Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện LờI NóI ĐầU in dạng lượng phổ biến Trong lĩnh vực sản xuất, sinh hoạt,an ninh cần sử dụng điện Việc đảm bảo sản xuất điện để phục vụ cho nhu cầu sử dụng lượng vấn đề quan trọng Bên cạnh việc sản xuất việc truyền tải vận hành hệ thống điện đóng vai trị quan trọng hệ thống điện Do nhu cầu điện ngày tăng, hệ thống điện ngày mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm đồng nghĩa với việc khả xảy cố chạm chập, ngắn mạch tăng theo Chính ta cần thiết kế thiết bị có khả giảm thiểu, ngăn chặn hậu cố gây Một thiết bị phổ biến để thực chức rơle Qua mơn bảo vệ rơle xây dựng cho kiến thức để bảo vệ hệ thống điện trước hậu cố hệ thống gây đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn, phát triển liên tục bền vững Trong trình làm đồ án này, em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy môn, đặc biệt thầy giáo Tạ Tuấn Hữu Dù cố gắng kiến thức em cịn hạn chế, kinh nghiệm tích lũy cịn nên đồ án khó tránh khỏi sai sót Em mong nhận đánh giá, nhận xét, góp ý thầy để đồ án kiến thức thân em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô, đặc biệt thầy giáo Tạ Tuấn Hữu giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà Nội ,8 tháng 10 năm 2009 Sinh viên thực inh Quang Hng ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện TNH TON BO VỆ Q DỊNG CẮT NHANH, Q DỊNG CĨ THỜI GIAN VÀ Q DỊNG THỨ TỰ KHƠNG CHO ĐƯỜNG DÂY CUNG CẤP HÌNH TIA D1, D2 Sơ đồ hình vẽ tpt2 tpt1 Các thông số + Hệ thống điện: SNmax = 2000 MVA SNmin = 0,7.2000 = 1400 MVA X0HT = 0,9 X1HT + Máy biến áp B1, B2: Sdđ = 2*30 MVA Cấp điện áp: U1/ U2 = 115/24 kV UK % = 12,5% + Đường dây: D1: L1 = 15km ; AC-100 D2: L2 = 15km ; AC-100 AC-100: Z1 = 0,27 + j 0,39 Ω/km ; Z0 = 0,48 + j 0,98 Ω/km + Phụ tải: P1 = MW; cosϕ1 = 0,85; tpt1 = 0,75s P2 = MW; cosϕ2 = 0,85; tpt2 = 0,5s + Đặc tính thời gian rơle: t = 13,5 Tp (s) I ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện CHNG I: NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE I – KHÁI NIỆM VÀ NHIỆM VỤ RƠLE - Rơle thiết bị bảo vệ máy phát, máy biến áp, đường dây, góp tồn hệ thống điện làm việc an tồn, phát triển liên tục, bền vững - Nó thiết bị có nhiệm vụ phát loại trừ nhanh tốt phần tử bị cố khỏi hệ thống điện để hạn chế đến mức thấp hậu cố gây Các nguyên nhân gây cố hư hỏng tượng thiên nhiên giông bão, dộng đất, lũ lụt thiết bị hao mịn, già cỗi gây chạm chập, đơi công nhân vận hành thao tác sai - Tuy nhiên hệ thống có nhiều loại máy móc thiết bị khác nhau, tính chất làm việc yêu cầu bảo vệ khác nên dùng rơle để bảo vệ Ngày khái niệm rơle hiểu tổ hợp thiết bị thực một nhóm chức bảo vệ tự động hóa hệ thống điện, thỏa mãn nhu cầu kỹ thuật đề nhiệm vụ bảo vệ cho phần tử cụ thể cho toàn hệ thống điện II – CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE Tính cắt nhanh - Khi có cố xảy u cầu rơle phải phát xử lý cắt cách ly phần tử bị cố nhanh tốt tcsc = tbv + tmc (ms) Thời gian cắt cố tổng thời gian tác động bảo vệ thời gian làm việc máy cắt Tính chọn lọc - Khả cắt phần tử bị cố hư hỏng - Theo nguyên lý làm việc bảo vệ phân loại bảo vệ chọn lọc tương đối tuyệt đối + Chọn lọc tuyệt đối: Là bảo vệ làm việc có cố xảy phạm vi xác định, không làm việc dự phòng cho bảo vệ phần tử lân cận + Chọn lọc tương đối: Là bảo vệ chức bảo vệ cho phần tử đặt bảo vệ cịn thực nhiệm vụ bảo vệ dự phòng cho bảo vệ phần tử lõn cn ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện nhy - Đặc trưng cho khả cảm nhận cố - Hệ số độ nhạy: K n = I ngan I kđ Bảo vệ Kn ≥ Bảo vệ dự phòng Kn ≥ 1,5 Độ tin cậy - Là tính bảo đảm cho thiết bị làm việc chắn - Độ tin cậy tác động độ tin cậy không tác động + Độ tin cậy tác động mức độ đảm bảo rơle hay hệ thống rơle có tác động có cố, tác động khu vực đặt bảo vệ định trước + Độ tin cậy không tác động mức độ đảm bảo rơle hay hệ thống rơle không làm việc sai, tức tránh tác động nhầm làm việc bình thường có cố xảy phạm vi muốn bảo vệ Tính kinh tế Các thiết bị bảo vệ lắp đặt hệ thống điện để làm việc thường xuyên chế độ vận hành bình thường, ln ln sẵn sàng chờ đón bất thường cố xảy có tác động chuẩn xác Đối với trang thiết bị điện áp cao siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chiếm vài phần trăm giá trị cơng trình Vì yêu cầu kinh tế không đề , mà bốn u cầu kĩ thuật đóng vai trị định, khơng thỏa mãn u dẫn đến hậu tai hại cho hệ thống điện Đối với lưới điện trung áp hạ áp, số lượng phần tử cần bảo vệ lớn, yêu cầu thiết bị bảo vệ không cao thiết bị bảo vệ nhà máy điện lưới chuyển tải cao áp Vì cần phải cân nhắc tính kinh tế lựa chọn thiết bị bảo vệ cho đảm bảo yêu cầu kĩ thuật mà chi phí thấp nht ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện III - PHN TCH HOT ĐỘNG CỦA CÁC BẢO VỆ SỬ DỤNG - Nguyên tắc tác động bảo vệ sử dụng Nguyên tắc tác động bảo vệ sử dụng: Thời gian làm việc bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập khơng phụ thuộc vào trị số dịng ngắn mạch hay vị trí ngắn mạch, cịn bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thời gian tác động tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ, dòng ngắn mạch lớn thời gian tác động bé - Khi làm việc bình thường có ngắn mạch ngồi I R < I kdR bảo vệ khơng tác động - Khi có ngắn mạch bên dịng điện qua bảo vệ vượt q giá trị định trước (Ikd, Iđặt) I R > I kdR bảo vệ tác động cắt máy cắt - Nhiệm vụ, sơ đồ, nguyên lý làm việc, thông số khởi động vùng tác động bảo vệ đặt cho đường dây Đường dây cần bảo vệ đường dây 24kV,là đường dây trung áp,để bảo vệ ta dùng loại bảo vệ: - Quá dòng điện cắt nhanh thời gian - Quá dòng điện có hướng - So lệch dùng cấp thứ cấp chuyên dùng - Khoảng cách Trong nhiệm vụ thiết kế bảo vệ đồ án ta xét bảo vệ dòng điện cắt nhanh q dịng điện có thời gian a Bảo vệ q dịng có thời gian * Q dịng cắt nhanh với đặc tính thời gian độc lập Ưu điểm dạng bảo vệ cách tính toán cài đặt bảo vệ đơn giản dễ áp dụng Thời gian đặt bảo vệ phải phối hợp với cho cắt ngắn mạch cách nhanh mà đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ Giá trị dòng điện khởi động bảo vệ Ikd trường hợp xác định bởi: I kd = k at k mm I lv max k tv ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện Trong ú: Kat: h s an tồn để đảm bảo cho bảo vệ khơng cắt nhầm có ngắn mạch ngồi sai số tính dòng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% BI 20% tổng trở nguồn bị biến động) Kmm: hệ số mở máy, lấy Kmm= (1.5 ÷ 2,5) Ktv: hệ số trở chức bảo vệ q dịng, lấy khoảng (0,85 ÷ 0,95) Sở dĩ phải sử dụng hệ số Ktv xuất phát từ yêu cầu đảm bảo làm việc ổn định bảo vệ có nhiễu loạn ngắn (hiện tượng tự mở máy động sau TĐL đóng thành cơng) hệ thống mà bảo vệ không tác động - Giá trị dòng khởi động bảo vệ cần phải thoả mãn điều kiện: I lv max < I kd < I N Với: Ilv max: dòng điện cực đại qua đối tượng bảo vệ, thường xác định chế độ cực đại hệ thống, thông thường: I = (1,05 ÷ 1,2).I lvmax đm Trong trường hợp khơng thoả mãn điều kiện phải sử dụng bảo vệ q dịng có kiểm tra áp IN min: dịng ngắn mạch nhỏ ngắn mạch vùng bảo vệ + Phối hợp bảo vệ theo thời gian: Đây phương pháp phổ biến thường đề cập tài liệu bảo vệ rơle hành Nguyên tắc phối hợp nguyên tắc bậc thang, nghĩa chọn thời gian bảo vệ cho lớn khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động lớn cấp bảo vệ liền kề trước (tính từ phía phụ tải nguồn) tn = t (n-1)max + ∆t Trong đó: tn: thời gian đặt cấp bảo vệ thứ n xét t(n-1)max: thời gian tác động cực đại bảo vệ cấp bảo vệ đứng trước (thứ n) Δt: bậc chọn lọc thời gian * Bảo vệ q dịng với đặc tính thời gian phụ thuộc Bảo vệ q dịng có đặc tuyến thời gian độc lập nhiều trường hợp khó thực khả phối hợp với bảo vệ liền kề mà đảm bảo tính tác động nhanh bảo vệ Một phương pháp khắc phục người ta sử dụng bảo vệ dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc Hiện phương thức tính tốn chỉnh định rơle q dịng số với đặc tính thời gian phụ thuộc đa dạng chủng loại tiêu chuẩn nên thực tế chưa thống mặt lý thuyết điều gây khó khăn cho việc thẩm kế kiểm định giỏ tr t ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang Đồ án môn rơle t1 Khoa hệthốngđiện t t6 t2 ∆t t3 ∆t t4 Phối hợp đặc tuyến thời gian bảo vệ q dịng lưới điện hình tia cho trường hợp đặc tuyến phụ thuộc đặc tính độc lập Rơle q dịng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc sử dụng cho đường dây có dịng cố biến thiên mạnh thay đổi vị trí ngắn mạch Trong trường hợp sử dụng đặc tuyến độc lập nhiều khơng đam bảo điều kiện kỹ thuật: thời gian cắt cố, ổn định hệ thống Hiện người ta có xu hướng áp dụng chức bảo vệ dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc bảo vệ thông thường thay cho rơle có đặc tuyến độc lập Dịng điện khởi động bảo vệ q dịng có thời gian tính theo cơng thức: Ikđ51 = k.Ilvmax Trong đó: k – hệ số chỉnh định ( k=1,6 ) b - Bảo vệ dòng cắt nhanh Chúng ta nhận thấy bảo vệ q dịng thơng thường gần nguồn thời gian cắt ngắn mạch lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn thường mức độ nguy hiểm cao cần loại trừ nhanh tốt Để bảo vệ đường dây trường hợp người ta dùng bảo vệ dòng cắt nhanh (50), bảo vệ cắt nhanh có khả làm việc chọn lọc lưới có cấu hình với nguồn hay nhiều nguồn cung cấp Ưu điểm cách ly nhanh cố với cụng sut ngn mch ln gn ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang Đồ án môn rơle Khoa hƯthèng®iƯn nguồn Tuy nhiên vùng bảo vệ khơng bao trùm hồn tồn đường dây cần bảo vệ, nhược điểm lớn loại bảo vệ Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt bảo vệ dòng cắt nhanh phải chọn cho lớn dòng ngắn mạch cực đại (ở dòng ngắn mạch pha trực tiếp) qua chỗ đặt rơle có ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ Sau tính tốn giá trị đặt bảo vệ cho mạng điện đồ án Đối với mạng điện hình tia nguồn cung cấp giá trị dòng điện khởi động bảo vệ đặt góp A xác định theo cơng thức: Ikd =kat INngoai max Trong đó: Kat: hệ số an tồn, tính đến ảnh hưởng sai số tính tốn ngắn mạch, cấu tạo rơle, thành phần khơng chu kì dịng ngắn mạch biến dòng Với rơle điện Kat = (1,2 ÷ 1,3), cịn với rơle số Kat = 1,15 INngồi max: dịng ngắn mạch pha trực tiếp lớn qua bảo vệ ngắn vùng bảo vệ Ở dòng ngắn mạch pha trực tiếp góp B Ưu điểm: • Làm việc khơng giây ngắn mạch gần góp Nhược điểm: • Chỉ bảo vệ phần đường dây 70 – 80% Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch chế độ làm việc hệ thống Chính bảo vệ q dịng cắt nhanh khơng thể bảo vệ phần tử mà kết hợp với bảo vệ khác • INmax INmin Ikd LCNmin INngoaimax LCNmax Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây mt ngun cung cp ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện CHNG II: CHỌN BI VÀ TÍNH TỐN NGẮN MẠCH I – LỰA CHỌN MÁY BIẾN DÒNG BI1, BI2 Chọn tỷ số biến dòng BI1, BI2 dùng cho bảo vệ đường dây - Tỷ số biến đổi máy biến dịng chọn theo cơng thức : nI = I sdd I tdd Chọn Itdd = A - Dòng Isdd chọn theo công thức Isdd = Ilvmax = kqt.Ipt Trong kqt = 1,4 a Chọn tỷ số biến BI2 - Tính dịng điện phụ tải I pt P2 3.103 = = = 90,21A 3.U cos ϕ2 3.24.0,8 Ilvmax2 = 1,4.90,21= 126,3 A - Như ta chọn Isdd2 = 150 A Vậy tỷ số biến BI2 nBI2 = 30 b Chọn tỷ số biến BI1 Ta có P1 4.103 I pt1 = I pt + = 90,21 + = 228,86A 3.U cos ϕ1 3.24.0,85 Vậy Ilvmax1 = 1,4.228,86 = 320,40 A Ta chọn Isdd1 = 400 A Tỷ số biến BI1 : nBI1 = 80 II – TÍNH TỐN NGẮN MẠCH Tính tốn thơng số ban đầu Chọn Scb = 100 MVA Ucb = Utb cấp - Hệ thống X1HT = Scb SN §INH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện + Tớnh ch ph ti cực đại SN = SNmax = 2000 MVA Hai máy biến áp làm việc song song S 100 X1HT = cb = = 0,05 S N max 2000 X2HT = X1HT = 0,05 X0HT = 0,9 X1HT = 0,9.0,05 = 0,45 + Tính chế độ phụ tải SNmin = 1400 MVA Một máy biến áp làm việc S 100 X1HT = cb = = 0,0714 S N 1400 X2HT = X1HT = 0,0714 X0HT = 0,9 X1HT = 0,9.0,0714 = 0,064 - Máy biến áp B1 B2 U % S 12,5 100 X B = k cb = = 0,417 100 Sdm 100 30 - Đường dâyD1: X D1 = x l1 Scb 100 = 0,41.15 = 1,068 U2 24 X D1 = 1,02.15 100 = 2,66 24 Đường dây D2 X D = x l Scb 100 = 0,41.15 = 1,068 U 24 X D = 1,02.15 100 = 2,66 24 2 Chọn vị trí điểm tính ngắn mạch Ta chia đoạn đường dây thành đoạn Ta cần tính dịng ngắn mạch im nh hỡnh v sau: ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 10 Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện - Ta có bảng tóm tắt sau: Dạng ngắn mạch n X∆(n) m(n) N(1) X2∑ + X0∑ N(2) X2∑ N(3) a Tính ngắn mạch điểm N1 * Ngắn mạch pha đối xứng N(3) X1Σ = XHT + XB 0,417 = 0,05 + = 0,259 2 - Trong hệ đơn vị tương đối * ( 3) I N1 = 1 = = 3,87 X1Σ 0,259 - Trong hệ đơn vị có tên I ( 3) N1 * ( 3) = I N1 Scb 100 = 3,87 = 9,31 (kA) 3.U tb 3.24 * Ngắn mạch pha N(1) X2Σ(1)= XHT + X0Σ(1) = X0HT + XB 0,417 = 0,05 + = 0,259 2 XB 0,417 = 0,045 + = 0,254 2 X∆(1) = X2Σ(1) + X0Σ(1) = 0,259 + 0,254 = 0,513 * (1) I1N1a = E = = 1,295 X1Σ + X (∆1) (0,259 + 0,513) - Dòng điện ngắn mạch tổng hợp * (1) * (1) I N1 = I1N1a = 3.1,295 = 3,886 - Tính hệ đơn vị có tên I (1) N1 * (1) = I N1 Scb 3.U tb = 3,886 100 = 9,348kA 3.24 - Ta có thành phn dũng in th t khụng: ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 12 Đồ án môn rơle * (1) Khoa hƯthèng®iƯn * (1) I N1 = I1N1 = 1,295 - Trong hệ đơn vị có tên: I (1) N1 * (1) = I N1 Scb 100 = 1,295 = 3,115kA 3.U tb 3.24 b Xét ngắn mạch điểm N5 * Ngắn mạch pha đối xứng N(3) X 0,417 + 1,068 = 1,326 X1Σ = XHT + B + X D1 = 0,05 + 2 Dòng ngắn mạch hệ đơn vị tương đối * ( 3) I N5 = 1 = = 0,754 X1Σ 1,326 Trong hệ đơn vị có tên I ( 3) N5 * ( 3) = I N5 Scb 100 = 0,754 = 1,814kA 3.U tb 3.24 * Ngắn mạch pha N(1) X 0,417 + 1,068 = 1,326 X2Σ(1)= XHT + B + X1D1 = 0,05 + 2 X 0,417 + 2,66 = 2,914 X0Σ(1) = X0HT + B X D1 = 0,045 + 2 X∆(1) = X2Σ(1) + X0Σ(1) = 1,326 + 2,914 = 4,24 * (1) I1N 5a = E = = 0,18 X1Σ + X (∆1) (1,326 + 4,24) - Dòng điện