600 AB 10 40  93 30.4  24.6** 6442 600 Kkpdpdpd 21 600 30 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Chọn: Z MBA 2400  10.6 *  42.4  k pd 600  II Z kđ  16  0.5 * 42.4  37.2  k nh  37.2  2.23 16 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Vùng bảo vệ hình sau: L1= 100km A 1000A E1=110kV ZMBA = L2= 60km B 60*0.4= 24 100*0.4= 40 10.5%*1102/120=10.6 C 800A 600A  40*0.4= 16 N 2*60MVA Page zdsada L3=40km D 31 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG BẢO VỆ CẤP II TẠI VỊ TRÍ KHI XẢY RA NGẮN MẠCH TẠI CÁC NHÁNH CỊN LẠI, TÍNH THEO CƠNG THỨC TỔNG QT  II Z kđ k1  I k1  I k1   k11 ( Z BD  min( Z AC ; Z BC ; Z MBA )) k pd k pd k pd  Với : k1 = 0.85  0.9 hệ số phối hợp bảo vệ cấp I k11 = 0.8  hệ số tính đến sai số bảo vệ cấp II TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Tại vị trí 3: k1  1400 Z AB  0.8 * * 40  74.70  k pd 600 k1  1600 Z BC  0.8 * * 24  51.20  k pd 600 k1  2400 Z MBA  0.8 * *10.6  33.92  k pd 600 Chọn:  II k1  2400 Z MBA  0.8 * *10.6  33.92  k pd 600 42.43  2.65 16 So sánh hai trường hợp kết tính tốn có chênh lệch Z kđ  0.85 * (16  33.92)  42.43  Page zdsada knh  32 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Vùng bảo vệ hình sau: TÍNH TỐN ỨNG DỤNG BẢO VỆ CẤP III TẠI VỊ TRÍ A E1=110kV 1000A B C 800A 60*0.4= 24 600A 100*0.4= 40 ZMBA = 10.5%*1102/120=10.6  40*0.4= 16 N 2*60MVA L3=40km D Tại vị trí 1: ZIIIkđ1=1.2*(ZAB+max(ZBC/kpd2; ZBD/kpd3; ZMBA/kpd) Page zdsada 33 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Tại vị trí 1: Tại vị trí 1: Z BC 1600  24 *  38.4  k pd 1000 Z BD 1800  16 *  28.8  k pd 1000 Tại vị trí 1: Z MBA 2400  10.6 *  25.44  K pd 1000 Chọn: Z BC / k pd  38.4  ZIIIkđ1=1.2*(40 + 38.4)= 94.08  TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Vùng bảo vệ hình sau: L1= 100km A E1=110kV 1000A L2= 60km B 60*0.4= 24 600A 100*0.4= 40 ZMBA = 10.5%*1102/120=10.6  N 2*60MVA Page zdsada C 800A 40*0.4= 16 L3=40km D 34 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG BẢO VỆ CẤP III TẠI VỊ TRÍ Tại vị trí 2: ZIIIkđ2=1.2*(ZBC+max(ZAB/Kpd1; ZBD/Kpd3; ZMBA/kpd) Z AB 1400  40 *  70.0  k pd 800 Z BD 1800  16 *  36.0  k pd 800 Z MBA 2400  10.6 *  31.8  k pd 800 Chọn: Z AB / k pd  70.0  ZIIIkđ2=1.2*(24 + 70.0)= 112.8  TÍNH TỐN ỨNG DỤNG BẢO VỆ CẤP III TẠI VỊ TRÍ Tại vị trí 3: ZIIIkđ3=1.2*(ZBD+max(ZAB/kpd1; ZBC/kpd2; ZMBA/kpd) Z AB 1400  40 *  93.3  k pd 600 Z BC 1600  24 *  64.0  k pd 600 Z MBA 2400  10.6 *  42.4  k pd 600 Chọn: Z AB / k pd  93.3  ZIIIkđ3=1.2*(16 + 93.3)= 131.16  Page zdsada 35 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Bài 2: Cho sơ đồ hình sau B A D C 100 km 80 km 21 60 km 21 Điện áp hệ thống: 230 kV Tỉ số biến dòng TI: 1200/5 Tỉ số biến điện áp TU: 230000/115 Chiều dài đường dây (BC) cần bảo vệ: 100 km Tổng trở: Z1BC= 0.089+j0.476 = 0.48479.400 /km Tổng trở: Z0BC= 0.426+j1.576 = 1.63274.800 /km TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Tính tốn thông số cài đặt cho bảo vệ khoảng cách trạm B đoạn đường dây BC (Dùng rơle số MICOM họ P44X): Z I  0.8 *100 * 0.48479.40 * 1200 115 *  4.6579.40  230000 Giá trị cài đặt vùng I: 4.6579.40  Z II  (100  0.2 * 60) * 0.48479.4 * 1200 115 *  6.579.4  230000 Giá trị cài đặt vùng II: 6.5800  Page zdsada 36 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Z III  (100  60) * 1.2 * 0.48479.4 * 1200 115 *  11.15279.4  230000 Giá trị cài đặt vùng III: 11.152800  ZIV  0.2 * 4.6479.40  0.92879.40  Giá trị cài đặt vùng IV: 0.928800  Hệ số ảnh hưởng bù dư cố đất: KZ0 Z  Z1 (1.63274.80  0.48479.4 ) *100    0.79  6.50 3Z * 0.48479.4 100 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Thời gian cài đặt: - Thời gian tác động vùng 1: tI = 0.1 sec - Thời gian