ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương ĐỒ ÁN MÔN HỌC Môn học : BVRL trong HTĐ Họ và tên: Lớp : Đ I. Đề tài Tính toán bảo vệ cho lưới điện 22kV được cấp nguồn từ HTĐ thông qua MBA B1 như đề bài. Số liệu cho các sinh viên: STT - 21 II. Nội dung 1. Nhiệm vụ, các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơ le. 2. Các hư hỏng, tình trạng làm việc không bình thường của MBA và đường dây. 3. Các loại bảo vệ cho B1 và đường dây L1, L2, L3. Nhiệm vụ , sơ đồ, nguyên lý làm việc, chọn thông số khởi động, vùng tác động của từng loại bảo vệ. 4. Tính toán các thông số khởi động cho bảo vệ so lệch dọc của MBA khi dùng BIBH. 5. Tính toán các thông số cho bảo vệ dòng điện cực đại và cắt nhanh cho đường dây L1, L2, L3. Chọn cấp chọn lọc cho bảo vệ 0,3t s ∆ = . 6. Các vị trí cần đặt bảo vệ có hướng. 7. Vẽ sơ đồ bảo vệ rơ le cho MBA và đường dây L1, L2, L3 (khổ giấy A3) III. Thời gian Ngày giao đề tài :08/11/2013 ; Ngày hoàn thành : 08/12/2013. Thông số tính toán: ( ) HT dm S MVA *HT dm X 0* * HT HT dm X X * min * HT HT dm X X α = 1 ( ) B S MVA 1 (%) N B U − 1 1 ( ) dmB U kV 2 1 ( ) dmB U kV 8000 0,7 1,2 1,8 25 10,5 121 24,2 1 ( )km L 0 1 ( / ) L X km − Ω 2 ( )km L 0 2 ( / ) L X km − Ω 3 ( )km L 0 3 ( / ) L X km − Ω 1 ax ( ) PT m S MVA 2 ax ( ) PT m S MVA 1 cos PT ϕ 2 cos PT ϕ Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 1 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương 18 0,38 12 0,38 14 0,38 8 10 0,9 0,85 - Lưới điện 22kV có điện kháng thứ tự không đường dây: 0 1 3.X X = - Tính ngắn mạch theo phương pháp gần đúng : 110 115( ) tb U kV − = , 22 22( ) tb U kV − = - Số liệu dùng cho sinh viên: 1 39( )L km = , 3 35( )L km = Bài làm: 1. Nhiệm vụ, các yêu cầu cơ bản của bảo vệ Rơ le. - Nhiệm vụ của bảo vệ Rơ le: - Nhận biết sự cố và chế độ làm việc không bình thường của phần tử bảo vệ - Nhanh chóng tác động cắt các phần tử bị sự cố ra khỏi HTĐ - Tác động tới các cơ cấu khác như tự động đóng lặp lại, tự động đóng dự phòng để duy trì chế độ làm việc bình thường của phần còn lại của HT không bị sự cố cũng như phần tử bị sự cố thoáng qua.  Như vậy: bảo vệ rơ le là một hệ thống điều khiển tự động đơn giản mà trong quá trình vận hành không ngừng tiếp nhận các thông tin về trạng thái làm việc của các phần tử trong hệ thống; xử lý thông tin và gửi lệnh tới các cơ cấu thừa hành khi cần thiết để đảm bảo chế độ vận hành bình thường của HTĐ - Các yêu cầu cơ bản của bảo vệ Rơ le: - Tính chọn lọc: đảm bảo chỉ cắt các phần tử bị sự cố và giữ nguyên vẹn cung cấp điện cho các phần tử khác không bị sự cố. - Tác động nhanh: sự cố cần loại trừ càng nhanh càng tốt để hạn chế tối đa mức thiệt hại do dòng ngắn mạch gây ra và giữ ổn định cho HTĐ. - Độ nhạy : khả năng nhận biết phần tử bị sự cố với dòng ngắn mạch nhỏ nhất trong vùng bảo vệ. Bảo vệ phải tác động với các chế độ làm việc không bình thường dù là nhỏ nhất trong HTĐ. - Độ tin cậy : Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn khi có sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ mà không được tác động sai hoặc không tác động. - Tính kinh tế : các bảo vệ phải thỏa mãn điều kiện kỹ thuật trước tiên, sau đó đảm bảo điều kiện về kinh tế làm cho giá thành xây dựng mạng điện giảm xuống. 2.Các tình trạng làm việc không bình thường của MBA và đường dây. Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 2 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương - Đối với MBA. - Ngắn mạch nhiều pha trên đầu cực và trong cuộn dây. - Ngắn mạch giữa các vòng dây. - Ngắn mạch 1 pha chạm đất, vỏ - Hiện tượng quá tải, tăng nhiệt độ dầu, mức dầu thấp, v.v… - Đối với đường dây. - Ngắn mạch nhiều pha, chạm đất 1 pha (mạng có dòng chạm đất bé). - Chế độ làm việc quá tải, sụt áp 3.Các loại bảo vệ cho B1 và đường dây. a) Bảo vệ cho MBA B1 • Bảo vệ MBA bằng Rơ le khí - Nguyên lý làm việc: Rơ le khí thường đặt trên đoạn ống nối từ thùng dầu đến bình dãn dầu của máy biến áp. Rơ le với cấp 2 tác động gồm có 2 phao bằng kim loại mang bầu thuỷ tinh con có tiếp điểm thuỷ ngân hoặc tiếp điểm từ. Ở chế độ làm việc bình thường trong bình rơ le đầy dầu, các phao nổi lơ lửng trong dầu, tiếp điểm của rơ le ở trạng thái hở. Khi khí bốc ra yếu (chẳng hạn vì dầu nóng do quá tải), khí tập trung lên phía trên của bình rơ le đẩy phao số 1 xuống, rơ le gửi tín hiệu cấp 1 cảnh báo. Nếu khí bốc ra mạnh (chẳng hạn do ngắn mạch trong thùng dầu) luồng dầu vận chuyển từ thùng lên bình dãn dầu xô phao thứ 2 chìm xuống gửi tín hiệu đi cắt máy biến áp. Rơ le khí còn có thể tác động khi mức dầu trong bình rơle hạ thấp do dầu bị rò hoặc thùng biến áp bị thủng. • Bảo vệ so lệch - Nhiệm vụ của các bảo vệ : dùng làm bảo vệ chính trong MBA , kết hợp với bảo vệ quá dòng trong một số trường hợp bảo vệ quá dòng không thể đáp ứng nhu cầu về chọn lọc và độ nhạy. - Sơ đồ của bảo vệ so lệch: Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 3 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương - Nguyên lý làm việc: bảo vệ thực hiện dựa trên sự so sánh dòng theo đại lượng về pha tại phía đầu và cuối của MBA được bảo vệ 1 2R T T I I I I = ∆ = − . Trường hợp xảy ra sự cố trong ở ngoài vùng bảo vệ thì giá trị 0 R I I = ∆ = (giá trị dòng ở đầu và cuối MBA có giá trị như nhau và đồng pha) =>Vậy bảo vệ không tác động. Trường hợp sự cố xảy ra trong bản thân MBA (trong vùng bảo vệ) thì giá trị dòng điện 1T I và 2T I khác nhau cả về chiều và cả trị số, nên 0 R I I = ∆ ≠ => bảo vệ tác động • Bảo vệ dòng điện cực đại - Nhiệm vụ : bảo vệ quá tải, chống ngắn mạch xảy ra trong MBA - Sơ đồ : bảo vệ quá dòng điện 2 cấp (thời gian duy trì và cắt nhanh) Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 4 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương - Nguyên lý làm việc: bảo vệ chống ngắn mạch trong MBA và chống quá tải MBA có thể thực hiện theo nguyên lý quá dòng điện (thời gian duy trì hay cắt nhanh). Cấp thứ nhất, bảo vệ cắt nhanh, cấp thứ hai là bảo vệ quá dòng cực đại. Khi giá trị dòng điện vượt qua ngưỡng tác động của I> thì bảo vệ tác động, gửi tín hiệu tới RG trễ một khoảng thời gian t ∆ nhờ rơ le Rt. Nếu dòng điện đạt giá trị khởi động của I>> thì rơ le I>> gửi lệnh cắt tới RG, RG đóng tiếp điểm đi báo tín hiệu và đi cắt MC. • Bảo vệ thứ tự không cho MBA - Nhiệm vụ: bảo vệ chống chạm đất, vỏ MBA và bảo vệ dự phòng cho mạng điện. - Sơ đồ: Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 5 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương - Nguyên lý làm việc: khi xảy ra ngắn mạch một pha trong MBA thì dây về của rơ le thứ tự không xuất hiện dòng 3I 0 . Rơ le thứ tự không sẽ tác đông máy cắt sau một khoảng thời gian trễ nhờ Rơ le thời gian Rt. b) Bảo vệ cho đường dây • Bảo vệ so lệch - Nhiệm vụ: bảo vệ đường dây khỏi ngắn mạch nhiều pha, chạm đất. - Sơ đồ của bảo vệ so lệch đường dây: Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 