ngắn mạch tổng hợp * (1) * (1) I N = I1N 5a = 3.0,18 = 0,54 - Tính hệ đơn vị có tên 100 = 1,3kA 3.24 - Ta có thành phần dịng điện thứ tự khơng: I (N)5 = 0,54 §INH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 13 Đồ án môn rơle * (1) Khoa hệthốngđiện * (1) I N = I1N = 0,18 - Trong hệ đơn vị có tên: 100 ) I (01N = 0,18 = 0,433kA 3.24 c Ngắn mạch điểm N9 * Ngắn mạch pha đối xứng N(3) X 0,417 + 1,068 + 1,068 = 2,395 X1Σ = XHT + B + X D1 + X D = 0,05 + 2 - Trong hệ đơn vị tương đối * ( 3) I N9 = 1 = = 0,418 X1Σ 2,395 - Trong hệ đơn vị có tên I ( 3) N9 * ( 3) = I N9 Scb 100 = 0,418 = 1,005 (kA) 3.U tb 3.24 * Ngắn mạch pha N(1) X 0,417 + 1,068 + 1,068 = 2,395 X2Σ(1)= XHT + B + X D1 + X D = 0,05 + 2 X 0,417 + 2,66 + 2,66 = 5,574 X0Σ(1) = X0HT + B X D1 = 0,045 + 2 X∆(1) = X2Σ(1) + X0Σ(1) = 2,395 + 5,574 = 7,969 * (1) I1N a = E = = 0,096 X1Σ + X (∆1) (2,395 + 7,969) - Dòng điện ngắn mạch tổng hợp * (1) * (1) I N = I1N a = 3.0,096 = 0,289 - Tính hệ đơn vị có tên I (N)9 = 0,289 100 = 0,696kA 3.24 - Ta có thành phần dịng điện thứ tự khơng: ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 14 Đồ án môn rơle * (1) Khoa hệthốngđiện * (1) I N = I1N = 0,096 - Trong hệ đơn vị có tên: 100 ) I (01N = 0,096 = 0,231kA 3.24 Các điểm ngắn mạch khác tính tương tự điểm ngắn mạch * Chú ý tính điểm ngắn mạch Với ngắn mạch N 2, N3, N4 , N6, N7, N8 có điện kháng thứ tự thuận nghịch đường dây X1i = X2i = 0,05 + (0,417/2) + (i-1).0,267 Cịn thứ tự khơng có điện kháng X0i = 0,045 + ( 0,417/2) + (i-1).0,665 Tính tốn tương tự cho điểm ngắn mạch lại ta có bảng kết sau: Bảng tổng hợp kết tính tốn ngắn mạch điểm chế độ phụ tải max N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 X1∑ 0.259 0.526 0.793 1.060 1.326 1.594 1.861 2.128 2.395 X2∑ 0.259 0.526 0.793 1.060 1.326 1.594 1.861 2.128 2.395 X0∑ 0.254 0.919 1.584 2.249 2.914 3.579 4.244 4.909 5.574 3.861 1.901 1.261 0.943 0.754 0.627 0.537 0.470 0.418 9.288 4.573 3.034 2.269 1.814 1.509 1.293 1.130 1.004 0.513 1.445 2.377 3.309 4.240 5.173 6.105 7.037 7.969 1.295 0.507 0.315 0.229 0.180 0.148 0.126 0.109 0.096 3.886 1.522 0.946 0.687 0.539 0.443 0.377 0.327 0.289 9.348 3.662 2.277 1.652 1.297 1.066 0.906 0.787 0.696 1.295 0.507 0.315 0.229 0.180 0.148 0.126 0.109 0.096 3.116 1.221 0.759 0.551 0.432 0.355 0.302 0.262 0.232 * ( 3) I Ni ( 3) I Ni ,kA X∆(1) * (1) I1Nia * (1) I Ni (1) I Ni ,kA * (1) I Ni (1) I Ni ,kA Bảng dòng ngắn mạch cực đại điểm ngắn mạch chế độ phụ tải cực đại INmax(kA) I0Nmax(kA) N1 9.348 3.116 N2 4.573 1.221 N3 3.034 0.759 ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 N4 2.269 0.551 N5 1.814 0.432 N6 1.509 0.355 N7 1.293 0.302 N8 1.130 0.262 N9 1.004 0.232 Trang 15 §å án môn rơle 3.I0Nmax(kA) 9.348 Khoa hệthốngđiện 3.662 2.277 1.652 1.297 1.066 0.906 0.787 0.696 Từ bảng số liệu ta có biều đồ quan hệ dịng ngắn mạch với chiều dài đường dây I ,kA INi max 3I0Ni max I0Ni max Chế độ phụ tải cực tiểu với máy biến áp làm việc Sơ đồ thay thế: Để tính tốn dịng điện ngắn mạch bé điểm ngắn mạch ,ta chọn thông số hệ thống sau: + Tính chế độ phụ tải SNmin = 1400 MVA Một máy biến áp làm việc S 100 X1HT = cb = = 0,0714 S N 1400 X2HT = X1HT = 0,0714 X0HT = 0,9 X1HT = 0,9.0,0714 = 0,064 §INH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 16 Đồ án môn rơle Khoa hƯthèng®iƯn a Tính ngắn mạch điểm N1 * Ngắn mạch pha X2Σ(1) = XHT + XB = 0,0714 + 0,417 = 0,488 X0Σ(1) = X0HT + XB = 0,064 + 0,417 = 0,481 X∆(1) = X2Σ(1) + X0Σ(1) = 0,488 + 0,481 = 0,969 * (1) I1N1a = E = = 0,686 (1) X1Σ + X ∆ (0,4884 + 0,9694) - Dòng điện ngắn mạch tổng hợp * (1) * (1) I N1 = I1N1a = 3.0,686 = 2,058 - Tính hệ đơn vị có tên I (1) N1 * (1) = I N1 Scb 3.U tb = 2,058 100 = 4,95kA 3.24 - Ta có thành phần dịng điện thứ tự khơng: * (1) * (1) I N1 = I1N1 = 0,686 - Trong hệ đơn vị có tên: I (1) N1 * (1) = I N1 Scb 100 = 0,686 = 1,65kA 3.U tb 3.24 * Ngắn mạch pha X∆(2) = X2Σ = 0,4884 * ( 2) I1N1a = * ( 2) E = = 1,024 X1Σ + X (∆1) (0,488 + 0,488) * ( 2) I N1 = I1N1a = 3.0,1,024 = 1,773 - Dịng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là: I ( 2) N1 * ( 2) = I N1 S cb 3.U tb = 1,773 100 3.24 = 4,266 kA b Xét ngắn mạch điểm N5 * Ngn mch pha ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 17 Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện X2Σ(1) = XHT + XB + XD1= 0,0714 + 0,417 + 1,068 = 1,556 X0Σ(1) = X0HT + XB = 0,064 + 0,417 + 2,66 = 3,141 X∆(1) = X2Σ(1) + X0Σ(1) = 1,5564 + 3,141 = 4,697 * (1) I1N 5a = E = = 0,16 X1Σ + X (∆1) (1,5564 + 4,697) - Dòng điện ngắn mạch tổng hợp * (1) * (1) I N = I1N 5a = 3.0,16 = 0,48 - Tính hệ đơn vị có tên I (1) N5 * (1) = I N5 Scb 3.U tb = 0,48 100 = 1,154kA 3.24 - Ta có thành phần dịng điện thứ tự không: * (1) * (1) I N = I1N = 0,16 - Trong hệ đơn vị có tên: I (1) 0N5 * (1) = I0 N5 Scb 100 = 0,16 = 0,385kA 3.U tb 3.24 * Ngắn mạch pha X∆(2) = X2Σ = 1,5564 * ( 2) I1N 5a = * ( 2) E = = 0,321 X1Σ + X (∆1) (1,5564 + 1,5564) * ( 2) I N = I1N 5a = 3.0,321 = 0,556 - Dòng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là: I ( 2) N5 * (2) = I N5 Scb 100 = 0,556 = 1,339 kA 3.U tb 3.24 c Ngắn mạch điểm N9 * Ngắn mạch pha X2Σ(1) = XHT + XB + XD1= 0,0714 + 0,417 + 1,068 + 1,068 = 2,624 ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 18 Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện X0(1) = X0HT + XB = 0,064 + 0,417 + 2,66 + 2,66 = 5,801 X∆(1) = X2Σ(1) + X0Σ(1) = 2,624 + 5,801= 8,425 * (1) I1N a = E = = 0,09 (1) X1Σ + X ∆ (2,624 + 8,425) - Dòng điện ngắn mạch tổng hợp * (1) * (1) I N = I1N a = 3.0,09 = 0,27 - Tính hệ đơn vị có tên I (1) N9 * (1) = I N9 Scb 3.U tb = 0,27 100 = 0,65kA 3.24 - Ta có thành phần dịng điện thứ tự không: * (1) * (1) I N = I1N = 0,09 - Trong hệ đơn vị có tên: I (1) 0N9 * (1) = I0 N9 Scb 100 = 0,09 = 0,217kA 3.U tb 3.24 * Ngắn mạch pha X∆(2) = X2Σ = 2,624 * ( 2) I1N a = E = = 0,191 X1Σ + X (∆1) (2,6244 + 2,6244) * ( 2) * ( 2) I N = I1N a = 3.0,191 = 0,33 - Dòng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là: I ( 2) N9 * ( 2) = I N9 Scb 100 = 0,33 = 0,794 kA 3.U tb 3.24 Các điểm ngắn mạch khác tính tương tự điểm ngắn mạch * Chú ý tính điểm ngắn mạch Với ngắn mạch N 2, N3, N4 , N6, N7, N8 có điện kháng thứ tự thuận nghịch đường dây X1i = X2i = 0,0714 + 0,417 + (i-1).0,267 Còn thứ tự khơng có điện kháng X0i = 0,064 + 0,417 (i-1).0,665 ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 19 Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện Tớnh toỏn tng t cho điểm ngắn mạch cịn lại ta có bảng kết sau: Bảng tổng hợp kết tính tốn ngắn mạch điểm chế độ phụ tải N1 0.488 0.488 0.481 0.969 N2 0.755 0.755 1.146 1.901 N3 1.022 1.022 1.811 2.833 N4 1.289 1.289 2.476 3.765 N5 1.556 1.556 3.141 4.697 N6 1.823 1.823 3.806 5.629 N7 2.090 2.090 4.471 6.561 N8 2.357 2.357 5.136 7.493 N9 2.624 2.624 5.801 8.425 0.686 0.376 0.259 0.198 0.160 0.134 0.116 0.102 0.090 2.058 1.129 0.778 0.593 0.480 0.403 0.347 0.305 0.271 4.951 2.716 1.872 1.428 1.154 0.968 0.834 0.733 0.653 0.686 0.376 0.259 0.198 0.160 0.134 0.116 0.102 0.090 I Ni , kA 1.650 0.905 0.623 0.476 0.385 0.322 0.279 0.245 0.217 X∆(2) 0.488 0.755 1.022 1.289 1.556 1.823 2.090 2.357 2.624 1.024 0.662 0.489 0.388 0.321 0.274 0.239 0.212 0.191 1.773 1.146 0.847 0.672 0.556 0.475 0.414 0.367 0.330 4.266 2.758 2.038 1.616 1.339 1.143 0.997 0.884 0.794 X1∑ X2∑ X0∑ X∆(1) * (1) I Nia * (1) I Ni (1) I Ni , kA * (1) I Ni (1) * ( 2) I Nia * ( 2) I Ni ( 2) I Ni ,kA Bảng dòng ngắn mạch cực đại điểm ngắn mạch chế độ phụ tải cực tiểu INmin(kA) I0Nmin(kA) 3.I0Nmin(kA) N1 4.951 1.650 4.950 N2 2.758 0.905 2.716 N3 2.038 0.623 1.872 N4 1.616 0.476 1.428 N5 1.339 0.385 1.154 N6 1.143 0.322 0.968 N7 0.997 0.279 0.834 N8 0.884 0.245 0.733 N9 0.794 0.217 0.653 Từ bảng số liệu ta có biều đồ quan hệ dịng ngắn mạch vi chiu di ng dõy ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 20 Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện I ,kA INi 3I0Ni I0Ni CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THƠNG SỐ KHỞI ĐỘNG XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY I – TÍNH TỐN THƠNG SỐ KHỞI ĐỘNG BẢO VỆ - Bảo vệ dòng cắt nhanh - Trị số dòng điện khởi động bảo vệ q dịng cắt nhanh chọn theo cơng thc Ik = Kat INngmax ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 21 Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện Trong : Kat :Hệ số an tồn Thường chọn Kat = 1,2 I Nngmax : dịng ngắn mạch ngồi cực đại dòng ngắn mạch lớn thường lấy giá trị dòng ngắn mạch cuối đường dây - Chọn dòng điện khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D2 là: Ikđ2 = kat IN9max = 1,2 1,004 = 1,205 kA - Dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D1 là: Ikđ1 = kat IN5max = 1,2 1,814 = 2,177 kA - Bảo vệ dòng “thứ tự khơng” cắt nhanh - Trị số dịng điện khởi động bảo vệ q dịng thứ tự khơng cắt nhanh chọn tương tự I0kđ = kat 3I0Nmax - Với bảo vệ đường dây D2 I0kđ2 = kat 3I0N9max = 1,2 0,696 = 0,835 kA - Với bảo vệ đường dây D1 I0kđ1 = kat 3I0N5max= 1,2 1,297 = 1,556 kA - Bảo vệ q dịng có thời gian a - Chọn dòng khởi động cho bảo vệ Chọn dịng khởi động cho bảo vệ có thời gian theo công thức sau Ikđ = k.Ipt Với : k = 1,6 hệ số chỉnh định Ipt dòng làm việc phụ tải - Dòng khởi động cho đường dây : IkdD2 = k.Ipt2 = 1,6 0,1263 = 0,202 kA - Dòng khởi động cho đường dây : IkdD1 = k.Ipt1 = 1,6 0,3204 = 0,513 kA b - Chọn thời gian cho bảo vệ - Phương trình đặc tính thời gian bảo vệ có dạng: t= Trong I * = 13,5 Tp (s) I∗ − I I kd §INH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 22 Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện * Ch ph ti max cho bảo vệ + Tại điểm ngắn mạch N9 ta có Ta có I* = Với I N max 1,004 = = 4,970 I kdD 0,202 t = tpt2 + ∆t ( với ∆t = 0,3 s ) nên t = 0,5 + 0,3 = 0,8 s 0,8.( 4,970 − 1) t (I * − 1) Suy TP = = = 0,235 s 13,5 13,5 + Tại điểm ngắn mạch N8 tính tương tự ta có I* = I N max 1,130 = = 5,594 I kdD 0,202 13,5 t = (5,594 − 1) 0,235 = 0,696 s Tương tự ta tính cho điểm ngắn mạch N5, N6, N7 ta có bảng tổng kết sau Điểm Ni INmax(kA) IkdD2 i I* N5 1.814 0.202 8.980 N6 1.509 0.202 7.470 N7 1.293 0.202 6.401 N8 1.130 0.202 5.594 N9 1.004 0.202 4.970 t i2 max 0.398 0.490 0.587 0.691 0.8 * Chế độ phụ tải cho bảo vệ + Tại điểm ngắn mạch N9 ta có Ta có I* = I N 0,794 = = 3,931 I kdD 0,202 13,5 t = (3,931 − 1) 0,235 = 1,082 s + Tại điểm ngắn mạch N8 tính tương tự ta có I* = I N8 0,884 = = 4,376 I kdD 0,202 §INH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 23 Đồ án môn rơle Khoa hƯthèng®iƯn 13,5 t = (4,376 − 1) 0,235 = 0,940 s Tương tự ta tính cho điểm ngắn mạch N5, N6, N7 ta có bảng tổng kết sau Điểm Ni INmin(kA) IkdD2 i I* N5 1.339 0.202 6.629 N6 1.143 0.202 5.658 N7 0.997 0.202 4.936 N8 0.884 0.202 4.376 N9 0.794 0.202 3.931 t i2 0.564 0.681 0.806 0.940 1.083 * Chế độ phụ tải max cho bảo vệ + Tại điểm ngắn mạch N5 ta có Ta có I* = Với I N max 1,814 = = 3,536 I kdD1 0,513 t1 = tpt1 + ∆t ( với ∆t = 0,3 s ) nên t1 = 0,75 + 0,3 = 1,05 s 5 t (I* − 1) Suy TP = 13,5 = 1,05.(3,536 − 1) = 0,197 s 13,5 + Tại điểm ngắn mạch N4 tính tương tự ta có I* = I N max 2,269 = = 4,423 I kdD1 0,513 13,5 t1 = (4,423 − 1) 0,197 = 0,777s Tương tự ta tính cho điểm ngắn mạch N1, N2, N3 ta có bảng tổng kết sau Điểm Ni INmax(kA) IkdD1 i I* N1 9.348 0.513 18.222 N2 4.573 0.513 8.914 N3 3.034 0.513 5.914 N4 2.269 0.513 4.423 N5 1.814 0.513 3.536 i t1 max 0.154 0.336 0.541 0.777 1.05 * Chế độ phụ tải cho bảo vệ + Tại điểm ngắn mạch N5 ta có §INH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 24 Đồ án môn rơle Ta cú I* = Khoa hệthốngđiện I N max 1,339 = = 2,610 I kdD1 0,513 13,5 t1 = (2,610 − 1) 0,197 = 1,652 s + Tại điểm ngắn mạch N4 tính tương tự ta có I* = I N max 1,616 = = 3,150 I kdD1 0,513 13,5 t1 = (3,150 − 1) 0,197 = 1,237 Tương tự ta tính cho điểm ngắn mạch N1, N2, N3 ta có bảng tổng kết sau Điểm Ni INmin(kA) IkdD1 i I* N1 4.951 0.513 9.651 N2 2.758 0.513 5.376 N3 2.038 0.513 3.973 N4 1.616 0.513 3.150 N5 1.339 0.513 2.610 i t1 0.307 0.608 0.895 1.237 1.652 Ta có biểu đồ thời gian bảo vệ theo chiều dài đường dây t ,s t max t ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 25 Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện Biểu đồ thời gian phụ thuộc chiều dài đường dây bảo vệ - Bảo vệ dòng thứ tự khơng có thời gian a- Tính trị số dịng điện khởi động Dịng điện khởi động chọn theo cơng thức I0kđ1= k IddBI Trong : IddBI : dòng danh định BI k =0,2 - Với bảo vệ đoạn đường dây D1: I0kđ1 = 0,2.400 = 80 A I0kđ2 = 0,2.150 = 30 A b- Thời gian làm việc Thời gian làm việc bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian chọn theo đặc tính độc lập t02 = tpt2 + ∆t = 0,5 + 0,3 =0,8 s t01 = max(tpt1,t02) + ∆t = 0,8+ 0,3=1,1 s II – XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY 1- Phạm vi bảo vệ bảo vệ dòng cắt nhanh - Chọn dòng điện khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D2 là: Ikđ2 = kat IN9max = 1,2 1,004 = 1,205 kA - Dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D1 là: Ikđ1 = kat IN5max = 1,2 1,814 = 2,177 kA I, kA §INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 26 ... bảo vệ đặt cho đường dây Đường dây cần bảo vệ đường dây 24kV,là đường dây trung áp,để bảo vệ ta dùng loại bảo vệ: - Quá dòng điện cắt nhanh q thời gian - Q dịng điện có hướng - So lệch dùng cấp. .. cấp bảo vệ thứ n xét t(n-1)max: thời gian tác động cực đại bảo vệ cấp bảo vệ đứng trước (thứ n) Δt: bậc chọn lọc thời gian * Bảo vệ q dịng với đặc tính thời gian phụ thuộc Bảo vệ q dịng có đặc... cấp thứ cấp chuyên dùng - Khoảng cách Trong nhiệm vụ thiết kế bảo vệ đồ án ta xét bảo vệ dòng điện cắt nhanh q dịng điện có thời gian a Bảo vệ q dịng có thời gian * Q dịng cắt nhanh với đặc tính