Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu LỜI NÓI ĐẦU Điện 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 trò 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 cần phải tăng cường thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện để giảm thiểu, ngăn chặn hậu cố gây Đồ án môn học Bảo vệ rơle giúp cho sinh viên củng cố kiến thức bảo vệ rơle Từ sinh viên có đánh giá đắn loại bảo vệ Trong trình làm đồ án này, em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy cô môn, đặc biệt thầy giáo Th.s Tạ Tuấn Hữu Dù cố gắng kiến thức em hạn chế, kinh nghiệm tích lũy nên đồ án khó tránh khỏi sai sót Em mong nhận đánh giá, nhận xét, góp ý thầy cô để đồ án kiến thức thân em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô, đặc biệt thầy giáo Th.s Tạ Tuấn Hữu giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà Nội tháng 11 năm 2010 Sinh viên thực Chu Văn Tuấn Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu ĐỒ ÁN MÔN HỌC RƠ LE Họ tên sinh viên: Chu Văn Tuấn Lớp: Đ2H2 Khoa: Hệ thống Điện ********************* I PHẦN LÝ THUYẾT I.1 Nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ rơ le: + Nhiệm vụ bảo vệ rơ le: Khi thiết kế vận hành hệ thống điện phải kể đến khả phát sinh hư hỏng tình trạng làm việc không bình thường hệ thống điện Ngắn mạch loại cố xảy nguy hiểm hệ thống điện Hậu ngắn mạch là: - Làm giảm thấp điện áp phần lớn hệ thống điện - Phá hủy phần tử cố tia lửa điện - Phá hủy phần tủ có dòng điện ngắn mạch chạy qua tác dụng nhiệt - Phá vỡ ổn định hệ thống Ngoài loại hư hỏng, hệ thống điện có tình trạng làm việc không bình thường tải Khi tải, dòng điện tăng cao làm nhiệt độ phần dẫn điện vượt giới hạn cho phép, làm cho cách điện chúng bị già cỗi bị phá hỏng Để đảm bảo làm việc liên tục phần tử không hư hỏng hệ thống điện cần có thiết bị phát ghi nhận phát sinh hư hỏng với thời gian bé nhất, phát phần tử bị hư hỏng cắt khỏi hệ thống điện Thiết bị thực nhờ khí cụ tự động gọi rơ le Thiết bị bảo vệ thực nhờ rơ le gọi thiết bị bảo vệ rơ le Như vậy, nhiệm vụ thiết bị bảo vệ rơ le tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện Ngoài ra, ghi nhận phát tình trạng làm việc không bình thường phần tử hệ thống điện Tùy mức độ mà bảo vệ rơ le tác động báo tín hiệu cắt máy cắt + Những yêu cầu bảo vệ rơ le là: 1/ Tin cậy: Là tính đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng, chắn Phân biệt loại độ tin cậy - Độ tin cậy tác động khả bảo vệ làm việc có cố xảy phạm vi xác định nhiệm vụ bảo vệ Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu - Độ tin cậy không tác động khả bảo vệ tránh làm việc nhầm chế độ vận hành bình thường có cố xảy phạm vi bảo vệ qui định Để nâng cao độ tin cậy người ta sử dụng rơ le hệ thống rơ le có kết cấu đơn giản, chắn, thử thách qua thực tế sử dụng cần tăng cường mức độ dự phòng hệ thống 2/ Tính chọn lọc: Khả bảo vệ cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện gọi tác động chọn lọc Theo nguyên lí làm việc, bảo vệ phân ra: - Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối bảo vệ làm việc cố xảy phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ phần tử lân cận - Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối làm nhiệm vụ bảo vệ cho đối tượng bảo vệ thực chức bảo vệ dự phòng cho bảo vệ đặt phần tử lân cận 3/ Tác động nhanh: Phần tử bị ngắn mạch cắt nhanh, hạn chế mức độ phá hoại thiết bị, giảm thời gian sụt