6 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương - Nguyên lý làm việc : bảo vệ đường dây khỏi ngắn mạch nhiều pha, chạm đất. Bảo vệ thực hiện dựa trên sự so sánh dòng theo đại lượng về pha tại phía đầu và cuối của đường dây được bảo vệ 1 2T T I I I ∆ = − . Trường hợp xảy ra sự cố trong ở ngoài vùng bảo vệ thì giá trị 0I ∆ = (giá trị dòng ở đầu và cuối đường dây có giá trị như nhau) =>Vậy bảo vệ không tác động. Trường hợp sự cố xảy ra trên đường dây (trong vùng bảo vệ) thì giá trị dòng điện 1T I và 2T I khác nhau cả về chiều và cả trị số, nên 0I∆ ≠ => bảo vệ tác động. • Bảo vệ khoảng cách có hướng - Nhiệm vụ: phát hiện và loại trừ sự cố xảy ra trên đường dây dựa vào giá trị tổng trở tính từ vị trí đặt bảo vệ tới điểm ngắn mạch thay đổi theo khoảng cách. - Sơ đồ: bảo vệ khoảng cách có đặc tính thời gian nhiều cấp. - Nguyên lý làm việc: bảo vệ tác động khi xảy ra bất kỳ ngắn mạch nào trong vùng bảo vệ chiều từ đường dây – thanh cái: Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, 3RI và 4RW sẽ khởi động và khép tiếp điểm của chúng, cực (+) của nguồn thao tác được đưa đến tiếp điểm của 5RZ, 6RZ và đến cuộn dây của 7RT. Nếu ngắn mạch xảy ra trong phạm vi vùng I, các role 5RZ, 8RGT sẽ khởi động qua role 9 Th sẽ đưa xung đi vắt 1MC với thời gian t t . Nếu xảy ra hư hỏng ở xa hơn vùng II, role 5RZ không khởi động, các role 6RZ và 10RT tạo thời gian t tt của cấp thứ II sẽ khởi động và cho xung đi cắt 1MC qua role 11 Th . Khi ngắn mạch xa hơn nữa trong vùng III, các role 5RZ và 6RZ sẽ không khởi động, 1MC bị cắt với thời gian t ttt tạo nên bởi 7RT qua 12 Th . Như vậy, trong sơ đồ đang xét bộ phận khoảng cách không kiểm soát vùng III khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì bảo vệ làm việc như theo bảo vệ dòng điện cực đại có hướng. • Bảo vệ quá dòng có hướng Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 7 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương - Nhiệm vụ: bảo vệ đường dây khỏi ngắn mạch nhiều pha, chạm đất và quá tải. - Sơ đồ: bảo vệ quá dòng điện có hướng (cắt có thời gian) - Nguyên lý làm việc: khi đường đây bị quá tải hay ngắn mạch, bảo vệ quá dòng cực đại tác động với thời gian duy trì sau đó đi tác động RG. Nếu dòng ngắn mạch lớn thì bảo vệ có cắt nhanh, RG đóng tiếp điểm đi báo tín hiệu và gửi lệnh đi cắt MC. III.1 Chọn thông số cho các bảo vệ. • MBA - Bảo vệ so lệch Do những điều kiện không cân bằng cực đại có thể xảy ra , ta xác định theo biểu thức: ax 2 . . ax ( . . ). kcbm a cl i dc i N ng m I k k s U s I= + ∆ + Trong đó: dc U ∆ : phần trăm điện áp điều chỉnh điện áp của MBA. . . axN ng m I : dòng ngắn mạch cực đại ngoài vùng bảo vệ . 2i s : sai số do sự chênh lệch dòng thứ cấp giữa 2 BI. 2 2 2 2 I II i I I I s I − = 2 2 , I II I I : dòng thứ cấp phía cao và hạ của MBA , , a cl i k k s : sai số do chế tạo và lắp đăt, BI Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 8 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương a k : BI có dòng bão hòa từ nhanh cl k : BI đặt ở 2 phía khác nhau của MBA i s : sai số của BI Dòng tính toán khởi động theo 3 điều kiện: Bảo vệ không tác động khi đứt dây mạch nhị thứ ax . kd tc lvm I k I = Bảo vệ không tác động khi dòng từ hóa nhảy vọt (do lúc đóng MBA không tải). (1,1 1,4). kd dmBA I I= ÷ Bảo vệ không tác động khi dòng không cân bằng cực đại ax . kd tc kcbm I k I = Dòng khởi động của bảo vệ so lệch: d . kd s BI kdRSL i I k I n = kd I : dòng khởi động tính toán lớn nhấttheo 3 điều kiện trên. ds BI k : hệ số sơ đồ đấu BI phía thứ cấp i n : tỉ số biến dòng điện của BI Dòng điện thực tế cài đặt cho BVSL . dRSL i kdSL sdBI I n I k = dSL I : dòng chỉnh định của Rơ le, chọn theo giá trị kdRSL I với nấc gần nhất phía trên. Độ nhạy của bảo vệ: (3) .min . sd N nh kdSL k I k I = Đặc tính khởi động của rơ le số 7UT512 Đoạn AB biểu thị dòng khởi động ngưỡng thấp của rơ le so lệch (thường có giá trị trong khoảng I> = (0,15 – 2 ).I dm . Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 9 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương Đoạn BC biểu thị đặc tính có kể đến sai số của chính rơ le, sai số của BI và sai số do sự điều chỉnh điện áp gây nên. Đoạn CD biểu thị đặc tính phụ thuộc vào sự bão hòa của các BI Đoạn DE biểu thị đặc tính khởi động ngưỡng cao của bảo vệ so lệch, có giá trị trong khoảng I>> = (0,5 – 20 ).I dm Ngoài dòng ngắn mạch, các hiện tượng khác như dòng xung kích từ hóa MBA khi đóng MBA không tải có thể dẫn tới rơ le tác động. Do đó, để bảo vệ không tác động nhầm thì phải thêm chức năng khóa hay hãm. Chức năng khóa dòng xung kích từ hóa MBA dựa trên thành phần song hài bậc 2 của dòng xung kích từ hóa khi đóng MBA không tải thường khá lớn (khoảng 70% so với thành phần song cơ bản ). .100 SL H I d I = : độ dốc của đường đặc tính dm I : dòng định mức của đối tượng bảo vệ. ; SL H I I : dòng so lệch và dòng hãm ( (3) 2. / H N dmBI I I I = ) CS I : dòng hãm cơ sở 1 tan 0,15 α = ; 2 tan 0,4 α = • Bảo vệ quá dòng cực đại Bảo vệ MBA thực hiện theo 2 cấp: cắt có thời gian duy trì và cắt nhanh. Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 10 [...]... Page 11 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương -Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ khoảng cách đường dây với nhiều cấp và nhiều vùng tác động, các vùng phía trước (tính từ thanh cái vào đường dây ) đóng vai trò dự phòng cho vùng kế tiếp nó Thường thì sơ đồ bảo vệ theo 3 cấp Cấp 1 là bảo vệ chính, vùng tác động thường chiếm 80 – 85% chiều dài đường dây cần bảo vệ Chức năng chính của bảo vệ cấp 2 là bảo vệ vùng... 2.147 3 1.059 • Tính toán thông số cài đặt cho các bảo vệ đường dây Chọn r le số có hệ số trở về ktv= 0,98 Dự định mắc BI theo sơ đồ sao đủ và role định hướng công suất theo sơ đồ 900 - Bảo vệ dòng điện cực đại  Tính toán cho bảo vệ BV3 Bảo vệ quá dòng cực đại I kd I > = ' kat × kmm × ksd L × I cb1max L1 ktv × ni Trong đó: ktv Hệ số trở về Lấy ktv = 0,98 ( chọn rơ le số) kmm - Hệ số mở máy của các phụ... Độ nhạy của bảo vệ: knh = I N min I N min k sd = I kdI > I dR ni I N min : dòng ngắn mạch nhỏ nhất ở phía cuối vùng bảo vệ Giá trị cho phép của độ nhạy: knh ≥ 1,5 đối với bảo vệ chính và knh ≥ 1, 2 đối với vùng bảo vệ dự phòng Vùng tác động bảo vệ cắt nhanh: Vùng tác động bảo vệ quá dòng: Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 15 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương 4 Tính toán thông số cho bảo vệ so lệch dọc... ngắn mạch lớn nhất ngoài vùng bảo vệ ktc : hệ số tin cậy Dòng điện khởi động của rơ le: I kdR.CN = k sd ktc I N ng max ni Căn cứ vào dòng điện khởi động của rơ le, ta chỉnh định giá trị gần nhất của bảo vệ cắt nhanh I dR Giá trị dòng điện thực tế mà rơ le tác động: I kdCN = I dR ni k sd Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 13 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương Vì bảo vệ không tác động khi ngắn mạch ngoài... 