đồ án môn học bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

38 926 3
đồ án môn học bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

đồ án môn học bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 1 Lơì nói đầu Tình hình hệ thống năng lượng Việt Nam hiện nay có rất nhiều thay đổi so với trước kia. Chúng ta đang đứng trước kỉ nguyên đổi mới và hiện đại hóa đất nước. Nhu cầu năng lượng tăng cao mà đặc biệt trong đó có điện năng – một mặt hàng năng lượng rẻ tiền và tối quan trong đối với nền công nghiệp và dịch vụ của nước ta. Đứng trước yêu cầu đó thì việc làm sao để đảm bảo cho hệ thống điện vận hành ổn định và tin cậy là rất quan trọng. Vì vậy đồ án bảo vệ rơ le được thực hiện nhằm mục đích rèn luyện kĩ năng cho sinh viên chúng em về cách thức thiết kết bảo vệ một lưới điện trong thức tế và đồng thời cũng là một bước đệm cho những sinh viên sắp ra trường như chúng em hiểu biết sâu sắc hơn về công việc mình có thể sẽ làm trong tương lai. Đồ án dù đã được làm rất kĩ càng nhưng chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo và đòng góp quý báu của các thầy cô trong khoa HTĐ và các bạn trong sinh viên để việc thiết kế bảo vệ trong tương lai được hoàn chỉnh hơn Trong quá trình thực hiện đồ án bảo vệ rơ le, em đã nhận được sự chỉ bảo và hướng dẫn quý báu của thầy Nguyễn Sĩ Chương. Thông qua đây em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy! Sinh viên: Nguyễn Đình Lý Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 2 Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 3 MỤC LỤC LƠÌ NÓI ĐầU 1 PHẦN A: LÝ THUYẾT 5 CHƯƠNG 1: NHIệM Vụ VÀ CÁC YÊU CầU CƠ BảN CủA BảO Vệ RƠ LE. 5 1. Nhiệm vụ cơ bản của bảo vệ rơ le 5 2. Các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơ le 5 CHƯƠNG 2: 8 CÁC HƯ HỏNG VÀ TÌNH TRạNG LÀM VIệC KHÔNG BÌNH THƯờNG CủA MBA VÀ ĐƯờNG DÂY VÀ CÁC LOạI BảO Vệ 8 2.1. Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của MBA và đường dây. 8 2.1.1. Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của MBA 8 2.1.2. Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của đường dây. 9 2.2. Các loại bảo vệ cho MBA và đường dây của mạng điện đang thiết kế. 10 2.2.1. Bảo vệ cho máy biến áp. 10 2.2.1.1. Bảo vệ chính. 11 2.2.1.2. Bảo vệ dự phòng. 14 2.2.1.3. Bảo vệ chống quá tải 16 2.2.2. Bảo vệ cho đường dây. 16 2.2.2.1. Bảo vệ dòng điện cực đại có hướng 16 2.2.2.2. Bảo vệ cắt nhanh. 18 PHẦN B: TÍNH TOÁN 20 CHƯƠNG 3: 20 TÍNH TOÁN NGắN MạCH 20 3.1. Tính toán thông số điện kháng của lưới điện. 20 3.2. Tính toán dòng điện ngắn mạch 22 3.2.1. Tính ngắn mạch tại điểm N1. 22 3.2.1.1. Khi hệ thống cực đại 22 3.2.1.2. Khi hệ thống cực tiểu 23 3.2.2. Tính toán dòng điện ngăn mạch tại cái điểm khác nhau trên đường dây 24 3.2.2.1. Khi hệ thống max: 24 3.2.2.2. Khi hệ thống min: 25 3.3. Tính dòng ngắn mạch có xét đến trường hợp mạch vòng bị hở khi một trong 2 máy cắt ở 2 đầu đường dây cắt – HTmax. 29 3.3.1. Dòng ngắn mạch 3 pha N (3) tại điểm N2 29 Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 4 3.3.2. Dòng ngắn mạch tại các vị trí khác. 31 CHƯƠNG 4: 33 CÀI ĐặT CÁC THÔNG Số CHO BảO Vệ MBA VÀ ĐƯờNG DÂY 33 4.1. Thông số cài đặt cho bảo vệ MBA. 33 4.2. Thông số cho bảo vệ đường dây. 34 4.2.1. Thông số cho bảo vệ dòng điện cực đại có định hướng công suất. 34 4.2.1.1. Cài đặt thông số dòng khởi động. 34 4.2.2. Thông số cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh. Error! Bookmark not defined. 