tác động vùng 2: tII = 0.5 sec - Thời gian tác động vùng 3: tIII = 3.5 sec - Thời gian tác động vùng 4: tIV = 4.5 sec Sau tính toán giá trị cài đặt, ta thành lập phiếu chỉnh định cho rơle khoảng cách MICOM P441 sau: - Rơle:MICOM P441 - TI: 1200/5 A - TU: 230000/115 kV - Tác động: Cắt MC Page zdsada 37 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Bảng trị số chỉnh định cho rơle khoảng cách số MICOM P441 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Bảng trị số chỉnh định cho rơle khoảng cách số MICOM P441 Tiếp theo Page zdsada 38 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Bài 3: Cho sơ đồ hình sau A B L1 E1=110kV Imax L2 C 21 T TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Cho sơ đồ bảng phương án sau Chọn BI, BU, tổng trở khởi động, thời gian làm việc bảo vệ khoảng cách cấp, chống ngắn mạch nhiều pha đặt vị trí máy cắt sơ đồ Biết Δt=0.5 sec, Zđd=0.4 Ω/km, UNT% = 10.5% Giải Page zdsada 39 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG PHƯƠNG ÁN 1: Ilvmax = 260 A; chọn nTI= 300/5; nTU=110000/100 Các tổng trở khởi động sơ cấp Tại vị trí 1: ZIkđ1sc = 0.85*ZL1 = 0.85*0.4*50 = 17 (Ω) Thời gian tác động : tI1 = sec ZIIkđ1sc = Zđd*L1 + 0.5*min (ZBC, ZT) ZBC = Zđd*L2 = 0.4*50 = 20 (Ω) ZT = UNT%*U2/Sđm =10.5%*[(110000)2/(40*106)]=31.76 (Ω) TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Vậy: ZIIkđ1sc= 0.4*50 + 0.5*20 = 30 (Ω) Độ nhạy cấp II đặt vị trí 1: kIInh = ZIIkđ1sc/(Zđd*L1) = 30/(0.4*50) = 1.5 Thời gian tác động: tII1 = tI1 +Δt = 0.5 sec ZIIIkđ1sc = 1.2*(Zđd*L1 + max{ZBC, ZT}) ZIIIkđ1sc = 1.2*(0.4*50 + max{20; 31.76}) = 62.11 (Ω) Thời gian tác động: tIII1= tII2 + Δt = max{tđd, tMBA} + Δt = 2.5 +0.5 = sec Page zdsada 40 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Tổng trở phụ tải làm việc cực đại: Z ptMAX  Z  UP 110000   244.26  3.I lv max 3.260 ZIIIkđ1sc< Zpt max = Zmin kIIInh = ZIIIkđ1sc/(Zđd*L1)= 62.11/(0.4*50)= 3.11 Tổng trở khởi động thứ cấp: Z kđđt  Z kđđs * n TI n TU nTI = 300/5 =60 nTU= 110 x 103/100 =1100 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Tại vị trí 1: 60  0.93  1100 60  30 *  1.636  1100 Z kđI 1tc  17 * Z kđII 1tc Z kđIII1tc  62.11 * 60  3.39  1100 Tính tốn tương tự cho phương án 2, vị trí Chọn nTI= 300/5; nTU=110000/100 Ta kết bảng sau: Page zdsada 41 xdgdsgd 10/15/2014 TÍNH TỐN ỨNG DỤNG BẢNG THỐNG KÊ KẾT QUẢ TÍNH TỐN TÍNH TỐN ỨNG DỤNG Các vùng bảo vệ ngắn mạch đoạn AB A B L1 Imax 21 E1=110kV L2 C T Vùng I Vùng II Page zdsada Vùng III 42 xdgdsgd 10/15/2014 TÀI LIỆU THAM KHẢO Network Protection & Automation Guide Protective relays- Application Guide SEL-421 Relay Protection and Automation System Instruction Manual Applications Handbook - Date Code 20080110 Bảo vệ rờle & tự động hoá hệ thống điện-Tác giả Nguyễn Hoàng Việt – NXB đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh Các tập tính tốn ngắn mạch bảo vệ rờle hệ thống điện – Tác giả Nguyễn Hoàng Việt – nhà XB đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh Bảo vệ rờle tự động hoá Đại học Bách khoa Đà Nẵng (Lưu hành nội bộ) Các tài liệu internet Page zdsada 43 ... khoảng cách - Sơ đồ bảo vệ phức tạp - Bảo vệ khoảng cách dùng loại rơle điện có nhiều rơle nhiều tiếp điểm - Các bảo vệ khoảng cách dùng bán dẫn, vi mạch phức tạp sơ đồ logic, có nhiều phần tử chức... HỌ P44X - Vùng 1: Luôn làm việc theo hướng thuận - Vùng 1X (vùng mở rộng) - Vùng 2, 3: làm việc theo hướng thuận, kích hoạt không - Vùng 4: làm việc theo hướng ngược (có thể chọn khơng), điện trở... bảo vệ: - Cấp 1: làm việc có hướng vơ hướng khố theo đặc tuyến thời gian độc lập phụ thuộc - Cấp 2: làm việc có hướng vơ hướng khố theo đặc tuyến thời gian độc lập Chức bảo vệ điện áp, điện áp