596, 44 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ Chương Ta kiểm tra độ nhạy của bảo vệ: (2) I N min 0,997.103 knh = = = 6, 647 >2 I kd SL 150  (Thỏa mãn) Vậy bảo vệ đảm bảo độ nhạy cần thiết 5 Tính toán thông số khởi động cho bảo vệ dòng điện cực đại có hướng và cắt nhanh có hướng cho đường dây L1, L2, L3 Cấp thời gian chọn lọc ∆t = 0,3 s Phân tích đặc tính thời gian tác động của các bảo vệ trên sơ đồ, ta... Vì rơ le mắc gián tiếp qua BI, vì vậy giá trị khởi động của rơ le I kdR = ksd k sd : hệ số sơ đồ mắc BI ni : tỷ số biến dòng Như vậy, dòng khởi động của rơ le xác định theo biểu thức: Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 14 I kd ni ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE I kdR = GVDH: Nguyễn Sỹ Chương ktc k sd kmm I lv.max ktv ni Sau đó ta chọn giá trị I dR gần nhất với thang đo dòng điện phía trên Vậy giá trị thực tế mà bảo vệ tác... điện Việc kết hợp bảo vệ dòng điện cực đại và cắt nhanh cho phép nâng cao hiệu quả của các bảo vệ bảo vệ I>> làm nhiệm vụ cắt nhanh ngắn mạch trong vùng cắt nhanh của bảo vệ, Dòng khởi động cắt nhanh Bảo vệ không tác động (tính chọn lọc) khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ thì dòng khởi động phải lớn hơn dòng ngắn mạch ngoài max I kd = ktc I N ng max I N ng max : dòng ngắn mạch lớn nhất ngoài vùng bảo. .. với Rơ le cắt nhanh I kdR.CN Tỷ lệ giữa vùng bảo vệ và vùng chết của bảo vệ lớn hơn 30% thì được coi là hiệu quả m% = 100 EHT ( − X ht ) X BA I kdCN X ht :điện kháng của HT tính từ ngồn đến đầu vào MBA  Cấp thứ hai là cấp bảo vệ dòng điện cực đại Thời gian tác động của bảo vệ cấp 2 được xác định theo cấp thời gian đối thời gian tác động lớn nhất của bảo vệ trước nó t2 = t1.max + ∆t Độ nhạy của bảo vệ. .. I dmT 5 • Tính toán điện kháng các phần tử: - Hệ thống Chọn Scb = 100 MVA; U cb = U tb các cấp (115kV; 22kV) Tính giá trị điện kháng trong hệ đơn vị tương đối cơ bản: - Hệ thống: max X HT = 0, 0087 ; min X HT = 0, 016 ; min X 0min = 1, 2 X HT = 1, 2.0, 016 = 0, 0192 HT - MBA X BA = 0, 42 Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 21 ax max X 0mHT = 1, 2 X HT = 1, 2.0, 0087 = 0, 0104 ; ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE - GVDH: Nguyễn... vệ vùng chết và dự phòng cho bảo vệ cấp 1, còn bảo vệ cấp 3 làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ cấp 1 và cấp 2 trễ 1 khoảng thời gian thích hợp Để đảm bảo điều kiện chọn lọc của bảo vệ thì giá trị tổng trở của bảo vệ vùng 1 1 phải nhỏ hơn tổng trở của dây dẫn được bảo vệ, Z A < Z AB I Hay Z A = k1.Z AB k1 : hệ số dự trữ, tính đến sự tác động không chính xác của bảo vệ và điện trở quá độ của điểm sự cố, . khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì bảo vệ làm việc như theo bảo vệ dòng điện cực đại có hướng. • Bảo vệ quá dòng có hướng Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 7 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn Sỹ. hợp với bảo vệ quá dòng trong một số trường hợp bảo vệ quá dòng không thể đáp ứng nhu cầu về chọn lọc và độ nhạy. - Sơ đồ của bảo vệ so lệch: Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 3 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH:. 1,5 nh k ≥ đối với bảo vệ chính và 1,2 nh k ≥ đối với vùng bảo vệ dự phòng. Vùng tác động bảo vệ cắt nhanh: Vùng tác động bảo vệ quá dòng: Phạm Thế Dũng _Đ5H4 Page 15 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE GVDH: Nguyễn