4.2.2.1. Thông số cài đặt của bảo vệ dòng cắt nhanh trên đường dây L1. Error! Bookmark not defined. 4.3. Các vị trí cần đặt rơ le công suất Error! Bookmark not defined. Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 5 PHẦN A: LÝ THUYẾT Chương 1: Nhiệm vụ và các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơ le. 1. Nhiệm vụ cơ bản của bảo vệ rơ le Trong HTĐ luôn tồn tại những nguy cơ gây nghuy hiểm cho hệ thống điện như ngắn mạch, đứt dây hoặc chạm đất.Những nguy cơ này nếu không được phát hiện và loại bỏ kịp thời sẽ gây nên những hậu quả nghiệm trong trong hệ thông điện như:  Sụp đổ điện áp.  Mất ổn định về tần số  Phá hủy thiết bị truyển tải điện cũng như các thiết bị phụ tải tiêu thụ điện.  Gây dao động công suất. Các dạng ngắn mạch gồm có: Ngắn mạch 1 pha với xác xuất xảy ra là 65% Ngắn mạch 2 pha với xác xuất xảy ra là10% Ngắn mạch 2 pha chạm đất với xác xuất xảy ra là 20% Ngắn mạch 3 pha với xác xuất xảy ra là 5%. Ngoài ngắn mạch còn có sự cố chạm đất ở các đường dây trung áp từ 35 kV trở xuống.Để phòng ngừa các sự cố trên người ta dùng bảo vệ rơ le cho mạng điện cao áp và trung áp. Bảo vệ rơ le có chứa năng phát hiện và loại trừ sự cố ra khỏi mạng điện. Tùy từng loại mạng điện với các chế độ trung tính khác nhau mà người ta có thể dùng bảo vệ rơ le để đi cắt máy cắt hoặc chỉ đơn thuần là báo tín hiệu. Do vậy bảo vệ rơ le giúp cho HTĐ vận hành tin cậy hơn. 2. Các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơ le. Có 5 yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơ le. Đó là: a) Độ tin cậy: Là tính năng đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng , chắc chắn. Để nâng cao độ tin cậy nên sử dụng các rơ le và hệ thống rơ le có kết cấu đơn giản Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 6 chắc chắn đã qua thử thách thực tế cũng như tang cường mức bảo vệ dự phòng trong hệ thống điện b) Tính chọn lọc Là khả năng phát hiện và loại trừ đúng phần tử sự cố ra khỏi hệ thống.Cấu hình hệ thống càng phức tạp thì việc đảm bảo tính chọn lọc càng khó khan. Người ta phân ra làm 2 loại bảo vệ: - Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối - Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối. c) Tác động nhanh. Bảo vệ phải đảm bảo tác động loại trừ sự cố càng nhanh càng tốt.Tuy nhiên để đảm bảo tính chọn lọc thì tính tác động nhanh bị giảm xuống.Đặc tính tác động nhanh của bảo vệ còn phụ thuộc vào thời gian làm việc của máy cắt.Máy cắt càng hiện đại thì thời gian tác động càng nhanh. d) Độ nhạy. Độ nhạy đặc trưng cho khả năng “cảm nhân” sự cố của rơ le. Độ nhạy được thể hiện thông qua hệ số nhạy Độ nhạy thực tế của bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Chế độ làm việc của hệ thống, cấu hình làm việc của lưới điện, dạng ngắn mạch và vị trí điểm ngắn mạch.Tùy theo yêu cầu của bảo vệ mà ta có độ nhạy khác nhau. Bảo vệ chính thường yêu cầu độ nhạy từ 1,5÷2 và bảo vệ dự phòng thường từ 1,2 ÷1,5. e) Tính kinh tế  Đối với đường dây cao áp và siêu cao áp, chi phí cho bảo vệ rơ le chỉ chiếm vài phần tram trong chi phí của toàn bộ công trình. Trong khi đó nếu xảy ra sự cố trong hệ thống điện mà một trong số 4 yêu cầu trên không được đảm bảo thì sẽ gây tổn hại lớn về kinh