BÁO cáo THÍ NGHIỆM bảo vệ MẠNG PHÂN PHỐI exercise 03 bảo vệ dòng điện có hướng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
Khoa Điện - Điện tử
Bộ môn Hệ thống điện

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
BẢO VỆ MẠNG PHÂN PHỐI
Exercise 03: Bảo vệ dịng điện có hướng
GVHD: Th.S Đặng Tuấn Khanh
SVTH: Trịnh Đức Lương

Ngày hoàn thành: 23/12/2021


MỤC LỤC
YÊU CẦU THÍ NGHIỆM................................................................................................. 3
NỘI DUNG BÁO CÁO ..................................................................................................... 3
[1] Chỉnh định chức năng 51/50 cho Relay 3 ............................................................... 7
[2] Chỉnh định chức năng 51/50 cho Relay 4 ............................................................... 8
[3] Chỉnh định chức năng 51/50 cho Relay 5 ............................................................... 9
[4] Chỉnh định chức năng 51/50 cho Relay 6 ............................................................. 10
Bảng tổng hợp chức năng 51/50 cho các Relay ......................................................... 11
a. Khi sự cố ba pha tại thanh cái như hình vẽ ..................................................... 12
b. Khi sự cố ba pha trên L1 như hình vẽ ............................................................. 16
c.

Khi sự cố một pha trên L2 như hình vẽ ........................................................... 20

Nhận xét tác động của các rơ le 67 ............................................................................. 23

EXERCISE 03 ETAP LAB

2

BẢO VỆ Q DỊNG ĐIỆN CĨ HƯỚNG
Cho mạng điện phân phối như Hình 1.
HTĐ-1
110 kV

~

CB-2
67
L1
80 km

1

r = 0.1
x0 = 0.4
(Ω/km)

Máy biến áp
110/22 kV

2 CB

Đường dây phân phối
22 kV
CT

9
6

CB-1
67

Phụ tải 5
Phụ tải 1
4

CB-13

r = 0.1
x0 = 0.4
(Ω/km)
L2
100 km

7

3

R
Thứ tự
khơng gấp
ba thứ tự
thuận

Phụ tải 3

1

Đóng

Máy biến áp
110/22 kV

CB

Mở

2 CB

Phụ tải 2

5

Đường dây phân phối
22 kV
CT

7
9
6
Phụ tải 5

Phụ tải 1

R

~

Phụ tải 4

Phụ tải 3

3

CB-3
67

CB-4
67

8

4
5

Phụ tải 2

8

Phụ tải 4

HTĐ-2
110 kV

Hình 1: Hệ thống điện

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

2


3

EXERCISE 03 ETAP LAB

YÊU CẦU THÍ NGHIỆM
Vận dụng kết quả thí nghiệm buổi 01, 02, tiếp tục:
Vẽ thêm mạch thứ 2 có thơng số như mạch 1 nhưng thơng số nguồn 2:
( )
()
= 6000 MVA và S nm
= 1500 MVA.
HTĐ có S nm
3

1

Hai phụ tải tĩnh tại Bus10: 20MVA, cos = 0,9; Bus20: 15 MVA, cos = 0,9.
Chọn CT cho các Relay 67 có tỉ số 800 : 1.
NỘI DUNG BÁO CÁO
Câu hỏi:
1) Giải lại bài tốn phân bố cơng suất

Hình 2. Mạng điện mơ phỏng Etap

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

3


4

EXERCISE 03 ETAP LAB

2) Phân bố công suất lúc nguồn U1 nghỉ, ghi nhận dòng điện L1
 Để xác định dòng làm việc lớn nhất qua hai Relay 5 và 4 như hình:

Hình 3. PBCS khi nguồn U1 nghỉ

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

4


5

EXERCISE 03 ETAP LAB

3) Phân bố công suất lúc nguồn 2 nghỉ, ghi nhận dòng điện L2
 Để xác định dòng làm việc lớn nhất qua hai Relay 3 và 6 như hình:

Hình 4. PBCS khi nguồn 21 nghỉ

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

5


6

EXERCISE 03 ETAP LAB

4) Chọn CB, CB1, CB2, CB3, CB4 và CB-13 cao áp và khai báo cần thiết tại vị trí 2 theo
chuẩn IEC

Hình 5. Thơng số CB-1
5) Chọn 04 Relay quá dòng điện của nhà sản xuất Siemens mã hiệu 7SJ551 kết nối với
CT, khai báo đầu ra tác động mở CB cao áp và khai báo các chức năng của Relay q
dịng điện có hướng :
Lưu ý: Chỉnh Directional để chọn thành rơ le 67, cực tính CT hướng phía thanh
cái và nhớ tắt chức năng khơng cần thiết.