áp hộ dùng điện có khả trì ổn định làm việc máy phát điện toàn hệ thống điện Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động thiết bị bảo vệ rơ le Tuy nhiên số trường hợp để thực yêu cầu tác động nhanh thỏa mãn yêu cầu chọn lọc Hai yêu cầu mâu thuẫn nhau, tùy điều kiện cụ thể cần xem xét kỹ yêu cầu 4/ Độ nhạy: Độ nhạy đặc trưng cho khả cảm nhận cố rơ le hệ thống bảo vệ Độ nhạy đặc trưng số độ nhạy K n tỉ số đại lượng vật lý đặt vào rơ le có cố ngưỡng tác động Hệ số nhạy: kn = I N I kđ Yêu cầu: k n ≥ : bảo vệ k n ≥ 1,5 : bảo vệ dự phòng Độ nhạy thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố 5/ Tính kinh tế: Đối với trang thiết bị điện cao áp siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chiếm vài phần trăm giá trị công trình Vì yêu cầu kinh tế Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu không đề ra, mà bốn yêu cầu kĩ thuật đóng vài trò định, không thỏa mãn yêu cầu 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 truyền tải cao áp Vì cần phải tính toán kinh tế kĩ thuật việc lựa chọn thiết bị bảo vệ I.2 Các nguyên tắc bảo vệ học a) Bảo vệ dòng điện: loại bảo vệ tác động dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giá trị định trước Theo nguyên tắc đảm bảo tính chọn lọc chia thành loại: - Bảo vệ dòng điện cực đại - Bảo vệ dòng điện cắt nhanh - Bảo vệ dòng điện cực đại: Bảo vệ dòng điện cực đại loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc cấp, bảo vệ gần nguồn cung cấp thời gian tác động lớn - Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc cách chọn giá trị dòng điện khởi động bảo vệ lớn giá trị dòng điện ngắn mạch lớn qua chỗ đặt bảo vệ có hư hỏng ỏ đầu phần tử b) Bảo vệ so lệch dòng điện: Bảo vệ so lệch dòng điện: loại bảo vệ làm việc theo nguyên tắc so sánh trực tiếp biên độ dòng điện hai đầu phần tử bảo vệ Nếu sai lệch vượt trị số cho trước bảo vệ tác động c) Bảo vệ khoảng cách: Bảo vệ khoảng cách loại bảo vệ dùng rơ le tổng trở có thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ điện áp UR dòng điện IR đưa vào rơ le góc pha chúng  UR  , ϕ R   IR  t = f  Thời gian tự động tăng lên khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến chỗ xảy cố tăng lên Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng có thời gian làm việc bé Vì bảo vệ khoảng cách đảm bảo cắt chọn lọc mạng có cấu hình ( số nguồn cung cấp tùy ý, thời gian làm việc tương đối bé) d) Bảo vệ dòng điện có hướng: - Là loại bảo vệ làm việc theo giá trị dòng điện chỗ nối rơ le góc pha dòng điện với điện áp góp có đặt BU cung cấp cho bảo vệ Bảo vệ tác động dòng điện vào rơ le vượt giá trị chỉnh định trước góc pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch đường dây bảo vệ Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu → Từ đó, thấy bảo vệ dòng điện có hướng bảo vệ dòng điện cực đại cộng thêm phận làm việc theo góc lệch pha dòng điện áp vào rơ le e) Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất bé: - Thực chất bảo vệ dòng sử dụng lọc thứ tự không để lấy thành phần thứ tự không dòng pha Khi có ngắn mạch pha chạm đất xuất dòng thứ tự không (3I0) chạy vào rơ le Nếu dòng lớn giá trị đặt rơ le tác động cắt máy cắt - Cuộn sơ cấp bảo vệ dẫn mạch điện cần bảo vệ, thứ cấp quấn mạch từ bọc lấy pha f) Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất lớn: - Bảo vệ lấy dòng điện làm việc vào rơ le dòng tổng BI đặt pha Khi có ngắn mạch pha dòng vào rơ le