tế. Do vậy ở mạng điện này cần quan tâm chủ yêu vào các yêu cầu kỹ thuật hơn là kinh tế Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 7  Đối với lưới điện cấp trung và hạ áp thì ngược lại. Do cấp trung và hạ áp số lượng sự cố xảy ra thường nhiều. Tính chất sự cố mạng tính cục bộ nên số lượng các thiết bị bảo vệ thường lớn. Yêu cầu về độ tin cậy thấp hơn so với lưới cao áp. Do đó khi lực chọn thiết bị bảo vệ phải làm sao đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật với chi phí là thấp nhất. Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 8 Chương 2: Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của MBA và đường dây và các loại bảo vệ 2.1. Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của MBA và đường dây. 2.1.1. Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của MBA. Đối với máy biến áp ta có dạng hư hỏng bên trong và bên ngoài. a) Hư hỏng bên trong MBA: - Chạm chập giữa các vòng dây - Ngắn mạch giữa các cuộn dây - Chạm đất vỏ và ngắn mạch chạm đất - Thùng dầu bị thủng và dò dầu b) Hư hỏng bên ngoài MBA: - Ngắn mạch nhiều pha trong hệ thống - Ngắn mạch một pha trong hệ thống - Chế độ làm việc quá tải - Quá bão hào mạch từ Trong đó chế độ quá tải thường xảy ra nhất. Có 2 dạng quá tải đối với MBA là: Quá tải bình thường Là quá tải thường xuyên xảy ra của MBA có tính chu kỳ Quá tải sự cố Trong trường hợp một máy biến áp trong hệ thống điện có 2 máy biến áp vận hành song song ngừng hoặt động thì ta có thể cho máy biến áp còn lại vận hành với quá tải 40% trong suất không quá 5 ngày đêm với thời gian quá tải mỗi ngày không quá 6 giờ. Tùy theo các dạng hư hỏng và công suất máy biến áp cùng với vị trí vai trò của MBA trong hệ thống mà người ta lựa chọn phương thức bảo vệ thích hợp để chống lại các sự cố và chế độ làm việc không bình thường của MBA. Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 9 Ta có bảng sau: Bảng 2.1.Các loại bảo vệ thường dùng cho MBA. Loại hư hỏng Loại bảo vệ Ngăn mạch 1 pha hoặc nhiều pha trạm đất So lệch có hãm. Khoảng cách. Quá dòng có thời gian. Quá dòng thứ tự không. Chạm chập các vòng dây thùng dầu thủng hoặc bị dò dầu Rơ le khí Quá tải Bảo vệ quá dòng Hình ảnh nhiệt Quá bão hòa mạch từ Chống quá bão hòa 2.1.2. Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của đường dây. a) Ngắn mạch. Các dạng ngắn mạch gồm 4 dạng như kể ở trên. Trong đó ngắn mạch 3 pha có xác xuất xảy ra ít nhất, ngắn mạch 1 pha với xác xuất xảy ra nhiều nhất.Việc tính dòng điện ngắn mạch và điện áp ngắn mạch là cần thiết để cung cấp các thông số đầu vào cho bảo vệ rơ le. Trong đó dòng điện ngắn mạch 3 pha thường có trị số lớn nhất và dòng điện ngắn mạch 2 pha với nhau thời có trị số nhỏ nhất. trị số của dòng điện ngắn mạch còn phụ thuộc vào chế độ phụ tải và cấu hình đường dây. b) Chạm đất trong mạng có trung điểm không nối đất hoặc nối qua cuộn dập hồ quang Petersen Đối mạng điện có trung điểm không nối đất hoặc nối qua cuộn dập hồ quang thì dòng chạm đất tương đối nhỏ.Hiện tượng này chỉ có ở mạng trung áp từ 35 kV trở xuống.Khi có sự cố xảy ra thì máy cắt không cắt ngay mà chỉ đi báo tín hiệu để người vận hành biết và đi tìm điểm bị sự cố.Sau thời gian khoảng 2÷3 giờ nếu không phát hiện được điểm sự cố thì mới cắt máy căt. Khi chạm đất thì điện áp dây không đổi nhưng điện áp của 2 pha không chạm