Đồ án tính toán bảo vệ rơ le lưới 22kv ứng dụng phần mềm Etap

Đồ án tính toán bảo vệ rơ le lưới 22kv ứng dụng phần mềm Etap , thực hiện các tính toán thông thường cho rơ le tuy nhiên có ứng dụng phần mềm Etap để kiểm tra sự phối hợp làm việc của các bảo vệ trong hệ thống phân phối điện 22kV

Đồ án THIẾT KẾ ĐƯỜNG DÂY PHÂN PHỐI 22kV Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án ĐẦU ĐỀ Đề đặt thiết kế lưới phân phối, lựa chọn dây dẫn, tính tốn ngắn mạch phối hợp bảo vệ cho lưới phân phối 22kV Lưới phân phối Luận văn mạng hình tia, việc lựa chọn dây dẫn thực theo cách sau:  Đối với phát tuyến chính: Lựa chọn theo mật độ dòng kinh tế (kiểm tra lại theo điều kiện sụt áp)  Đối với nhánh: Lựa chọn theo độ sụt áp cho phép (∆Ucp% = 5%) Với : Tmax = Tmax,22kV = 3600h/năm Đồ án trình bày tính tốn bảo vệ lưới 22kV, nên sử dụng thông số công suất, thông số MBA 110/22 kV có sẵn trình bày mục 2.3 chương Để thuận lợi cho việc tính tốn Đồ án xét trường hợp hai máy cắt phân đoạn hai 110kV 22kV đóng Sơ đồ lưới phân phối 22kV, thơng số phát tuyến nhánh cho hình 1.1 bảng 1.1 Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án Hình 1.1 :Sơ đồ lưới phân phối 22KV Stt Đoạn 1-2 2-3 3-4 Khoảng cách 2 4-5 5-6 2-7 3-8 4-9 10 11 9-10 10-11 5-12 1.5 1.5 12 12-13 Bảng 1.1:Thông số mạng 22KV Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án CHƯƠNG I TÍNH TỐN CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI PHÂN PHỐI 22kV 1.1Lựa chọn dây dẫn cho phát tuyến Phát tuyến đoạn từ nút đến nút Đoạn đường dây lựa chọn theo phương pháp mật độ dòng kinh tế Fkt  I bt  m ax jkt I bt max : dòng điện làm việc cực đại Với Sbt,max=10MVA, Udm=22KV: I bt max =  Sbt ,max 3U dm  10MVA =262.43(A) * 22k Jkt – mật độ kinh tế dòng điện, phụ thuộc vào vật liệu dây dẫn thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax năm: Giả sử Tmax = Tmax,22kV = 3650h/năm Chọn dây dẫn thuộc loại Cáp nhôm lõi thép cách điện giấy bọc cao su với jkt = 1.4 A/mm2 (theo Quy phạm trang bị điện công nghiêp, năm 2008)  Fkt  I bt  m ax   jkt  Theo kết tính tốn trên, dây dẫn chọn có tiết diện gần với giá trị 187.45 mm2, nhiên để đảm bảo khả mở rộng công suất truyền tải dây dẫn ta chọn dây có tiết diện 240mm2 (AC240) Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án Bảng 1.2: Thông số dây AC240 Tiết diện tiêu chuẩn 240 Tiết diện (mm2) Nhơm Đồng 244 31.7 Đường kính(mm) Dây dẫn Lõi thép 21.6 7.2 Điện trở (Ω/km) 0.132 Dòng điện cho phép (A) 610 1.1.1Kiểm tra theo dòng điện cho phép lâu dài Dây dẫn chọn phải thỏa mãn: Icp*k1*k2*k3 ≥ Icb.max Trong đó:  K1 – hệ số điều chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh (0.88)  K2 – hệ số điều chỉnh phụ thuộc số dây song song (0.9)  K3 – hệ số phụ thuộc cách đặt dây dần (1) Suy ra:Icp*k1*k2*k3 = 610*0.88*0.9 = 483.12(A) Mà Icb,max = 262.43A Vậy AC240 thỏa mãn điều kiện theo dòng điện cho phép 1.1.2 Kiểm tra theo điều kiện sụt áp cho phép: Độ sụt áp dây dẫn tính đến cuối đường dây phải bé độ sụt áp cho phép: ∆U% < ∆Ucp% (5%) Thông số đường dây: r0 = 0.132 Ω/km x0  0.144 lg( Dtb )  0.016( / km) r Với Dtb = 1.2(Lưới 22kV)r = 10.8*10-3m (bán kính dây) xo  0.144 lg( 1.2 )  0.016  0.311( / km) 10.8*103 Bảng 1.3: Công suất tải phát tuyến chính(từ nút số đến nút số 6) Đoạn 1–2 2–3 3–4 4–5 5-6 Công suất (MVA) 10 Chiều dài (Km) 2 Với cos =0.8 Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án Sụt áp đoạn: U %  S * l *( r0 cos +x sin  ) PR  QX *100  *100 U dm U dm U %1  10*106 * 2*(0.132*0.8  0.311*0.6) *100  1.207% 220002 U % 23  *106 * 2*(0.132*0.8  0.351*0.6) *100  0.845% 220002 U %34  6*106 * 2*(0.132*0.8  0.311*0.6) *100  0.724% 220002 U % 45  3*106 * 4*(0.132*0.8  0.311*0.6) *100  0.724% 220002 U %56  1*106 * 2*(0.132*0.8  0.311*0.6) *100  0.121% 220002 Bảng 1.4: Kết sụt áp đoạn Đoạn 1–2 2–3 3–4 4–5 5-6 Công suất (MVA) 11 Chiều dài (Km) 2 Sụt áp ∆U% 1.207 0.845 0.724 0.724 0.121 Suy độ sụt áp tính đến cuối phát tuyến chính: ∆U1 –5% =  U %  1.207 + 0.845 + 0.724 + 0.724 + 0.121=3.621%< ∆Ucp%=5% Vậy dây AC240 thỏa mãn điều kiện sụt áp 1.2 Lựa chọn dây dẫn cho nhánh Lưới phân phối có nhánh với chiều dài sau: Nhánh – 13 – 11 – Chiều dài (km) 5 2-7 Sụt áp cho phép nhánh: ∆Ucp,5-13% = ∆Ucp% - ∆U1-5 = – (1.207 + 0.845 + 0.724 + 0.724) = 1.5% ∆Ucp,4- 11% = ∆Ucp% - ∆U1-4 = – (1.207 + 0.845+ 0.724) = 2.224% ∆Ucp,3- 8% = ∆Ucp% - ∆U1-3 = – (1.207 +0.845) = 2.948% ∆Ucp,2-7% = ∆Ucp% - ∆U1-2 = – 1.207 = 3.793% Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án Tính tốn đẳng trị cho nhánh: ***Khi gặp tải phân bố ta thay tải tập trung đường dây Các nhánh 4-11; 5-13 cần tính tốn đẳng trị lại sau: Nhánh 4-11: Ta quy phụ tải phân bố đoạn 8-9 (tại vị trí số 14), sau quy cuối nhánh S' S* 2.75 2.75  2*  1.1 5 Std4-11 = + 1.1 = 2.1 MVA  Nhánh 5-13: Ta quy tải nút 11về nút 12: S' S* 2.75  1*  10.8 5 Std5-13 = 0.8 + = 1.8 MVA Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án Hình 1.2: Sơ đồ tương đương lưới 22kV Kết đẳng trị, ta nhánh với tải tập trung với công suất 1.8MVA, 2.1MVA,1MVA Và 3MVA Việc lựa chọn tiết diện dây xác định dựa vào cơng thức tính độ sụt áp dây dẫn: U cp %  S * l *(r0 cos +x sin  ) PR  QX *100  dt *100 U dm U dm U cp %*U dm  r0 _ tinhtoan  xo *sin  100* Sdt * l  ( / km) cos Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án Với giá trị x0 chọn khoảng 0.35 – 0.4, ta lấy x0 = 0.35 Ω/km Dây dẫn chọn phải có: r0 < r0,tinh_tốn :Để đảm bảo có sụt áp không cho phép Icp > Ilv,max_nhánh :Để đảm bảo khả chịu dòng Nhánh Ilv,max (A) 2–7 78.73 3–8 26.24 – 11 55.11 - 13 47.24 1.2.1 Nhánh thứ : Đoạn 5-13 ro,tinhtoan ,513 1.5* 220002  0.35*0.6  100*1.8*10 *5  0.746() 0.8 r0 Ilv.max = 47.24 Thỏa Với dây AC50 cách bố trí dây chọn ( Dtb = 1.2m) điện kháng dây dẫn x0: x0  0.144lg( Dtb 1.2 )  0.016  0.144 lg( )  0.016  0.361( / km) r 4.8*103 Độ sụt áp dùng AC-50: U %513  1.8*106 *5*(0.65*0.8  0.361*0.6) *100  1.37% 220002 U %513 < U %cp ,513 Vậy AC-50 Thỏa điều kiện 1.2.2 Nhánh thứ hai : Đoạn 4-11 Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án 2.224 * 220002  0.35*0.6 100 * 2.1*10 *5 ro ,tinhtoan ,411   1.02() 0.8 r0 Ilv.max = 55.11 Thỏa Với dây AC-35 cách bố trí dây chọn ( Dtb = 1.2m) điện kháng dây dẫn x0: x0  0.144 lg( Dtb 1.2 )  0.016  0.144 lg( )  0.016  0.37( / km) r 4.2*103 Độ sụt áp dùng AC-35: U % 411  2.1*106 *5*(0.85*0.8  0.37 *0.6) *100  1.96% 220002 U %411 < U %cp ,411 Vậy AC-35 Thỏa điều kiện 1.2.3 Nhánh thứ ba : Đoạn 3-8 ro ,tinhtoan ,38 2.948 * 220002  0.35*0.6 100 *1*10 *3   5.68() 0.8 r0 Ilv.max = 26.24 Thỏa Nguyễn Văn Hào – 1510899 10 Đồ án 7.2 Cài đặt rơ le bảo vệ: 7.2.1 Rơ le đường dây phân phối: Rơ le bảo vệ mạch đường dây phân phối, mạch nhánh bảo vệ FCO 7.2.2 Cài đặt rơ le: Ta tính tốn thơng số cài đặt rơle chương Nhưng để xác ta sử dụng kết dòng ngắn mạch ETAP để cài đặt relay Nhờ có phần mềm ta thay đổi thông số kiểm tra cách dễ dàng Ta chọn Rơ le Siemen 7SJ511 bảo vệ cực đại bảo vệ cắt nhanh Chọn tỷ số biến dòng 500:1 -Dòng khởi động 51 Ilv,max=253.4(A) I kd  sc  K at K mm 1.2 *1.5* 253.4 I lv  max   456.12( A) K tv I kd tc  K sd I kd  sc 1* 456.12   0.91224( A) nBI K tv 500*1  Ikđ-tc=0.92 Inhạy= ∗ = 3.36 > 1.5(đạ ) -Sử dụng đặt tuyến very inverse time, thời gian cắt 0.5s Inm(3)=2493(A) tp=0.164 -Dòng khởi dộng 51 N Ikcb-max=(30%-60%)IdmBI Ikđ-tc=Ikđ-R=(40%-80%) IdmBI  Chọn Ikđ-tc=40% IdmBI=0.4  I0>=0.4In Dòng khởi động sơ cấp: Ikđ-sc= Ikđ-tc*nBI=0.4*500=200(A) Nguyễn Văn Hào – 1510899 71 Đồ án Ta thực cài đặt để thời gian tác động 51N chậm so với 51 t51N < t51 + ∆t => t0> = t> - ∆t I(1)= 1545(A) Với giá trị dòng ngắn mạch trên, thời gian tác động 51 mà ta vừa tính là: t  13.5 *0.164  0.94( s ) 1545 ( ) 1 500* 0.92 t0>=0.94-0.5=0.44(s) Vậy ta chỉnh đinh 51N với thời gian tác đông 0.44s, Chọn đặc tuyến Very Inverse (VI):  Tp=0.22 Độ nhạy:Knh= =5.6>1.5 (đạt) -Dòng khởi động 50 Ikd-sc=Kat*Inm-max=1.2*2493=2991.6 Ikd-tc= =5.9832 Chọn Ikd-tc=6 t=0.05 -Dòng khởi động 50N Ikd-sc=Kat*3I0,max=1.2*1545=1854(A) Ikd-tc= =3.708 Chọn Ikd-tc=3.71 t=0.02 Nguyễn Văn Hào – 1510899 72 Đồ án Hình7.7: Chỉnh định 50/51 ETAP Nguyễn Văn Hào – 1510899 73 Đồ án Hình7.8: Chỉnh định 50/51N ETAP Để đảm bảo tính chọn lọc thì: Khi có cố chạm pha: chức N bị khóa, chì tác động trước, sau đến lượt 51 - 50 Khi có số chạm đất: chì tác động đầu tiên, đến lượt 50N – 51N sau 50 – 51 Với phần mềm ETAP, ta cài đặt dòng khởi động lựa chọn đặc tính bảo vệ Nguyễn Văn Hào – 1510899 74 Đồ án nhờ vào việc thay đồi trị số Tp.Sau trình lựa chọn, ta thơng số cài đặt thích hợp sau: 7.2.3 Phối hợp bảo vệ Điều khiện phối hợp bảo vệ: Rơle với rơle: -Thời gian phối hợp 51 51N : 0.3-0.5s -Thời gian phối hợp 50 50N là: 0.02-0.06s Rơle với cầu chì: phối hợp rơ le cầu chì phải đảm bảo tính chọn lọc.Nghiawx có cố nahnhs cầu chì phải chắn đứt trước rơle Cầu chì với cầu chì:thời gian cắt tổng dây chì phía sau khơng lớn 75% thời gian nóng chảy cực tiểu dây chì phía trước.hệ số 75% sử dụng để bù cho cho yếu tố ảnh hưởng đến tính chọn lọc cầu chì phụ tải trước cố, nhiệt độ môi trường xung quanh,thời gian hồ quang yếu tố khác Ta chọn lại dây chì : Vị trí Icb (A) Loại dây chảy Phụ tải Nút Phụ tải Nút 12 Phụ tải Nút 13 Phụ tải Nút 11 45.93 45.93 45.93 45.93 25K 25K 25K 25K Phụ tải Nút 23.15 15K Phụ tải Nút 45.93 25K Phụ tải Nút 117.57 65K Bảng7.2: Kết lựa chọn dây chảy loại K cho phụ tải Nhánh Icb (kA) Loại dây chảy 73.48 110.22 36.74 110.22 65K 65K 65K 140K Bảng7.3 : Kết lựa chọn dây chảy loại K cho nhánh Nguyễn Văn Hào – 1510899 75 Đồ án Ta chỉnh định lại rơle Hình7.9: Chỉnh định phối hợp 50/51 ETAP Nguyễn Văn Hào – 1510899 76 Đồ án Hình 7.10: Chỉnh định phối hợp 50/51N ETAP Kiểm tra phối hợp bảo vệ có cố: Xét ngắn mạch xảy nhánh 1(bus12): Nguyễn Văn Hào – 1510899 77 Đồ án Ngắn mạch pha: Hình 7.11: Đặc tính phối hợp bảo vệ có ngắn mạch pha bus12 Nguyễn Văn Hào – 1510899 78 Đồ án Ngắn mạch pha: Hình 7.12: Đặc tính phối hợp bảo vệ có ngắn mạch pha bus12 Nguyễn Văn Hào – 1510899 79 Đồ án Ngắn mạch pha chạm đất: Hình 7.13: Đặc tính phối hợp bảo vệ có ngắn mạch pha chạm đất bus12 Nguyễn Văn Hào – 1510899 80 Đồ án Ngắn mạch pha chạm đất: Hình 7.14: Đặc tính phối hợp bảo vệ có ngắn mạch pha chạm đất bus12 Nguyễn Văn Hào – 1510899 81 Đồ án Xét ngắn mạch xảy nhánh 4(trước MBA phân phối): Ngắn mạch pha: Hình 7.15: Đặc tính phối hợp bảo vệ có ngắn mạch pha bus4 Nguyễn Văn Hào – 1510899 82 Đồ án Ngắn mạch pha: Hình 7.16: Đặc tính phối hợp bảo vệ có ngắn mạch pha bus4 Nguyễn Văn Hào – 1510899 83 Đồ án Ngắn mạch pha chạm đất: Hình 7.17: Đặc tính phối hợp bảo vệ có ngắn mạch pha chạm đất bus4 Nguyễn Văn Hào – 1510899 84 Đồ án Ngăn mạch pha chạm đất: Hình 7.18: Đặc tính phối hợp bảo vệ có ngắn mạch pha chạm đất bus4 Kết luận: Ta thấy kết phối hợp chấp nhận được, thời gian căt lớn phải chỉnh định phù hợp với cầu chì 140K, với cố pha dòng 3I0 nhỏ nhiều với dòng pha nên rơ le pha tác động trước Nguyễn Văn Hào – 1510899 85 ... tốn Đồ án xét trường hợp hai máy cắt phân đoạn hai 110kV 22kV đóng Sơ đồ lưới phân phối 22kV, thơng số phát tuyến nhánh cho hình 1.1 bảng 1.1 Nguyễn Văn Hào – 1510899 Đồ án Hình 1.1 :Sơ đồ lưới. .. điều kiện sụt áp)  Đối với nhánh: Lựa chọn theo độ sụt áp cho phép (∆Ucp% = 5%) Với : Tmax = Tmax ,22kV = 3600h/năm Đồ án trình bày tính tốn bảo vệ lưới 22kV, nên sử dụng thông số cơng suất, thơng... Hào – 1510899 ∆U% 1.207 0.845 0.724 0.724 0.121 12 Đồ án Bảng 1.7: Kết tính toán sụt áp nhánh Nhánh Nhánh1 (5-13) Nhánh2 (4-11) Nhánh3 (3-8) Nhánh4 (2-7) Loại dây AC50 Chiều Stt Spb dài(km) MVA