bao gồm lần thành phần dòng thứ tự không thành phần dòng không cân Người ta chọn dòng khởi động rơ le lớn dòng không cân tính toán nhân với hệ số k at Nên có ngắn mạch pha chạm đất dòng vào rơ le lớn dòng khởi động bảo vệ tác động cắt máy cắt Khi xảy loại ngắn mạch khác thành phần I0 không tồn rơ le không tác động I.3 Nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý làm việc, thông số khởi động vùng tác động bảo vệ đặt cho đường dây: a) Bảo vệ dòng có thời gian: - Nhiêm vụ: Dùng để bảo vệ cho lưới hở có nguồn cung cấp, chống ngắn mạch pha - Sơ đồ nguyên lý làm việc: Chia làm loại Sơ đồ nguyên lý sau: 1MC CC 1MC1 TÝn hiÖu RI RI RT TH 2BI Hình Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dòng cực đại Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu + Bảo vệ dòng có đặc tính thời gian độc lập: thời gian làm việc rơ le không phụ thuộc vào giá trị dòng ngắn mạch - Đảm bảo tính chọn lọc cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc cấp Bảo vệ gần nguồn có thời gian làm việc chậm Giá trị dòng điện khởi động bảo vệ IKĐ trường hợp xác định bởi: I RL KĐ = k at k mm ⋅ I lv max k tv n i Trong đó: Ilvmax: dòng điện làm việc lớn kat: hệ số an toàn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm có ngắn mạch sai số tính dòng ngắn mạch kmm: hệ số mở máy, lấy Kmm = (1.5 ÷ 2,5) ktv: hệ số trở chức bảo vệ dòng, lấy khoảng (0,85 ÷ 0,95) Phối hợp bảo vệ theo thời gian: Nguyên tắc phối hợp nguyên tắc bậc thang, nghĩa chọn thời gian làm việc 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 Δt : bậc chọn lọc thời gian + Bảo vệ dòng với đặc tính thời gian phụ thuộc: thời gian tác động bảo vệ phụ thuộc vào dòng điện qua bảo vệ bội số dòng so với dòng I kđ tương đối nhỏ phụ thuộc không phụ thuộc bội số lớn Bảo vệ dòng 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 toán chỉnh định rơle dòng số với đặc tính thời gian phụ thuộc đa dạng chủng loại tiêu chuẩn Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu nên thực tế chưa thống mặt lý thuyết điều gây khó khăn cho việc thẩm kế kiểm định giá trị đặt t1 ∆ t t6 t2 ∆t t3 ∆t t4 Hình 2: Phối hợp đặc tuyến thời gian bảo vệ dòng lưới điện hình tia cho trường hợp đặc tuyến phụ thuộc đặc tính độc lập Rơle dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc sử dụng cho đường dây có dòng cố biến thiên mạnh thay đổi vị trí ngắn mạch 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 Từ hình vẽ ta thấy thời gian tác động xảy cố đoạn bảo vệ cố xảy gần nguồn bảo vệ tác động nhanh Đó ưu điểm bảo vệ dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc so với đặc tính thời gian độc lập + Vùng tác động: vùng tác động rơ le bảo vệ dòng có thời gian toàn phần đường dây tính từ vị trí đặt bảo vệ phía tải Bảo vệ đặt gần nguồn có khả làm dự phòng cho bảo vệ đặt phía sau với thời gian cắt cố chậm cấp thời gian Δt Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu b) Bảo vệ dòng cắt nhanh: Đối với bảo vệ dòng thông 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 công suất ngắn mạch lớn gần nguồn Tuy nhiên vùng bảo vệ không bao trùm hoàn toàn 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 vùng bảo vệ Sau tính toán 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 công thức: Ikđ = kat.INngmax Trong đó: kat: hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng sai số tính toán ngắn mạch, cấu tạo rơle, thành phần không chu kì dòng ngắn mạch biến dòng Với rơle điện Kat = (1,2 ÷ 1,3), với rơle số kat = 1,15 INng max: dòng 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 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 dòng cắt nhanh bảo vệ phần tử mà kết hợp với bảo vệ khác Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu INmax INmin Ikd LCNmin INngoaimax LCNmax Hình 3: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây nguồn cung cấp Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu PHẦN II TÍNH TOÁN CỤ THỂ Đề A SỐ LIỆU BAN ĐẦU B1 HT MC1 D1 BI1 MC2 tpt1 B2 115 kV D2 BI2 tpt2 P2 P1 24 kV Hệ thống: SNmax = 1500 MVA; SNmin = 0,7.SNmax = 1050MVA; X0HT = 0,8.X1HT Máy biến áp B1 B2: Sdd = 2*30 MVA ; U1/U2 = 115/24kV ; Uk% = 12,5% Đường dây D1: L1 = 15km; AC-100; Z1 = 0,27 + j0,39 Ω/km; Z0 = 0,48 + j0,98 Ω/km D2: L2 = 10km; AC-75; Z1 = 0,36 + j0,41 Ω/km; Z0 = 0,56 + j1,02 Ω/km Phụ tải : P1 = MW; cosφ1 = 0,9; tpt1 = 1s P2 = MW; cosφ2 = 0,8; tpt2 = 0,75s Đặc tính thời gian rơle: 80 t= Tp , s I* −1 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 10 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Hình 1: Biến thiên dòng ngắn mạch theo độ dài đường dây Trong chế độ cực tiểu: Ta có bảng tổng hợp giá trị dòng ngắn mạch sau Bảng 4: Kết tính toán dòng ngắn mạch chế độ cực tiểu Dòng ngắn N1 mạch N2 I N (kA) 4.720 2.708 1.893 1.456 1.182 1.045 0.936 0.848 0.775 I N 1.583 0.793 0.527 0.395 0.315 0.277 0.246 0.222 0.202 3.I N (kA) 4.749 2.379 1.581 1.185 0.945 0.831 0.738 0.666 0.606 N3 N4 N5 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 N6 N7 N8 N9 Trang 21 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Hình Biến thiên dòng ngắn mạch chế độ cực tiểu theo độ dài đường dây Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 22 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu CHƯƠNG TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT III.1 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: + Cắt nhanh theo dòng pha: Trị số dòng khởi động bảo vệ cắt nhanh chọn theo công thức: Ikđ = kat.INngmax Trong đó: - kat = 1,2: hệ số an toàn - INngmax: dòng ngắn mạch lớn ứng với nguồn mang công suất cực đại, thường lấy giá trị dòng ngắn mạch cuối đường dây (dòng ngắn mạch pha) Ta chọn dòng khởi động cho bảo vệ cắt nhanh đoạn đường dây L1 L2 + Đoạn L1: có INngoaimax = IN5 = 1,868 kA Ikđ1 = 1,2.1,868 = 2,2416 kA + Đoạn L2: có INngoaimax = IN9 = 1,198 kA Ikđ2 = 1,2.1,198 = 1,4376 kA + Cắt nhanh thứ tự không: Dòng làm việc bảo vệ cắt nhanh thứ tự không chọn tương tự trường hợp cắt nhanh theo dòng pha I0kđ = kat.3I0Nmax Với bảo vệ đường dây D1, D2: I0kđ1 = kat.3I0N5max = 1,2.1,338 = 1,6056 kA I0kđ2 = kat.3I0N9max = 1,2.0,837 = 1,0044 kA III.2) Bảo vệ dòng có thời gian: Dòng khởi động bảo vệ dòng có thời gian chọn theo công thức sau: I kd (51) = k at k mm ×I lv max kv Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 (Lấy k at k mm = 1,6 ) kv Trang 23 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Trong đó: - k v : Hệ số trở - k mm : Hệ số mở máy phụ tải động có dòng điện chạy qua chổđặt bảo vệ - k at : Hệ số an toàn - I lv max : Dòng điện làm việc lớn Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng có thời gian đoạn đường dây: + Đoạn L1: Ilvmax1 = 276 A Ikđ1 = 1,6.276 = 626,02 A=0,626kA + Đoạn L2: Ilvmax2 = 126 A=0,126kA Ikđ2 = 1,6.126= 201,6A=0,202kA Chọn thời gian làm việc bảo vệ: Đặc tính thời gian rơle: t = 80 Tp, s I −1 * Với: I* = I I kd III.3.1 Chế độ cực đại: Với đường dây D2: Ikđ = 0,202 kA • Xét điểm ngắn mạch N9: IN9 = 1,198 kA I* = I N 1,198 = = 5,931 I kd 0,202 t N = t pt + ∆t = 0,75+0,3=1,05 s Tp2 I *2 − 5,9312 − = t N = 1,05 = 0,449 80 80 • Xét điểm ngắn mạch N8: I8 = 1,316 kA I* = IN8 I kđ 2−51 = 1,316 = 6,515 0,202 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 24 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu 80 80 Tp2 = 0,449 = 0,867 s I −1 6,515 − t2N = * Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch đường dây D2: Giá trị thời gian khởi động rơ le cho điểm ngắn mạch I N max , kA t2, s N5 N6 N7 N8 N9 1.868 0.425 1.639 0.554 1.460 0.701 1.316 0.867 1.198 1.05 Với đường dây L1: Xét điểm ngắn mạch N5: IN5 = 1,868 kA; tpt1 = 1s; t2N5=0,425 I 1,868 I* = N = = 2,984 I kd 0,626 { } t1N = max t N , t pt1 + ∆t t1N = + 0,3 = 1,3s I *2 − 2,984 − T p1 = t1N = 1,3 = 0,128( s ) 80 80 Xét điểm ngắn mạch N4: IN4 = 2,325 kA I* = IN4 I kđ 1−51 t1N = = 2,325 = 3,714 0,626 80 80 T p1 = 0,128 = 0.8( s ) I −1 3,714 − * Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch đường dây D1: Giá trị thời gian khởi động rơ le cho điểm ngắn mạch N1 I N max , kA 8.895 N2 N3 N4 N5 4.555 3.079 2.325 1.868 t1, s 0.197 0.442 0.800 1.3 0.051 Từ số liệu tính toán ta vẽ đặc tính thời gian bảo vệ dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc chế độ cực đại sau: Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 25 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Đặc tính thời gian chế độ cực đại III.3.2 Chế độ cực tiểu: Với đường dây D2: Ikđ = 0,202 kA Dòng ngắn N1 mạch N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 I N (kA) 4.720 2.708 1.893 1.456 1.182 1.045 0.936 0.848 0.775 I N 1.583 0.793 0.527 0.395 0.315 0.277 0.246 0.222 0.202 • Xét điểm ngắn mạch N9: IN9 = 0,775 kA I* = I N 0,775 = = 3,837 I kd 0,202 t N = t pt + ∆t = 0,75+0,3=1,05 s Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 26 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Tp I *2 − 3,837 − = t N = 1,05 = 0,18 80 80 Xét điểm ngắn mạch N8: I8 = 0,848 kA I* = I N8 I kđ 2−51 t2 N = = 0,848 = 4,198 0,202 80 80 Tp = 0,18 = 0,866 s I −1 4,1982 − * Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch đường dây D2: Giá trị thời gian khởi động rơ le cho điểm ngắn mạch N5 I N , kA N6 1.182 0.433 t2, s N7 1.045 0.559 N8 0.936 0.703 N9 0.848 0.866 0.775 1.050 Với đường dây L1: Xét điểm ngắn mạch N5: IN5 = 1,182 kA; tpt1 = 1s; t2N5=0,433 I 1,182 I* = N = = 1,888 I kd 0,626 t1N = max{t N , t pt1 } + ∆t t1N = + 0,3 = 1,3s I *2 − 1,888 − T p1 = t1N = 1,3 = 0,042( s ) 80 80 Xét điểm ngắn mạch N4: IN4 = 1,456 kA I* = IN4 I kđ 1−51 t1N = = 1,456 = 2,326 0,626 80 80 T = 0,042 = 0.762( s ) p I *2 − 2,326 − Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch đường dây D1: Giá trị thời gian khởi động rơ le cho điểm ngắn mạch N1 N2 N3 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 N4 N5 Trang 27 Đồ án môn học Rơle I N , kA t1, s GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu 4.720 0.060 2.708 1.893 1.456 1.182 0.190 0.413 0.762 1.300 Từ số liệu tính toán ta vẽ đặc tính thời gian bảo vệ dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc chế độ cực đại sau Đặc tính thời gian bảo vệ rơ le chế độ cực tiểu III.3.3 Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh: Trị số dòng khởi động bảo vệ cắt nhanh dòng thứ tự không chọn theo biểu thức: Ikđ = kat I0ngmax Trong đó: - kat: hệ số an toàn, 1,2 I0ngmax – dòng điện ngắn mạch thứ tự không lớn có cố chạm đất vùng bảo vệ Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng thứ tự không đoạn đường dây L2 : Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 28 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Dòng thứ tự không max 3.I0N9max = 0.837kA Ikđ(50N) = k0at.3I0N9max=1,2.0.837=1,0044 kA Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng thứ tự không đoạn đường dây L1: Dòng thứ tự không max 3I0N5max = 1,338 kA Vậy dòng khởi động là: Ikđ(50N) = 1,2.1,338 = 1,6056 kA III.3.4 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian: Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự thời gian tính theo công thức: I kd (51N) = k I ddBI2 Ikđ(51N)=k0.IddBI Trong đó: k Hệ số chỉnh định, 0,3 IdđBI: Dòng điện danh định BI, Với bảo vệ đoạn đường dây D1: I0kđ1 = 0,3.300 = 90 A Với bảo vệ đoạn đường dây D2: I0kđ2 = 0,3.150 = 45A III.3.4.1 Đường đặc tính thời gian làm việc bảo vệ thứ tự không: Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian chọn theo đặc tính độc lập t02 = tpt2 + ∆t = 0,75 + 0,3 =1,05 s t01 = max(tpt1,t02) + ∆t = 1,05+ 0,3=1,35 s Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 29 Đồ án môn học Rơle Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Trang 30 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ I.Phạm vi bảo vệ bảo vệ dòng cắt nhanh I.1 Phương pháp đồ thị - Chọn dòng điện khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D2 là: Ikđ2 = 1,4376 kA - Dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D1 là: Ikđ1 =2,2416 kA IN(kA) IN(3) IkđD1 IkđD2 Nhìn vào biểu đồ ta thấy khoảng đường dây bảo vệ bào vệ nằm khoảng từ điểm ngắn mạch N1 đến sau điểm ngắn mạch N4 tức khoảng 75% chiều dài đường dây D1 Chiều dài bảo vệ khoảng 7,5 km Tương tự với bảo vệ ta thấy bảo vệ khoảng từ điểm ngắn mạch N đến sau điểm ngắn mạch N7 tức khoảng 50% chiều dài đường dây D2 khoảng km Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 31 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu I.2 Phương đại số  Chế độ max •)Với bảo vệ 1: 30 xD1 = 0,39 = 0, 0203 24 ⇒Ikđ1(50)=I (3) N (l max cn1 XB + xD1 × lcn1max 2, 2416 3.24 = 0, 02 + 0,125 + 0, 0203*l max = cn1 30 )= X HT max + Vùng bảo vệ bảo vệ là: lcn1max =11,796 km •)Với bảo vệ 2: 30 xD = 0, 41 = 0, 0214 24 I kd 2(50) = I N (3) (lcn max ) = XB + X D1 + xD × lcn max 1, 4376 3.24 = 0, 02 + 0,125 + 0,305 + 0, 0214* l max = cn2 30 X H max + Vùng bảo vệ bảo vệ là: lcn2max= 5,351 km Xác định vùng bảo vệ cắt nhanh thứ tự không:  Chế độ max •)Với bảo vệ 1: 30 x0 D1 = 0, 98 = 0, 051 24 ⇒Ikđ1(50N)/3=IN(1)(l0cn1max)= X1Σ + X Σ + X 0Σ 2, 2416 3.24 => =  0, 02 + 0,125 + 0, 0203 l max  +  0, 016 + 0,125 + 0, 051 l max   ÷  ÷ 0cn1 0cn1 30 2     Vùng bảo vệ bảo vệ là: l0cn1max =11,729km •)Với bảo vệ 2: Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 32 Đồ án môn học Rơle x0 D1 = 1, 02 GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu 30 = 0, 053 24 ⇒Ikđ2(50N)/3=IN(1)(l0cn2max)= X1Σ + X Σ + X 0Σ 1, 256 3.24 = 10 0,125 125      0, 02 + + 0,305 + 0, 0203 l 0cn2 max ÷+  0, 016 + + 0, 766 + 0, 053 l 0cn2 max ÷ 2     Vùng bảo vệ bảo vệ là: l0cn2max =6,096km Độ nhạy bảo vệ dòng có thời gian Độ nhạy xác định theo công thức: kN = I N I kđ Điều kiện kN ≥ 1.5 a - Với đường dây Ta có k N 1.51> = I N 5min 1,182 = = 1,89 > 1,5 I kđ 1.51> 0, 626 Nên bảo vệ đạt yêu cầu b - Với đường dây Ta có k N 2.51> = I N 9min 0, 775 = = 3,837 > 1,5 I kđ 0, 202 Nên bảo vệ đạt yêu cầu Độ nhạy bảo vệ dòng “thứ tự không” có thời gian a - Với đường dây k N 0.51> = I N 5min 0,945 = = 10,5 > 1,5 I kđ 1.51> 0, 09 Nên bảo vệ đạt yêu cầu b - Với đường dây Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 33 Đồ án môn học Rơle k N 2.51> = GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu I N 9min 0, 606 = = 13, 467 > 1,5 I kđ 2.51> 0, 045 Nên bảo vệ đạt yêu cầu  Vậy bảo vệ có độ nhạy thỏa mãn Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cho đường dây L1,L2 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 34 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu MỤC LỤC I PHẦN LÝ THUYẾT I.1 Nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ rơ le: .2 I.2 Các nguyên tắc bảo vệ học .4 a) Bảo vệ dòng điện: loại bảo vệ tác động dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giá trị định trước Theo nguyên tắc đảm bảo tính chọn lọc chia thành loại: b) Bảo vệ so lệch dòng điện: c) Bảo vệ khoảng cách: e) Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất bé: f) Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất lớn: I.3 Nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý làm việc, thông số khởi động vùng tác động bảo vệ đặt cho đường dây: .5 a) Bảo vệ dòng có thời gian: b) Bảo vệ dòng cắt nhanh: PHẦN II TÍNH TOÁN CỤ THỂ 10 CHƯƠNG I 11 CHỌN BI VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 11 I TÍNH TOÁN CHỌN CÁC BI PHỤC VỤ CHO BV1 VÀ BV2: 11 I.1 Chọn tỉ số biến đổi cho BI2: 11 I.2 Chọn tỉ số biến đổi cho BI1: 12 II TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE: 12 II.2 Tính toán ngắn mạch: 14 II.2.1 Sơ đồ thay thế: 14 II.2.2 Tính dòng ngắn mạch chế độ max: 16 II.2.3 Tính dòng ngắn mạch chế độ min: 19 II.3 Xây dựng quan hệ dòng điện ngắn mạch với chiều dài đường dây: 20 CHƯƠNG 23 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT 23 III.1 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: 23 III.2) Bảo vệ dòng có thời gian: 23 III.3.1 Chế độ cực đại: 24 III.3.2 Chế độ cực tiểu: 26 III.3.3 Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh: 28 III.3.4 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian: .29 CHƯƠNG IV 31 XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ 31 I.Phạm vi bảo vệ bảo vệ dòng cắt nhanh .31 I.1 Phương pháp đồ thị 31 I.2 Phương đại số 32 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 35 [...]... + ∆t = 1,05+ 0,3=1,35 s Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 29 Đồ án môn học Rơle Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Trang 30 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ I.Phạm vi bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh I.1 Phương pháp đồ thị - Chọn dòng điện khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường... dây 2 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 33 Đồ án môn học Rơle k N 2.51> = GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu I 0 N 9min 0, 606 = = 13, 467 > 1,5 I 0 kđ 2.51> 0, 045 Nên bảo vệ 2 đạt yêu cầu  Vậy các bảo vệ đều có độ nhạy thỏa mãn Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cho đường dây L1,L2 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 34 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu MỤC LỤC I PHẦN LÝ THUYẾT ... án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu mạch N(1) 1 X2∑ + X0∑ 3 N(2) 2 X2∑ 3 N(1,1) 1,1 X2∑ // X0∑ N(3) 3 0 3 × 1− X 2∑ × X 0∑ ( X 2∑ + X 0∑ )2 1 a Xét điểm ngắn mạch N1: Điện kháng thứ tự thuận là: X1∑N1=X1HT+X1B/2=0,02+0,125/2=0,0825 Điện kháng thứ tự nghịch là: X2∑N1=X1∑N1=0,0825 Điện kháng thứ tự không là: X0∑N1=X0HT+ X0B/2=0,016+0,125/2=0,0785 Tính điện kháng phụ cho các dạng ngắn mạch: Điện kháng... L2 = 10 km, AC – 75 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 Trang 13 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu X 1D 2 = x1 L1 S cb 30 = 0,41.10 2 = 0,214 2 U cbI 24 X 0 D 2 = x 0 L0 S cb 30 = 1,02.10 2 = 0,531 2 U cbI 24  Phụ tải: Trong tính toán ngắn mạch ta bỏ qua ảnh hưởng của phụ tải II.2 Tính toán ngắn mạch: II.2.1 Sơ đồ thay thế: Chia mỗi đường dây thành 4 đoạn bằng nhau, ta có 9 điểm cần.. .Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu CHƯƠNG I CHỌN BI VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE I TÍNH TOÁN CHỌN CÁC BI PHỤC VỤ CHO BV1 VÀ BV2: Để chọn các BI cho các D1 và D2, ta chỉ chọn tỉ số biến đổi nBI của BI Dòng điện sơ cấp danh định của BI chọn... ký hiệu trong hình từ N 1÷N9 Ta tiến hành tính toán một cách tương tự như ở chế độ max Kết quả thu được trong bảng dưới đây: Bảng 2: Tổng hợp tính toán các trị số dòng điện ngắn mạch trong chế độ min tại các điểm ngắn mạch ứng với từng loại ngắn mạch Vị trí N1 N2 N3 N4 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 N5 N6 N7 N8 N9 Trang 19 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Dòng NM I N( 2) 5.094 3.146... s ) p 1 I *2 − 1 2,326 2 − 1 Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch trên đường dây D1: Giá trị thời gian khởi động của các rơ le cho từng điểm ngắn mạch N1 N2 N3 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 N4 N5 Trang 27 Đồ án môn học Rơle I N min , kA t1, s GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu 4.720 0.060 2.708 1.893 1.456 1.182 0.190 0.413 0.762 1.300 Từ các số liệu tính toán ta vẽ được đặc tính thời gian của... 4 = 4 4 0, 214 X 0,531 = 0, 054 ; 0 D 2 = = 0,133 4 4 4 - Sơ đồ thứ tự thuận: XB E1 E1 Xdi X1HT X1Σ XB i I1∑ i U1N U1N - Sơ đồ thứ tự nghịch: XB Xdi X2HT XB I2∑ E1 i X2Σ i U2N Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 U2N Trang 15 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu - Sơ đồ thứ tự không: XB E1 Xdi X0HT XB I0∑ X0Σ i i U0N U0N II.2.2 Tính dòng ngắn mạch ở chế độ max: Ở chế độ làm việc max ta có:... N(11,1*) I cb1 = 12,224 3.24 = 8,826(kA) Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch N2, N3, N4, N5, N6, N7, N8, N9 ta lập được bảng như sau: Bảng 1: Tổng hợp tính toán các trị số dòng điện ngắn mạch trong chế độ max tại các điểm ngắn mạch ứng với từng loại ngắn mạch Vị trí 1 2 3 4 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 5 6 7 8 9 Trang 18 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu Dòng NM I N( 3) 8.752... sau Bảng 4: Kết quả tính toán dòng ngắn mạch trong chế độ cực tiểu Dòng ngắn N1 mạch N2 I N min (kA) 4.720 2.708 1.893 1.456 1.182 1.045 0.936 0.848 0.775 I 0 N min 1.583 0.793 0.527 0.395 0.315 0.277 0.246 0.222 0.202 3.I 0 N min (kA) 4.749 2.379 1.581 1.185 0.945 0.831 0.738 0.666 0.606 N3 N4 N5 Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tuấn Lớp Đ2H2 N6 N7 N8 N9 Trang 21 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths.Tạ Tuấn Hữu