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

6


7

EXERCISE 03 ETAP LAB

[1] Chỉnh định chức năng 51/50 cho Relay 3
a. Chức năng 51:
- Chọn đặc tính very inverse, chọn trị đặt thời gian là 0.5
- Tính dịng điện khởi động biết Kat = 1.2, Kmm = 1.2, Ktv = 1.0

Tính tốn:
 Dịng làm việc lớn nhất tác động lên Relay 3: 𝐼𝑙𝑣,𝑚𝑎𝑥 = 191,5 𝐴
 Dòng điện khởi động phía sơ cấp của Relay 3:
𝐾𝑎𝑡 × 𝐾𝑚𝑚 × 𝐼𝑙𝑣,𝑚𝑎𝑥 1,2 × 1,2 × 191,5
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
=
=
= 275,76 𝐴
𝐾𝑡𝑣
1
 Dịng điện khởi động phía thứ cấp của Relay 3:
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
275,76
𝑡𝑐
𝐼> = 𝐼𝑘𝑑 =
𝐾𝑠đ−𝐶𝑇 =
× 1 = 0,34 𝐴
𝑛𝐶𝑇
800: 1
 Dựa vào đặc tính Very Inverse IEC, xác định hệ số k theo giả thiết xảy
(3)
ra NM 3 pha tại bus 1  𝐼𝑛𝑚 = 1,802 𝑘𝐴 với thời gian tác động mong
muốn là 𝑡> = 0,5 𝑠.
13,5𝑘
𝑡> =
= 0,5 ⟹ 𝑘> = 0,21
(3)
𝐼𝑛𝑚

(
)−1
𝑛𝐶𝑇 × 𝐼>
b. Chức năng 50
- Tính dịng khởi động biết Kat =1.2
- Chỉnh thời gian tác động là 0.05 s
Tính tốn:
 Dịng điện NM 3 pha trên bus 1 theo hướng Relay 3 có giá trị:
(3)
𝐼𝑛𝑚 = 1,802 𝑘𝐴
 Dịng điện khởi động phía sơ cấp của Relay 3:
(3)
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
= 𝐾𝑎𝑡 × 𝐼𝑛𝑚 = 1,2 × 1802 = 2162,4 𝐴
 Dịng điện khởi động phía thứ cấp của Relay 3:
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
2162,4
𝑡𝑐
𝐼≫ = 𝐼𝑘𝑑 =
𝐾𝑠đ−𝐶𝑇 =
× 1 = 2,7 𝐴
𝑛𝐶𝑇
800: 1
 Thời gian tác động theo đặc tính độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

7

8

EXERCISE 03 ETAP LAB

[2] Chỉnh định chức năng 51/50 cho Relay 4
a. Chức năng 51:
- Chọn đặc tính very inverse, chọn trị đặt thời gian là 0.5
- Tính dịng điện khởi động biết Kat = 1.2, Kmm = 1.2, Ktv = 1.0
Tính tốn:
 Dịng làm việc lớn nhất tác động lên Relay 4: 𝐼𝑙𝑣,𝑚𝑎𝑥 = 71,2 𝐴
 Dòng điện khởi động phía sơ cấp của Relay 4:
𝐾𝑎𝑡 × 𝐾𝑚𝑚 × 𝐼𝑙𝑣,𝑚𝑎𝑥 1,2 × 1,2 × 71,2
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
=
=
= 102,528 𝐴
𝐾𝑡𝑣
1
 Dịng điện khởi động phía thứ cấp của Relay 4:
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
102,528
𝑡𝑐
𝐼> = 𝐼𝑘𝑑 =
𝐾𝑠đ−𝐶𝑇 =
× 1 = 0,13 𝐴
𝑛𝐶𝑇

800: 1
 Dựa vào đặc tính Very Inverse IEC, xác định hệ số k theo giả thiết xảy
(3)
ra NM 3 pha tại bus 10  𝐼𝑛𝑚 = 0,953 𝑘𝐴 với thời gian tác động
mong muốn là 𝑡> = 0,5 𝑠.
13,5𝑘
𝑡> =
= 0,5 ⟹ 𝑘> = 0,3
(3)
𝐼𝑛𝑚
(
)−1
𝑛𝐶𝑇 × 𝐼>
b. Chức năng 50:
- Tính dịng khởi động biết Kat =1.2
- Chỉnh thời gian tác động là 0.05 s
Tính tốn:
 Dịng điện NM 3 pha trên bus 10 theo hướng Relay 4 có giá trị:
(3)
𝐼𝑛𝑚 = 0,953 𝑘𝐴
 Dịng điện khởi động phía sơ cấp của Relay 4:
(3)
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
= 𝐾𝑎𝑡 × 𝐼𝑛𝑚 = 1,2 × 953 = 1143,6 𝐴
 Dịng điện khởi động phía thứ cấp của Relay 4:
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
1143,6
𝑡𝑐

𝐼≫ = 𝐼𝑘𝑑 =
𝐾𝑠đ−𝐶𝑇 =
× 1 = 1,43 𝐴
𝑛𝐶𝑇
800: 1
 Thời gian tác động theo đặc tính độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

8


9

EXERCISE 03 ETAP LAB

[3] Chỉnh định chức năng 51/50 cho Relay 5
a. Chức năng 51:
- Chọn đặc tính very inverse, chọn trị đặt thời gian là 0.5
- Tính dịng điện khởi động biết Kat = 1.2, Kmm = 1.2, Ktv = 1.0
Tính tốn:
 Dịng làm việc lớn nhất tác động lên Relay 5: 𝐼𝑙𝑣,𝑚𝑎𝑥 = 169,5 𝐴
 Dòng điện khởi động phía sơ cấp của Relay 5:
𝐾𝑎𝑡 × 𝐾𝑚𝑚 × 𝐼𝑙𝑣,𝑚𝑎𝑥 1,2 × 1,2 × 169,5
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
=
=
= 244,08 𝐴
𝐾𝑡𝑣

1
 Dịng điện khởi động phía thứ cấp của Relay 5:
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
244,08
𝑡𝑐
𝐼> = 𝐼𝑘𝑑 =
𝐾𝑠đ−𝐶𝑇 =
× 1 = 0,31 𝐴
𝑛𝐶𝑇
800: 1
 Dựa vào đặc tính Very Inverse IEC, xác định hệ số k theo giả thiết xảy
(3)
ra NM 3 pha tại bus 19  𝐼𝑛𝑚 = 1,47 𝑘𝐴 với thời gian tác động mong
muốn là 𝑡> = 0,5 𝑠.
13,5𝑘
𝑡> =
= 0,5 ⟹ 𝑘> = 0,18
(3)
𝐼𝑛𝑚
(
)−1
𝑛𝐶𝑇 × 𝐼>
b. Chức năng 50:
- Tính dịng khởi động biết Kat =1.2
- Chỉnh thời gian tác động là 0.05 s
Tính tốn:
 Dịng điện NM 3 pha trên bus 19 theo hướng Relay 5 có giá trị:
(3)
𝐼𝑛𝑚 = 1,47 𝑘𝐴

 Dịng điện khởi động phía sơ cấp của Relay 5:
(3)
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
= 𝐾𝑎𝑡 × 𝐼𝑛𝑚 = 1,2 × 1470 = 1764 𝐴
 Dịng điện khởi động phía thứ cấp của Relay 5:
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
1764
𝑡𝑐
𝐼≫ = 𝐼𝑘𝑑 =
𝐾𝑠đ−𝐶𝑇 =
× 1 = 2,2 𝐴
𝑛𝐶𝑇
800: 1
 Thời gian tác động theo đặc tính độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

9


10

EXERCISE 03 ETAP LAB

[4] Chỉnh định chức năng 51/50 cho Relay 6
a. Chức năng 51:
- Chọn đặc tính very inverse, chọn trị đặt thời gian là 0.5
- Tính dịng điện khởi động biết Kat = 1.2, Kmm = 1.2, Ktv = 1.0

Tính tốn:
 Dịng làm việc lớn nhất tác động lên Relay 6: 𝐼𝑙𝑣,𝑚𝑎𝑥 = 93,9 𝐴
 Dòng điện khởi động phía sơ cấp của Relay 6:
𝐾𝑎𝑡 × 𝐾𝑚𝑚 × 𝐼𝑙𝑣,𝑚𝑎𝑥 1,2 × 1,2 × 93,9
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
=
=
= 135,216 𝐴
𝐾𝑡𝑣
1
 Dịng điện khởi động phía thứ cấp của relay R1:
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
135,216
𝑡𝑐
𝐼> = 𝐼𝑘𝑑 =
𝐾𝑠đ−𝐶𝑇 =
× 1 = 0, 17𝐴
𝑛𝐶𝑇
800: 1
 Dựa vào đặc tính Very Inverse IEC, xác định hệ số k theo giả thiết xảy
(3)
ra NM 3 pha tại bus 20  𝐼𝑛𝑚 = 0,909 𝑘𝐴 với thời gian tác động
mong muốn là 𝑡> = 0,5 𝑠.
13,5𝑘
𝑡> =
= 0,5 ⟹ 𝑘> = 0,21
(3)
𝐼𝑛𝑚

(
)−1
𝑛𝐶𝑇 × 𝐼>
b. Chức năng 50:
- Tính dịng khởi động biết Kat =1.2
- Chỉnh thời gian tác động là 0.05 s
Tính tốn:
 Dịng điện NM 3 pha trên bus 20 theo hướng Relay 6 có giá trị:
(3)
𝐼𝑛𝑚 = 0,909 𝑘𝐴
 Dịng điện khởi động phía sơ cấp của Relay 6:
(3)
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
= 𝐾𝑎𝑡 × 𝐼𝑛𝑚 = 1,2 × 909 = 1090,8𝐴
 Dịng điện khởi động phía thứ cấp của Relay 6:
𝑠𝑐
𝐼𝑘𝑑
1090,8
𝑡𝑐
𝐼≫ = 𝐼𝑘𝑑 =
𝐾𝑠đ−𝐶𝑇 =
× 1 = 1,36 𝐴
𝑛𝐶𝑇
800: 1
 Thời gian tác động theo đặc tính độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

10

11

EXERCISE 03 ETAP LAB

Bảng tổng hợp chức năng 51/50 cho các Relay

DỊNG ĐIỆN KHỞI ĐỘNG
Relay

3
4
5
6

CHỨC
NĂNG

ĐẶC TÍNH THỜI GIAN

(A)
SƠ CẤP

THỨ CẤP

51

275,76

0,34

VI IEC: 𝑡> = 0,5 𝑠; 𝑘> = 0,21

50

2162,4

2,7

Độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

51

102,528

0,13

VI IEC: 𝑡> = 0,5 𝑠; 𝑘> = 0,3

50

1143,6

1,43

Độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

51

244,08

0,31

VI IEC: 𝑡> = 0,5 𝑠; 𝑘> = 0,18

50

1764

2,2

Độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

51

135,216

0,17

VI IEC: 𝑡> = 0,5 𝑠; 𝑘> = 0,21

50

1090,8

1,36

Độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

11


12

EXERCISE 03 ETAP LAB

6) Tạo sự cố để kiểm tra trình tự tác động của các chức năng trên
a. Khi sự cố ba pha tại thanh cái như hình vẽ
Xét sự cố NM 3pha tại Bus1

Hình 6. NM 3 pha tại Bus1

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

12


13

EXERCISE 03 ETAP LAB

Hình 7. Đồ thị phối hợp chức năng của Relay 3 và Relay 5; bảng kết quả tác động
các chức năng khi có NM 3 pha tại Bus1

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

13

14

EXERCISE 03 ETAP LAB

Xét sự cố NM 3 pha tại Bus19

Hình 8. NM 3 pha tại Bus19
TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

14


15

EXERCISE 03 ETAP LAB

Hình 9. Đồ thị phối hợp chức năng của Relay 3 và Relay 5; bảng kết quả tác động các
chức năng khi có NM 3 pha tại Bus19
Nhận xét:
➢ Khi xảy ra NM 3 pha tại các Bus1 và Bus19, dòng ngắn mạch cùng chiều với chức
năng 67 của Relay 3 và Relay 5 nên các relay mở máy cắt.
➢ Giữa hai Bus1 và Bus19 là CB4 nên khi xảy ra NM 3 pha tại 2 Bus này thì CB-4
hoặc CB-2 có thể mở trước ( ở đây cho CB-2 mở trước CB-4).

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

15

16

EXERCISE 03 ETAP LAB

b. Khi sự cố ba pha trên L1 như hình vẽ
Xét sự cố NM 3 pha tại đầu đường dây Line 1

Hình 10. NM 3 pha tại đầu đường dây Line1

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

16


17

EXERCISE 03 ETAP LAB

Hình 11. Đồ thị phối hợp chức năng của Relay 3 và Relay 4; bảng kết quả tác động các
chức năng khi có NM 3 pha tại đầu đường dây Line1
Nhận xét: Do NM gần Relay 3 nên chức năng 50 của Relay 3 tác động trước chức năng
51. Sau đó là chức năng 51 của Relay 4 do dòng NM chạy cùng chiều với chức năng 67
của Relay này.

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

17

18

EXERCISE 03 ETAP LAB

Xét sự cố NM 3 pha tại cuối đường dây Line1

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

18


19

EXERCISE 03 ETAP LAB

Hình 12. NM 3 pha tại cuối đường dây Line1

Hình 11. Đồ thị phối hợp chức năng của Relay 3 và Relay 4; bảng kết quả tác động các
chức năng khi có NM 3 pha tại cuối đường dây Line1
Nhận xét: Do NM gần Relay 4 nên chức năng 50 của Relay 4 tác động trước chức năng
51. Sau đó là chức năng 51 của Relay 3 do dòng NM chạy cùng chiều với chức năng 67
của Relay này.

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

19


20

EXERCISE 03 ETAP LAB

c. Khi sự cố một pha trên L2 như hình vẽ
Xét sự cố NM 1 pha chạm đât tại đầu đường dây Line 2

Hình 12. NM 1 pha chạm đất tại đầu đường dây Line2
TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

20


21

EXERCISE 03 ETAP LAB

Hình 13. Đồ thị phối hợp chức năng của Relay 5 và Relay 6; bảng kết quả tác động các
chức năng khi có NM 1 pha chạm đất tại đầu đường dây Line2
Nhận xét: Do NM gần Relay 5 nên chức năng 50 của Relay 5 tác động trước chức năng
51( dòng điện NM còn nằm trong vùng tác động chức năng 50 của Relay 5). Sau đó là chức
năng 51 của Relay 6 do dịng NM chạy cùng chiều với chức năng 67 của Relay này.

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

21


22

EXERCISE 03 ETAP LAB

Xét sự cố NM 1 pha chạm đât tại cuối đường dây Line 2

Hình 14. NM 1 pha chạm đất tại cuối đường dây Line2
TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

22


23

EXERCISE 03 ETAP LAB

Hình 14. Đồ thị phối hợp chức năng của Relay 5, Relay 6 và Relay 3; bảng kết quả tác
động các chức năng khi có NM 1 pha chạm đất tại cuối đường dây Line2
Nhận xét: Do NM gần Relay 5 nên chức năng 51 của Relay 5 tác động trước. Tiếp theo là
chức năng 51 của Relay 3 do dòng NM chạy cùng chiều với chức năng 67 của Relay này.
Sau đó là chức năng 51 của Relay 5 do dòng NM chạy cùng chiều với chức năng 67 của
Relay này.
Nhận xét tác động của các rơ le 67
➢ Việc sử dụng chức năng 67 trong mạng điện có hai nguồn giúp nâng cao độ tin cậy
cung cấp điện.
➢ Chức năng 67 phân biệt được dòng cơng suất đi theo hướng nào để có thể tác động
mở máy cắt kịp thời.
➢ Trong trường hợp NM 3 pha cần xem xét thời gian tác động các chức năng của hai
Relay liên tiếp phải  0,25 s. Các ví dụ phía trước đã xét để phù hợp với yêu cầu
này bằng cách chỉnh hệ số k chức năng 51 của các Relay.

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

23

24

EXERCISE 03 ETAP LAB

Bảng tổng hợp chức năng 51/50 cho các Relay (đã điều chỉnh)

DỊNG ĐIỆN KHỞI ĐỘNG
Relay

3
4
5
6

CHỨC
NĂNG

ĐẶC TÍNH THỜI GIAN

(A)
SƠ CẤP

THỨ CẤP

51

275,76

0,34

VI IEC: 𝑡> = 0,5 𝑠; 𝑘> = 0,298

50

2162,4

2,7

Độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

51

102,528

0,13

VI IEC: 𝑡> = 0,5 𝑠; 𝑘> = 0,308

50

1143,6

1,43

Độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

51

244,08

0,31

VI IEC: 𝑡> = 0,5 𝑠; 𝑘> = 0,444

50

1764

2,2

Độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

51

135,216

0,17

VI IEC: 𝑡> = 0,5 𝑠; 𝑘> = 0,13

50

1090,8

1,36

Độc lập: 𝑡≫ = 0,05 𝑠

TRỊNH ĐỨC LƯƠNG 1813015

24