BTL bảo vệ (1)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ BÀI TẬP LỚN BẢO VỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN SVTH: NGUYỄN ĐÌNH KHƯƠNG Lớp: KTĐ-ĐT K41A Số thứ tự: GVHD: TS Ngơ Minh Khoa Bình Định, 11/2021 Đ ề bài: Cho sơ đồ lưới điện 220 kV hình vẽ sau Cơng suất ngắn mạch A hệ thống Sk.HT = 2140 MVA; hệ số tin cậy ktc = 1,2; hệ số mở máy trung bình kmm = 1,5; khoảng cách trung bình dây dẫn a = m Tốc đợ gió lớn mơi trường xung quanh v = 25 m/s, thời gian tác động bảo vệ nhanh t1 = 0,04 s, phân cấp thời gian bảo vệ Δt = 0,5s B BV2 220 kV HT A BV1 LBC BV3 LBD BV4 LBE C B1 110 kV D B2 110 kV E B3 110 kV LAB Sk.HT Số liệu đoạn dây máy biến áp cho bảng sau: Đoạn dây AB BC BD L (km) 100 50 60 BE 70 Dây dẫn ACY.450 ACY.240 ACY.240 ACY.300 r0 (Ω/km) 0,06 0,12 0,12 0,1 x0 (Ω/km) 0,42 0,424 0,424 0,43 Máy biến áp TДГ.40000/220 TДГ.60000/220 TДГ.70000/220 Hãy tính tốn bảo vệ rơle đặt tại vị trí BV1, BV2, BV3, BV4 sơ đồ lưới điện theo u cầu: Tính tốn dịng điện làm việc cực đại qua bảo vệ ? Tính tốn dịng điện ngắn mạch pha tại B, C, D E ? Tính tốn bảo vệ dịng điện cực đại bảo vệ ? Tính tốn bảo vệ cắt nhanh bảo vệ ? Tính tốn bảo vệ khoảng cách bảo vệ ? Tính tốn bảo vệ so lệch máy biến áp 220/110 kV ? Sử dụng phần mềm Etap 16.0 thiết lập sơ đồ hệ thống điện mô chức bảo vệ ? Bài làm: Tính tốn dịng điện làm việc cực đại qua bảo vệ: Dòng làm việc cực đại qua bảo vệ 2:  104, 97 A IBV2  S 40000 B1 3.U  220 Dòng làm việc cực đại qua bảo vệ 3:  157, 46 A IBV3  S 60000 B  3.U 220 Dòng làm việc cực đại qua bảo vệ 4:  183, 70 A IBV4  S 70000 B3 3.U  220 Dòng làm việc cực đại qua bảo vệ : IBV1  IBV  IBV  IBV  104,97 157, 46 183, 70  446,13 A Tính tốn dịng ngắn mạch pha B,C,D E: Xác định điện trở đoạn đường dây AB: RA B XA B  lo  100.0, 06  6 ro.AB  100.0, 42  42  lo xo.AB ZAB  R2AB X 2AB  62  422  42, 43 Xác định điện trở đoạn đường dây BC: RBC  50.0,12  6  lo XBC ro.AB  50.0, 424  21, 2  lo xo.AB ZBC  R2BC X 2BC  62  21, 22  22, 03 Xác định điện trở đoạn đường dây BD: RBD  lo  60.0,12  7, 2 XBD ro.BD  60.0, 424  25, 44  lo xo.BD ZBD  R2BD X 2BD  7, 22  25, 442  26, 44 Xác định điện trở đoạn đường dây BE: RBE  70.0,1  7  lo XBE ro.BE  70.0, 43  30,1  lo xo.BE ZBE  R2BE X 2BE  72  30,12  30, 9 Tổng trở hệ thống: X HT  Sk HT U2  2202 2140  22, 62 Tổng trở ngắn mạch tính đến B: ZkB  R2AB ( X HT X AB )2  62  (22, 62  42)2  64,89 Dòng ngắn mạch pha tại điểm B: I (3) k.B  U 3ZkB 220  3.64,89  1, 96kA  1960A Tổng trở ngắn mạch tính đến C: ZkC   R)2  (62 X  21, X2HTABBC X )2 (6  (R 6)2 ABBC  (22,  42)2  86, 65 Dòng ngắn mạch pha tại điểm C: I U  3ZkB (3) k C 22065  1, 465kA  1465A 3.86,  Tổng trở ngắn mạch tính đến D: ZkD   R)2 (22, ( X 62  25, XHTABBD (6  (R 7, ABBD 2)2 44 X42)2)2 91, 02 Dòng ngắn mạch pha tại điểm D: I (3) k.D  U 3ZkD 220  3.91, 02  1, 395kA  1395A Tổng trở ngắn mạch tính đến E: ZkE   R  )2  (62X  30,1 XHTABBE X )2 (6 (R 7)2 ABBE (22, 42)2  95, 6 Dòng ngắn mạch pha tại điểm E: (3) IU  k.E 220  3ZkE  1, 328kA  1328A 3.95, Tính tốn bảo vệ dịng điện cực đại bảo vệ: Đối với BV1: Chọn máy biến dịng có : IIBI  450 A, In  A Ta có : ni  450  90A Dịng khởi đợng rơle BV1: IkdR1  k tc k n ksd kmm IlvM  0, 98.90 1, 5.4 13  1.1, 46, 9,1A tv IdR1  9, A i Chọn dòng đặt rơle:  IdR1.ni I  9, 2.90  828A kdBV Dòng khởi động thực tế bảo ksd vệ: (3) 0,87.1960 Ik Ik(2) 0,87.I k Độ nhạy BV: knh      2, 06  1, IkdBV IkdBV IkdBV 828 Vậy bảo vệ đáp ứng đợ nhạy cần thiết Kiểm tra máy biến dịng theo điều kiện làm việc cuộn cắt I  0, 05.I (3)  0, 05.1960  98  I cc k IBI  450 A Như máy biến dòng chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho cuộn cắt  Đối với BV2: Chọn máy biến dịng có : IIBI  150 A In  A , Ta có : ni  150  30 A Dịng khởi đợng rơle BV2: IkdR2 1, ktc  k ksd kmm IlvM  0, 98.30 1.1, 5.104, 97  6, 42 A n tv i Chọn dòng đặt rơle: IdR1  6, 5A  IdR1.ni I Dịng khởi đợng thực tế bảo vệ: kdBV 0,87.I (3) Độ nhạy BV: I I (2)  6, 5.30 ksd 0,87.1465  195A knh  k  k    k 6, 53  1, IkdBV IkdBV IkdBV 195 Vậy bảo vệ đáp ứng độ nhạy cần thiết Kiểm tra máy biến dịng theo điều kiện làm việc c̣n cắt I  0, 05.I (3)  0, 05.1465  73, 25  I  150 A cc k IBI Như máy biến dòng chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho cuộn cắt  Đối với BV3: Chọn máy biến dịng có : IIBI  200A In  A , 200 Ta có : ni3   40 A Dịng khởi động rơle BV3: IkdR3 k  k tc ksd kmm n IlvM tv i  IdR3 Chọn dòng đặt rơle: 1, 0, 98.40 1.1, 5.157, 46  7, 23A  7, 3A  IdR3.ni I Dòng khởi động thực tế bảo vệ: I (2) I Độ nhạy BV: knh  k IkdBV kdBV  k IkdBV  ksd 0,87.I (3) k IkdBV  7, 3.40   292 A 0,87.1395 292  4,15  1, Vậy bảo vệ đáp ứng độ nhạy cần thiết Kiểm tra máy biến dòng theo điều kiện làm việc cuộn cắt I  0, 05.I (3)  0, 05.1395  69, 75  I cc k IBI  150 A Như máy biến dòng chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho c̣n cắt  Đối với BV4: Chọn máy biến dịng có : IIBI  200A In  A , Ta có : ni  200  40 A Dịng khởi đợng rơle BV4: IkdR4 ktc  k ksd kmm n IlvM tv  1, 1.1, 5.183, 70  8, 43A 0, 98.40 i IdR  ni IdR1  8,5A Chọn dòng đặt rơle: I Dịng khởi đợng thực tế bảo vệ: I (2) I Độ nhạy BV: knh  k IkdBV kdBV  k IkdBV  8, 5.40 ksd 0,87.I (3) k IkdBV    340 A 0,87.1328 340  3, 39  1, Vậy bảo vệ đáp ứng độ nhạy cần thiết Kiểm tra máy biến dịng theo điều kiện làm việc c̣n cắt I  0, 05.I (3)  0, 05.1328  66,  I cc k IBI  200 A Như máy biến dòng chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho c̣n cắt 4 Tính toán bảo vệ cắt nhanh cho bảo vệ:  Đối với BV1: Chọn máy biến dịng có : IIBI  450 In  A A, Ta có : ni  450  90A Dòng khởi động rơle cắt nhanh BV1: IkdCNR1  k tc ni k sd Chọn dòng đặt rơle: (3) k  1, 1.1960  26,13A 90 IdRCN1  26, 2A Dịng khởi đợng thực tế bảo vệ cắt nhanh I n : IkdBVCN1  dRCN1 i 26, 2.90 2358A   ksd I (2) I Độ nhạy BV: k  nh k IkdBV  k IkdBV  0,87.I (3) k IkdBVCN1  0,87.1960 2358  0, 72 Để đạt độ nhạy cần thiết BVCN tác đợng với dịng ngắn mạch Ik  2.IkdCN  2.2358  4716A Tỷ lệ vùng cắt nhanh 100 E m%  Z ( 3.IkdCN  X ht ) 100 ( 42, 43 d  220  22, 62)  71, 26%  30% 3.2, 403 Như bảo vệ đảm bảo yêu cầu Kiểm tra máy biến dịng theo điều kiện làm việc c̣n cắt I  0, 05.I (3)  0, 05.1960  98  I cc k IBI  450 A Như máy biến dòng chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho cuộn cắt  Đối với BV2: Chọn máy biến dịng có : IIBI  150 A In  A , Ta có : ni  150  30 A Dòng khởi động rơle cắt nhanh BV2: IkdCNR2 ksd  ktc (3) k  ni 1, 30 1.1465  58, A IdRCN  58, 7A Chọn dòng đặt rơle: IkdBVCN Dịng khởi đợng thực tế bảo vệ cắt nhanh : Độ nhạy BV: k  nh I k IkdBV  I (2) k IkdBV  0,87.I (3) k IkdBVCN  IdRCN  ni ksd 0,87.1465 1761  58, 7.30  1761A  0, 72 Để đạt độ nhạy cần thiết BVCN tác đợng với dịng ngắn mạch Ik  2.IkdCN  2.1761  3522A Tỷ lệ vùng cắt nhanh 100 m%  E Zd ( 3.IkdCN ( X ht ))  XAB  100 220 22, 03( 3.1761  (22, 62  42))  34%  30% Như bảo vệ đảm bảo yêu cầu Kiểm tra máy biến dịng theo điều kiện làm việc c̣n cắt I  0, 05.I (3)  0, 05.1465  73, 25  I cc k IBI  150 A Như máy biến dòng chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho cuộn cắt  Đối với BV3: Chọn máy biến dịng có : IIBI  200A , In  A Ta có : ni3  200  40 A Dòng khởi động rơle cắt nhanh BV3:  I kdCNR3 ktc k I (3)  ni Chọn dòng đặt rơle: sd k 1, 1.1395  41,85A 40 IdRCN  41,9A Dịng khởi đợng thực tế bảo vệ cắt nhanh I : IkdBVCN .n dRCN i ksd I (2) I Độ nhạy BV: k  nh k IkdBV  k IkdBV  0,87.I (3) k IkdBVCN  0,87.1395 1676  41, 9.40  1676 A  0, 72 Để đạt độ nhạy cần thiết BVCN tác đợng với dịng ngắn mạch Ik  2.IkdCN  2.1676  3352A Tỷ lệ vùng cắt nhanh 100 m%  E Zd ( X ( 3.IkdCN ht ))  XAB   (22, 62  42))  42, 05%  30% 100 220 26, 44( 3.1, 676 Như bảo vệ đảm bảo yêu cầu Kiểm tra máy biến dòng theo điều kiện làm việc cuộn cắt I  0, 05.I (3)  0, 05.1395  69, 75  I cc k IBI  150 A Như máy biến dòng chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho c̣n cắt  Đối với BV4: Chọn máy biến dịng có : IIBI  200A , In  A Ta có : ni3  200  40 A Dịng khởi đợng rơle cắt nhanh BV4:  I kdCNR3 ktc k I (3)  ni Chọn dòng đặt rơle: sd k 1, 1.1328  39,84A 40 IdRCN  39,9A Dịng khởi đợng thực tế bảo vệ cắt nhanh IdRCN : IkdBVCN  ni ksd I (2) I Độ nhạy BV: k  nh k IkdBV  k IkdBV  0,87.I (3) k IkdBVCN  0,87.1328 1596  39, 9.40  1596 A  0, 72 Để đạt độ nhạy cần thiết BVCN tác động với dòng ngắn mạch Ik  2.IkdCN  2.1596  3192A Tỷ lệ vùng cắt nhanh 100 ( m%  ( 3.IkdCN X E Zd ht  XAB ))  100 220  (22, 62  42))  48, 42%  30% 30, 9( 3.1, 596 Như bảo vệ đảm bảo yêu cầu Kiểm tra máy biến dòng theo điều kiện làm việc cuộn cắt I  0, 05.I (3)  0, 05.1328  66,  I cc k IBI  200 A Như máy biến dòng chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho c̣n cắt Tính tốn bảo vệ khoảng cách bảo vệ: Từ kết tính tên ta có:  Đối với BV1  Vùng I BA1 Điện trở độ đường dây AB 28700(a  v.tk ) 28700(7  25.0, 04)   5, 64 I k1,4.B 19601,4 RqdAB  Tổng trở khởi đợng vùng I BVI có xét đến điện trở độ  k (Z ZI BVI I AB  0, 5.R qdAB )  0,8.(42, 43  0, 5.5, 64)  36, 2 Tổng trở khởi động rơle Z I I Z R.I n i BVI  1, 48  36, 90 nu 2200 I Ta chọn tổng trở đặt rơle Z dBVI  1, 4 Tổng trở khởi động thực tế BV khoảng cách vùng I ZI ZI kdBVI dBVI nu  1, ni 2200  34, 2 90 Độ nhạy BV khoảng cách vùng I knh  ZAB  42, 43  1, 24 I 34, Z kdBV I  Vùng II BA1 Trong số đoạn dây phía sau đoạn AB đoạn BC,BD,BE đoạn BC có gí trị tổng trở nhỏ tổng trở khởi động vùng II BVI là: Z II  k (Z 5.R BV  k (Z AB RqdBC   0, BC qdBC ))  0,8.(42, 43  0,8.(22, 03  0, 5.8, 61))  50,89 28700(a  v.tk ) 28700(7  28.0, 04)   8, 61 I k1,4.C 14651,4 Tổng trở khởi động rơle Z II  II Z n i R.I BVII 90  2, 08  50,89 nu 2200 Ta chọn tổng trở đặt rơle Z II  2 dBVI Tổng trở khởi động thực tế BV khoảng cách vùng II  II Z Z II kdBVI  .nu dBVI ni 2200  48,89 90 Thời gian tác động BV vùng II t2  t1  t  0, 04  0,5  0,54s  Đối với BV2  Vùng I BA2 Điện trở độ đường dây BC RqdBC  28700(a  v.tk ) 28700(7  25.0, 04)   8, 48 I k1,4.C 14651,4 Tổng trở khởi đợng vùng I BV2 có xét đến điện trở độ Z I  k (Z 5.R BV I  0, BC qdBC )  0,8.