đất tăng lên 3 lần so với trước khi sự cố xảy ra. Vì vậy tình trạng làm việc này không thể để xảy ra lâu dài. Nếu tình trạng này diễn ra qua lâu thì có thể gây hỏng cách điện ở những chỗ cách điện yếu hoặc có thể gây cháy lập lòe, Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 10 gây chọc thủng các pha không chạm đất làm ngăn mạch giữa các pha, việc khắc phục sự cố sẽ khó khăn hơn. c) Đứt dây Trong thực tế vận hành có thể gây hở mạch 1 hoặc 2 pha do đứt dây hoặc đầu tiếp xúc của máy cắt điện bị hở gây nên chế độ vận hành không đối xứng trong hệ thống điện. Chế độ này gây ảnh hưởng xấy tới các máy điện quay, tạo ra từ thông thứ tự nghịch quay ngược chiều với rô tô với tốc độ tương đối bằng 2 lần tốc độ đồng bộ.Với vận tốc rất lớn này, nó làm xuất hiện trong thân rô tô và cuộn dây dòng điện cảm ứng lớn đốt nóng rô tô và sta tô của máy điện quay. Trong thực tế còn có những trường hợp vừa đứt dây vừa chạm đất là sự cố phức tạp rất nguy hiểm cho đường dây. d) Quá tải Hiện tượng quá tải đối với các đường dây thường xuất hiện do đường dây kép bị đứt dây gây tăng tải lên gấp đôi đối với đường dây còn lại. Nếu nhiệt độ phát nóng quá mức cho phép thì đường dây có thể sẽ bị hỏng. Một trong những nguyên nhân gây quá tải khác là phụ tải điện hoạt động không đồng đều.Trên đồ thị phụ tải có hiện tượng phụ tải đỉnh ở những giờ cao điểm trong ngày cộng thêm vào đó là việc lượng phụ tải điện tăng nhanh hơn so với nhu cầu dự đoán trong thiết kế đường dây tải điện. Cần chú ý phân biệt quá tải và ngắn mạch trong thiết bị thu nhận tín hiệu của bảo vệ rơ le để rơ le tác động đúng. e) Quá điện áp Đây là hiện tượng điện áp đường dây tăng cao do đóng dòng điện không tải hoặc do phụ tải ở phía cuối nguồn giảm thấp. quá điện áp có thể làm hỏng cách điện trên đường dây. Từ đó nó có thể gây ra các hiện tượng ngắn mạch trong mạng điện. 2.2. Các loại bảo vệ cho MBA và đường dây của mạng điện đang thiết kế. 2.2.1. Bảo vệ cho máy biến áp. [...].. .Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Máy biến áp trong đồ án có SđmB1=32MVA Đây là máy biến áp loại trung bình nhưng thuộc cấp 110kV Do đó để bảo vệ máy biến áp này ta dùng những bảo vệ dưới đây 2.2.1.1 Bảo vệ chính a) Bảo vệ so lệch dọc có hãm  Sơ đồ Hình 2.1 Sơ đồ bảo vệ so lệch có hãm  Nguyên lý làm việc và vùng tác động Bảo vệ so lệch có hãm dùng 2... 30÷40% đường dây cần bảo vệ - đoạn Lmin CN Page 19 Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 PHẦN B: TÍNH TOÁN Chương 3: Tính toán ngắn mạch 3.1 Tính toán thông số điện kháng của lưới điện Chọn Scb=100MVA, Ucb=Utbcc→Ucb_110=115kV; Ucb_22=22kV a) Điện kháng của hệ thống  Khi phụ tải cực đại X HT max  X HTdm S cb 100  0, 7  0, 007( pu ) ; S HTdm 10000 Điện kháng thứ tự không: X 0... tự không cho mạng điện này Chúng ta cũng không sử dụng bảo vệ so lệch ngang hoặc bảo vệ khoảng cách cho mạch đường dây này vì nó tương đối phức tạp và tốn kém về kinh tế Nó chỉ thường được áp dụng đối với đường dây cấp cao áp và siêu cao áp 2.2.2.1 Bảo vệ dòng điện cực đại có hướng Page 16 Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ  Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Sơ đồ Hình 2.5 Sơ đồ bảo vệ dòng điện cực đại có định... lý Bảo vệ này dùng rơ le dòng điện cực đại I> và rơ le công suất W như hình trên Chỉ khi đảm bảo cả 2 điều kiện đó là: Dòng ngắn mạch lớn hơn dòng khởi động của rơ le Chiều của dòng công suất ngắn mạch đúng với chiều của rơ le định hướng công suất Lúc này bảo vệ mới khởi động đưa tín hiệu đi cắt máy cắt bảo vệ này làm việc đảm bảo trong mạch điện vòng nhằm duy trì tính chọn lọc của bảo vệ dòng điện. .. Do đó dòng điện vào rơ le sẽ là: IR  3I 0  I KCB , trong đó n i là tỷ số biến của máy biến dòng ni Do đó dòng điện khởi động của rơ le sẽ được tính theo công thức sau: I kd  kat  I KCBStt Trong đo I KCBStt được tính toán đối với trường hợp ngắn mạch ngoài không chạm đất và cho dòng lớn nhất 2.2.1.2 Bảo vệ dự phòng Page 14 Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Để bảo vệ dự phòng... trường hợp đồ án này thì bảo vệ máy biến áp chỉ có một nguồn cung cấp nên khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì I LV  I H  I T 1 Nên để bảo vệ tác động được thì dòng làm việc phải chọn lớn hơn dòng hãm: Page 11 Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4  I LV  K H1  I H Trong đó KH là hệ số hãm và thường chọn KH = 0,2÷0,5 Ta có sơ đồ đặc tính tác động của rơ le so lệch: Hình 2.2... min I kdI Trong đó I N min - là dòng ngắn mạch nhỏ nhất ở cuối vùng bảo vệ I kdI - là dòng khởi động của ngắn mạch Page 15 Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Do trường hợp này ta chọn bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc nên thời gian tác động của bảo vệ nhanh hay chậm phụ thuộc vào dòng điện ngắn mạch Việc đặt thời gian cho bảo vệ có sự phối hợp với các bảo vệ lân cận... vệ lân cận 2.2.1.3 Bảo vệ chống quá tải Trong MBA thường xảy ra hiện tượng quá tải, khi đó dầu trong máy biến áp cũng nóng lên cao Để bảo vệ MBA trong trường hợp này ta sử dụng bảo vệ quá dòng với rơ le quá dòng I≥ và bảo vệ phản ứng theo nhiệt độ Cả 2 loại bảo vệ này tác động đi báo tín hiệu cho người vận hành biết và khởi động hệ thống làm mát  Bảo vệ phản ứng theo nhiệt độ: Bảo vệ này sử dụng nguyên... động: Rơ le khí tác động với các sự cố xảy ra bên trong thùng máy biến áp Page 13 Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 c) Bảo vệ chống chạm đất MBA  Sơ đồ I0> Hình 2.3 Sơ đồ bảo vệ chống chạm đất qua dây nối đất của MBA  Nguyên lý hoạt động Dùng 1 BI nối vào 2 dây trung tính trực tiếp nối đất phía sơ và thứ của MBA Dòng điện lấy từ dây trung tính nối đất chính là dòng 3I0 Dòng điện. ..  I N min  2 thì đảm bảo độ nhạy cần thiết của bảo vệ I kd so lệch có cuộn hãm b) Bảo vệ rơ le khí  Nhiệm vụ: Rơ le khí thường được dùng để bảo vệ bên trong các cuộn dây ngâm trong dầu của máy biến áp  Nguyên lý hoạt động Rơ le khí được cấu tạo từ 2 quả phao đặt nổi trên dầu và có gắn tiếp điểm thủy ngân Rơ le khí được đặt ở giữa thùng dầu chính và thùng dầu phụ của MBA Rơ le khí thường hoạt động . Lý Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 2 Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ. cao áp. 2.2.2.1. Bảo vệ dòng điện cực đại có hướng. Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình Lý – Đ5H4 Page 17  Sơ đồ Hình 2.5. Sơ đồ bảo vệ dòng điện cực đại có. hiện tượng ngắn mạch trong mạng điện. 2.2. Các loại bảo vệ cho MBA và đường dây của mạng điện đang thiết kế. 2.2.1. Bảo vệ cho máy biến áp. Đồ án môn học Bảo vệ rơ le trong HTĐ Nguyễn Đình

Ngày đăng: 25/11/2014, 09:58

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan