Role Bai Tap Dai Mau

Bài tập dài bảo vệ RƠ-LE----------------------------------------------------------------------------------------------------

I. ĐẦU ĐỀ Tính toán bảo vệ cắt nhanh ,quá dòng điện và quá dòng thứ tự không cho đường dây cung cấp điện hình tia.

II. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

1. Hệ thốngSNmax = 1500 MVASNmin = 0,8 *SNmax = 0.8*1500=1200 MVAXoH = 0.9 X1H

2. Máy biến ápS = 2*10 MVAU1/U2 = 115/24 Kv ,Uk%= 12.5%

3. Đường dây

Đường dây Loại dây dẫn Chiều dài Z1(Ω/km) Z0(Ω/km)D1 AC-75 20 0,36+j0,41 0,56+j1,02D2 AC-100 15 0,27+j0.39 0,48+j0,98

4.Phụ tảiP1= 2 MW ,cosφ1 = 0.8 ,tpt1= 0.5 sP2 = 4 MW , cosφ2 = 0.85 ,tpt2 = 0.75 s

5. Đặc tính thời gian của Rơ le

(2.1)

III. NỘI DUNG TÍNH TOÁN 1. Chọn tỷ số biến đổi của các máy biến dòng điện BI1,BI2 dùng cho bảo vệ đường dây D1 và D2Tỷ số biến đổi của các máy biến dòng được chọn theo công thức :

(3.1)

Chọn Itdd = 1 ADòng Isdd được chọn theo công thức Isdd = Ilvmax = kqt*Ipt (3.2)Trong đó kqt = 1,4Chọn tỷ số biến của BI2

Tính dòng điện phụ tải

----------------------------------------------------------------------------------------------------Printed by Thành The Kid

1


Ilvmax2 = 1,4*113,2 = 158,49 ANhư vậy ta chọn Isdd = 200 AVậy nI2 = 200 Chọn tỷ số biến của BI1

Ta có

Vậy Ilvmax1 = 1,4*173,34=242,68 ATa chọn Isdd1 = 250 A Vậy tỷ số biến của BI1 là : nI1 = 250

2. Tính ngắn mạch phục vụ bảo vệ Rơ le

a) Thông số Chọn hệ đơn vị tương đối cơ bản

Scb = 10 MVA Ucbi = Utbi

Hệ thống

(3.3)

Tính trong chế độ phụ tải cực đại+ SN = SNmax = 1500 MVA+ Hai máy biến áp làm việc song songTa có

X2 ht* = X1 ht * = 0,0067X0ht* =0,9 * 0,0067=0,00603

Tính trong chế độ phụ tải min+ SNmin = 1200 MVA+ Một máy biến áp làm việc

X2 ht* = X1 ht * = 0,0083X0ht* =0,9 * 0,0083=0,00747

Máy biến áp


2


Đường dâyD1:

Đường dây D2

`

Chọn vị trí các điểm tính ngắn mạchTa chia mỗi đoạn đường dây thành 4 đoạn bằng nhau .Ta cần tính dòng ngắn mạch tại 9 điểm như hình vẽ sau:

Xd10.0355

Xht0.0067

Xd20.0255

Xd20.0255

Xd20.0255

Xd20.0255

Xd10.0355

Xd10.0355

Xd10.0355

Xb0.125

Xb0.125

Edt1

Đoạn đường dây D1:Ngắn mạch tại N1 :

XN1∑ = Xht + 0.5*Xb .Với Xht = 0.0067X0N1 = X0ht + Xb .Với X0ht = 0,006Ngắn mạch từ N2 đến N5XN2 = XN1 +1/4 Xd1

X0N2 =X 0N1 +1/4 X0d1

Tổng quát :XNi+1 = XNi + ¼ Xd1

X0Ni+1 = X0Ni + ¼ X0d1

Với Xd1 = 0.142 X0d1 = 0.354Ngắn mạch tại các điểm trên đoạn đường dây D2(Từ N6 đến N9)Tại N6:XN6 = XN5 +1/4 Xd2

X0N6 =X 0N5 +1/4 X0d5

Tương tự cho các điểm ngắn mạch từ N6 đến N9XNi+1 = XNi + ¼ Xd2


3

Bài tập dài bảo vệ RƠ-LE----------------------------------------------------------------------------------------------------X0Ni+1 = X0Ni + ¼ X0d2

Với Xd2 = 0.102 X0d2 = 0.255 Tính toán ngắn mạch cho từng điểm ngắn mạch Tính trong chế độ cực đạiSơ đồ thay thế và thông số của các phần tử được cho trên sơ đồ sau đây

Xd10.0355

Xht0.0067

Xd20.0255

Xd20.0255

Xd20.0255

Xd20.0255

Xd10.0355

Xd10.0355

Xd10.0355

Xb0.125

Xb0.125

Edt1

Trong chế độ cực đại các thông số được chọn như đã trình bày ở phần trênCác dạng ngắn mạch cần tính

Ngắn mạch 3 pha đối xứng Ngắn mạch 1 pha Ngắn mạch hai pha chạm đấtXét chế độ ngắn mạch không đối xứngĐể tính toán chế độ ngắn mạch không đối xứng ta sử dụng phương pháp các thành phần đối xứng.Điện áp và dòng điện được chia thành 3 thành phần:thành phần thứ tự thuận,thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không.Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch đều có tính theo công thức :

(3.4)

Trong đó X(n)∆ là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n

Trị số dòng điện ngắn mạch tổng hợp tại các pha có thể tính theo công thức: (3.5)

Ta có bảng tóm tắt sau:Dạng ngắn mạch n X∆

(n) m(n)

N(1) 1 X2∑ + X0∑ 3N(2) 2 X2∑

N(1,1) 1,1 X2∑ // X0∑

N(3) 3 0 1


4


Tính ngắn mạch tại điểm N1 Ngắn mạch 3 pha đối xứngX1 = 0,0067+ 0,125/2 =0,0692Trong hệ đơn vị tương đối

Trong hệ đơn vị có tên

Ngắn mạch 1 phaX2∑

(1) = 0,0067+0,125/2 = 0,0692X0∑

(1) = 0,006+0,125/2 =0,0685X∆

(1) = 0,0692+ 0,0685 = 0,1377

Dòng điện ngắn mạch tổng hợp

Tính trong hệ đơn vị có tên

Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:IN0*

(1) = IN1*(1) = 4,833

Trong hệ đơn vị có tên:

Ngắn mạch 2 pha chạm đất

Tính trong hệ đơn vị tương đối

Dòng điện ngắn mạch thứ tự không trong hệ đơn vị tương đối được tính theo công thức


5





Xét ngắn mạch tại điểm N5

Ngắn mạch 3 pha đối xứngX1∑ = 0,0067+ 0,125/2+0.142 =0.2112Trong hệ đơn vị tương đối



(1) = 0,0067+0,125/2+0,142 = 0,2112X0∑

(1) = 0,006+0,125/2+0,354 =0,4225X∆

(1) = 0,2112+ 0,4225 = 0,6377




(1) = IN1*(1) = 1,184




6







Ngắn mạch tại điểm N9

Ngắn mạch 3 pha đối xứngX1∑ = 0,0067+ 0,125/2+0.142+0,102 =0,3132Trong hệ đơn vị tương đối



(1) = 0,0067+0,125/2+0,142+0,102 = 0,3132X0∑

(1) = 0,006+0,125/2+0,354+0,255 =0,6775X∆

(1) = 0,3132+ 0,6775 = 0,9907




(1) = IN1*(1) = 0,767



7








Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại ta có bảng kết quả sau:N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

X1 0,0692

0,1047

0,1402

0,1757

0,2112

0,2367

0,2622

0,2877

0,3132

X2∑ 0,0692

0,1047

0,1402

0,1757

0,2112

0,2367

0,2622

0,2877

0,3132

X0∑ 0,0685

0,157 0,2455

0,334 0,4225

0,4865

0,5505

0,6145

0,6785

X∆(1) 0,137

70,2617

0,3857

0,5097

0,6337

0,7232

0,8127

0,9022

0,9917

X∆(1,1) 0,034

40,0628

0,089 0,115 0,141 0,16 0,178 0,196 0,214

m(1) 3 3 3 3 3 3 3 3 3m(1,1) 1,5 1,51 1,52 1,524 1,528 1,53 1,531 1,533 1,533IN

(3)(kA) 3,476 2,298 1,716 1,369 1,139 1,016 0,917 0,836 0,768----------------------------------------------------------------------------------------------------Printed by Thành The Kid

8

Bài tập dài bảo vệ RƠ-LE----------------------------------------------------------------------------------------------------IN

(1)(kA) 3,488 1,97 1.372 1,053 0,854 0,752 0,671 0,607 0,554IN

(1,1)(kA) 3,483 2,169 1,595 1,261 1,044 0,928 0,837 0,763 0,7IN0

(1)(kA) 1,163 0,657 0,457 0,351 0,285 0,251 0,224 0,202 0,185IN0

(1,1)

(kA)1,167 0.575 0,382 0,284 0,228 0,198 0,176 0,159 0,144

Bảng 1: Trị số dòng điện ngắn mạch trong chế độ max tại các điểm ngắn mạch ứng với từng loại ngắn mạch

Từ bảng số liệu trên ta có xác định được trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất tại các điểm ngắn mạch đã xét .Các giá trị đó được tổng kết trong bảng sau:

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9INmax(kA) 3,488 2,298 1,716 1,369 1,139 1,016 0,917 0,836 0,768IN0max(kA) 1,167 0,657 0,457 0,351 0,285 0,251 0,224 0,202 0,1843*IN0max(kA) 3,501 1,971 1,371 1,053 0,855 0,753 0,672 0,606 0.552

Bảng 2 :Trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất tại các điểm ngắn mạch trong chế độ max


9


Tính trong chế độ minĐể tính toán dòng điện ngắn mạch bé nhất tại các điểm ngắn mạch ,ta chọn các thông số của hệ thống như sau:Hệ thống

SN = SNmin = 1200 MVAX1HT = 10/1200=0,0083X0HT = 0,9 *0,00833=0,00747

Chỉ có một máy biến áp làm việcVị trí các điểm tính ngắn mạch được chọn giống như trong chế độ maxSơ đồ thay thế:

Xb

0.125

Xd10.0355

Xht

0.0083

Xd20.0255

Xd20.0255

Xd20.0255

Xd20.0255

Xd10.0355

Xd10.0355

Xd10.0355

Edt1


10


Trong chế độ min ta tính toán các dạng ngắn mạch sau: Ngắn mạch 2 pha Ngắn mạch 1 pha chạm đất Ngắn mạch 2 pha chạm đất

Xác định dòng ngắn mạch tại điểm N1

X1∑ = 0,0083+ 0,125 =0,1333X2∑ = 0,1333X0∑ = 0,00747 + 0,125=0,13247Tính dòng ngắn mạch 1 pha chạm đấtX∆

(1) = 0,1333 + 0,13247 = 0,26577




(1) = IN1*(1) = 2,506







11




Tính dạng ngắn mạch 2 phaX∆

(2) = X2∑ = 0,1333

Dòng điện ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là:

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại ta có bảng số liệu sau:

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

X1 0.1333 0.1688 0.2043 0.2398 0.2753 0.3008 0.3263 0.3518 0.3773

X2∑ 0.1333 0.1688 0.2043 0.2398 0.2753 0.3008 0.3263 0.3518 0.3773

X0∑ 0.1325 0.2210 0.3095 0.3980 0.4865 0.5505 0.6145 0.6785 0.7425

X∆(1)

0.2658 0.3898 0.5138 0.6378 0.7618 0.8513 0.9408 1.0303 1.1198

X∆(1,1)

0.0664 0.0957 0.1231 0.1496 0.1758 0.1945 0.2131 0.2317 0.2502

X∆(2) 0.1333 0.1688 0.2043 0.2398 0.2753 0.3008 0.3263 0.3518 0.3773

m(1)3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000 3.0000

m(1,1)1.5000 1.5045 1.5104 1.5153 1.5191 1.5214 1.5233 1.5249 1.5264

m(2)1.7321 1.7321 1.7321 1.7321 1.7321 1.7321 1.7321 1.7321 1.7321

IN(1)(kA) 1.8083 1.2920 1.0050 0.8223 0.6959 0.6264 0.5696 0.5222 0.4821

IN(1,1)(kA) 1.8065 1.3683 1.1099 0.9360 0.8101 0.7389 0.6793 0.6287 0.5852

IN(2)(kA) 1.5629 1.2342 1.0197 0.8688 0.7568 0.6926 0.6385 0.5922 0.5522

IN0(1)(kA) 0.6028 0.4307 0.3350 0.2741 0.2320 0.2088 0.1899 0.1741 0.1607

IN0(1,1)(kA) 0.6040 0.3938 0.2922 0.2322 0.1927 0.1716 0.1547 0.1408 0.1292


12


Bảng 3: Trị số dòng điện ngắn mạch tại các điểm trong chế độ minTừ bảng số liệu trên ta xác định được giá trị dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất trong các dạng ngắn mạch ở chế độ min

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

IN min 1.5629 1.2342 1.0050 0.8223 0.6959 0.6264 0.5696 0.5222 0.4821

IN0min 0.6028 0.3938 0.2922 0.2322 0.1927 0.1716 0.1547 0.1408 0.1292

3*IN0min 1.8083 1.1815 0.8766 0.6967 0.5781 0.5148 0.4640 0.4223 0.3875

Bảng 4: Trị số dòng điện ngắn mạch INmin và 3*IN0min nhỏ nhất

3. Tính toán thông số cho các bảo vệ cắt nhanh ,quá dòng và dòng thứ tự không

a. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh


13

Bài tập dài bảo vệ RƠ-LE----------------------------------------------------------------------------------------------------Trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh được lựa chọn theo công thức Ikđ = Kat * INngmax (3.6)Trong đó :

Kat :Hệ số an toàn .Thường chọn Kat = 1,2INngmax : dòng ngắn mạch ngoài cực đại là dòng ngắn mạch lớn nhất

thường lấy bằng giá trị dòng ngắn mạch trên thanh cái cuối đường dây.Chọn dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây D2Ikđ2 = kat * IN9max = 1,2* 0,768 = 0,921 kATrị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây 1 đuợc chọn như sau:Ikđ1 = kat *IN5max = 1,2*1,139=1,3668 kA

b. Bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh Trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh được chọn tương tự như trênTa có công thức tính :I0kđ = kat * 3I0Nmax (3.7)Với bảo vệ trên đường dây D1

I0kđ1 = kat * 3I0N5max = 1,2* 0,855=1,026 kAI0kđ2 = kat * 3I0N9max= 1,2*0,552=0,6624 kA

c. Bảo vệ quá dòng có thời gian Lựa chọn trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian

Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian được lựa chọn theo công thức :Ikđ = K*Ilvmax (3.8)Trong đó :

K:hệ số chỉnh định .Chọn K=1,6Ilvmax :dòng điện làm việc lớn nhất

Theo tính toán ở phần trên ta có :Ilvmax1= 242,68 AIlvmax2= 158,49 AVậy ta có :Ikđ1 = 1,6*242,68=388,288 A = 0,388 kAIkđ2 = 1,6*158,49=253,584 A =0,254 kA

Thời gian làm việc của bảo vệ

Từ đặc tính thời gian của Rơ le

Trong đó


14

Bài tập dài bảo vệ RƠ-LE----------------------------------------------------------------------------------------------------Với bảo vệ 2Tại điểm ngắn mạch N9

Ta có IN9max = 0,768 .

Mặt khác ta có :t2(N9)=tpt2 + ∆t=0,75+0,3=1,05 sVậy ta có :

sTại N8

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch từ N7 đến N5 ta có bảng sau:

N5 N6 N7 N8 N9

INmax(kA) 1.139 1.016 0.917 0.836 0.768

t(s) 0.608 0.707 0.812 0.925 1.05

Bảng 5 Thời gian tác động của Rơ le ứng với các điểm ngắn mạch trên đoạn đường dây D2Tại điểm ngắn mạch N5

Với tpt1 = 0,5 s <t2(N5)=0,608s Ta có t1(N5)=0,608+0,3=0,908 s

Tại điểm ngắn mạch N4 ta có:

Ta có :


15

Bài tập dài bảo vệ RƠ-LE----------------------------------------------------------------------------------------------------Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch từ N3 tới N1 ta có bảng

N1 N2 N3 N4 N5

INmax(kA) 3.488 2.298 1.716 1.369 1.139

t(s) 0.220 0.357 0.513 0.694 0.908

Bảng 6 Thời gian làm việc của Rơ le ứng với vị trí các điểm ngắn mạch trên đoạn đường dây D1

Kiểm tra lại với các dòng ngắn mạch trong chế độ minTính toán tương tự như trên nhưng đối với dòng ngắn mạch min và giữ nguyên các giá trị thời gian chỉnh định.Ta có bảng kết quả sauCác điểm ngắn mạch từ N1 đến N5 tính cho bảo vệ 1

IN(kA) 1.5629 1.2342 1.0050 0.8223 0.6959

Ikđ(kA) 0.3880 0.3880 0.3880 0.3880 0.3880

Tp (s) 0.1300 0.1300 0.1300 0.1300 0.1300

t(s) 0.5796 0.8047 1.1036 1.5679 2.2116

Bảng 7 Thời gian làm việc của bảo vệ Rơ le trên đoạn đường dây D1 ứng với dòng ngắn mạch min

Các điểm ngắn mạch từ N5 đến N9 tính cho bảo vệ số 2

N5 N6 N7 N8 N9

IN(kA) 0.6959 0.6264 0.5696 0.5222 0.4821

Ikđ(kA) 0.2540 0.2540 0.2540 0.2540 0.2540

Tp (s) 0.1570 0.1570 0.1570 0.1570 0.1570

t(s) 1.2183 1.4456 1.7058 2.0073 2.3602

Bảng 8 Thời gian làm việc của bảo vệ Rơ le trên đoạn đường dây D2 trong chế độ minTừ các kết quả tính toán ở phần trên ta có đặc tính thời gian làm việc của các bảo vệ trong chế độ max và min như sau:


16


d. Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời giạn Tính trị số dòng điện khởi độngDòng điện khởi động được chọn theo công thức I0kđ = k0 *IddBI (3.9)Trong đó :IddBI : là dòng danh định của BIK0 =0,3Với bảo vệ trên đoạn đường dây D1:I0kđ1 = 0,3* 250=75 AI0kđ2 = 0,3*200= 60 AThời gian làm việc


17

Bài tập dài bảo vệ RƠ-LE----------------------------------------------------------------------------------------------------Thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian chọn theo đặc tính độc lậpt02 = tpt2 + ∆t = 0,75 +0,3 =1,05 st01 = max(tpt1,t02) + ∆t = 1,05+0,3=1,35 s

4 Kiểm tra sự làm việc của bảo vệKiểm tra vùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh và quá dòng thứ tự không cắt nhanh Từ đồ thị đã xác định ở trên ta có vùng bảo vệ của bảo vệ đặt trên đường dây 1 là:Vùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh:lcn1

max = 15 km lcn1

min = 3 kmVùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không theo chiều dài đường dây:lcn01

max = 15 kmlcn01

min = 12.5 kmTừ kết quả trên ta nhận thấy bảo vệ 1 đáp ứng được trong cả 2 chế độ max và minXác định vùng bảo vệ của bảo vệ đặt trên đường dây2lcn2

max = 7,5 kmlcn02

max = 7,5 kmTừ đồ thị ta thấy Ikđ2 (=0,921) > IN5min(0,6959) do đó bảo vệ cắt nhanh trên đoạn đường dây D2 bị vô hiệu đối với dòng điện ngắn mạch min.Tương tự ta cũng có I0kđ2 =0.6624 > IN50min =0.5781 do đó bảo vệ cắt nhanh thứ tự không trên đoạn đường dây D2 bị vô hiệu hóa trong chế độ minXác định hệ số độ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gianĐối với bảo vệ đặt trên đoạn đường dây D1

Đối với bảo vệ đặt trên đoạn đường dây D2


18

Documents

Role Bai Tap Dai Mau