(22, 03  0, 5.8, 61)  21, 06 Tổng trở khởi động rơle I Z R.2  I BV  21, ni 06 .n u 30 2200  0, 287 I Ta chọn tổng trở đặt rơle Z dBV  0, 2 Tổng trở khởi động thực tế BV khoảng cách vùng I I Z kdBV  I dBV n u  0, 2200 30  14, 67 ni Độ nhạy BV khoảng cách vùng I knh  ZBC 22, 03   1, 501 I Z kdBV 14, 67 Thời gian tác động BV vùng II t2  t1  t  0, 04  0,5  0,54s  Đối với BV3  Vùng I BA3 Điện trở độ đường dây BD 28700(a  v.tk ) 28700(7  25.0, 04)   9, 09 1,4 I k.D 13951,4 RqdBD  Tổng trở khởi động vùng I BV3 có xét đến điện trở q đợ Z I  k (Z 5.R BV I  0, )  0,8.(26, 44  0, 5.9, 09)  24, 788 BD qdBD Tổng trở khởi động rơle Z I R.3  I BV  24, ni 788 .n u 40 2200  0, 45 Ta chọn tổng trở đặt rơle Z I  0, 4 dBV Tổng trở khởi động thực tế BV khoảng cách vùng I I Z kdBV I dBV   0, .n u ni 2200  22 40 Độ nhạy BV khoảng cách vùng I ZBD 26, 44   1, 201 I knh  Z kdBV 22 Thời gian tác động BV vùng II t2  t1  t  0, 04  0,5  0,54s  Đối với BV4  Vùng I BA4 Điện trở độ đường dây BE RqdBE  28700(a  v.tk ) 28700(7  25.0, 04)   9, 74 I k1,4.E 13281,4 Tổng trở khởi đợng vùng I BV4 có xét đến điện trở độ Z I  k (Z 5.R BV I  0, BE qdBE )  0,8.(30,  0, 5.9, 74)  28, 616 Tổng trở khởi động rơle Z I R.4  I BV  28, ni 616 .n 40 2200 u  0, 52 Ta chọn tổng trở đặt rơle Z I  0, 5 dBV Tổng trở khởi động thực tế BV khoảng cách vùng I I Z kdBV I dBV   0, .n u 2200 40  27, 5 ni Độ nhạy BV khoảng cách vùng I knh  ZBE 26, 44   0, 96 I Z kdBV 27, Thời gian tác động BV vùng II t2  t1  t  0, 04  0,5  0,54s Tính tốn bảo vệ so lệch máy biến áp 220/110 kV:  Giả sử tổ đấu dây máy biến áp Y/  Đối với MBA B1: Dòng điện định mức hai phía MBA B1 In1  Sn  40000  104, 97 A 3.Un1 3.220 In2  S 40000 3.Un2  3.110  209, 94 A n Chọn n  200 i1  40 ; n  i2 250  50 Giá trị dòng điện thứ cấp hai phía máy biến áp thực tế I2 I  In1.ksd 104, 97  4, 54 ni1  A; 40 In2 209, 94.1 I2  ksd   4, 20 A 50 II ni Sai số chênh lệch dịng điện phía thứ cấp: 4, 54  4, 20 4, 54 s2i  I2 I  I2 II I21   0, 07 Xác định dịng điện khơng cân bằng: IkcbMax  (ka kcl si  Udc  s2i )IkMaxng  (1.1.0,1 0,1 0, 07).1465  395, 55 A Dịng điện khởi đợng BV2: Ikd  ktc IkcbMax 1, 2.395,55  474, 66A Dòng điện khởi đợng rơle: Chọn dịng đặt rơle IkdR  Ikd ksd 474, 66.1 ni1   11,86 A 40 IdR  9,5A Dịng khởi đợng thực tế BV so lệch I n 11,86.40 I kdSL  dR i1   474, A ksd Độ nhạy BV2 0,87.1465 0,87.I (3) I knh  k IkdSL  k IkdS  474,  2, 68  L  Đối với MBA B2: Dòng điện định mức hai phía MBA B2 In1  Sn  60000  157, 46 A 3.Un1 3.220 In2  S 60000 3.Un2  3.110  314, 92 A n Chọn n  350 i1  70 ; n  400 i2  80 Giá trị dòng điện thứ cấp hai phía máy biến áp thực tế I2 I  In1.ksd 157, 46  3,89 ni1  A; 70 In2 314, 92.1 I2  ksd   3, 93A 80 II ni Sai số chênh lệch dịng điện phía thứ cấp: s2i  I2 I  I2 II I21  3,89  3, 93 3,89  0, 01 Xác định dòng điện không cân bằng: IkcbMax  (ka kcl si  Udc  s2i )IkMaxng  (1.1.0,1 0,1 0, 01).1395  292, 95 A Dịng điện khởi đợng BV3: Ikd  ktc IkcbMax  1, 2.292,95  351,54A Dòng điện khởi đợng rơle: Chọn dịng đặt rơle Ikd IkdR  ksd ni1  351, 54.1  5, 02 A 70 IdR  5,1A Dịng khởi đợng thực tế BV3 so lệch I n 5,1.70 I kdSL  dR i1  357 A  ksd Độ nhạy BV 0,87.1395 I knh  0,87.I k IkdSL  (3) k  IkdSL  3, 39  357  Đối với MBA B3: Dòng điện định mức hai phía MBA B3 In1  Sn  70000  183, 70 A 3.Un1 3.220 In2  S 70000 3.Un2  3.110  367, 40 A n Chọn n  350 i1  70 ; n  400 i2  80 Giá trị dòng điện thứ cấp hai phía máy biến áp thực tế I2 I In2 In1.ksd  183,  4, 55A 367, 4.1 I2   n ksd  i1 80  4, 59 A II ; ni 70 Sai số chênh lệch dịng điện phía thứ cấp: s2i  I2 I  I2 II I21  4, 55  4, 59 4, 55  0, 008 Xác định dịng điện khơng cân bằng: IkcbMax  (ka kcl si  Udc  s2i )IkMaxng  (1.1.0,1 0,1 0, 008).1328  276, 22 A Dịng điện khởi đợng BV4: Dịng điện khởi đợng rơle: Chọn dịng đặt rơle Ikd  ktc IkcbMax 1, 2.276, 22  331, 46A Ikd IkdR  ksd ni1 IdR  4,8A Dòng khởi động thực tế BV4 so lệch I n 4,8.70 I kdSL  dR i1  336 A  ksd Độ nhạy BV I 0,87.I (3)  331, 46.1  4, A 70 0,87.13 28 knh  k IkdSL  k IkdS L   3, 43  18 ... tại B, C, D E ? Tính tốn bảo vệ dịng điện cực đại bảo vệ ? Tính tốn bảo vệ cắt nhanh bảo vệ ? Tính tốn bảo vệ khoảng cách bảo vệ ? Tính tốn bảo vệ so lệch máy biến áp 220/110 kV ? Sử dụng phần... mô chức bảo vệ ? Bài làm: Tính tốn dịng điện làm việc cực đại qua bảo vệ: Dòng làm việc cực đại qua bảo vệ 2:  104, 97 A IBV2  S 40000 B1 3.U  220 Dòng làm việc cực đại qua bảo vệ 3:  157,... tốn bảo vệ rơle đặt tại vị trí BV1, BV2, BV3, BV4 sơ đồ lưới điện theo u cầu: Tính tốn dịng điện làm việc cực đại qua bảo vệ ? Tính tốn dịng điện ngắn mạch pha tại B, C, D E ? Tính tốn bảo vệ