Đồ Án Môn Học Rơle Lời nói đầu Một hệ thống điện muốn vận hành an toàn và tin cậy thì không thể thiếu các thiết bị bảo vệ Là một sinh viên chuyên ngành hệ thống điện không thể không nghiên cứu tìm hiểu bộ môn “ Bảo vệ rơle hệ thống điện” Môn học đã mang lại cho sinh viên những kiến thức bản nhất của kỹ tuật bảo vệ hệ thống điện bằng rơle, các nguyên tắc tác động, cách thực hiện các bảo vệ thường gặp cũng các chế độ hư hỏng và làm việc không bình thường điển hình nhất của hệ thống điện và các loại bảo vệ chính đặt cho nó Đồ án “Bảo vệ rơle” là một bài tập giúp sinh viên hệ thống lại toàn bộ kiến thức được học và tiếp cận với một số loại rơle thực tế Những kiến thức này sẽ là nền tảng cho quá trình tiếp cận thực tế sau này Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn Rơle, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của TH.S TẠ TUẤN HỮU đã giúp em hoàn thành đồ án này Do thời gian làm bài không nhiều, kiến thức còn hạn chế nên bài làm của em không thể tránh khỏi những thiếu sót Vậy em kính mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô cho bài làm của mình hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày … tháng … năm 2010 Sinh viên thực hiện Đỗ Mạnh Hải SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle A PHẦN LÝ THUYẾT I.Nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ rơle: 1.Nhiệm vụ bảo vệ rơle: Khi thiết kế vận hành hệ thống điện cần 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: • Thụt thấp điện áp phần lớn hệ thống điện • Phá hủy phần tử bị cố tia lửa điện • Phá hủy phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua tác động nhiệt • Phá hủy ổn định hệ thống điện Ngoài loại hư hỏng, hệ thống điện có tình trạng việc không bình thường Một tình trạng việc không bình thường tải Dòng điện tải làm tăng nhiệt độ phần dẫn điện giới hạn cho phép làm cách điện chúng bị già cỗi bị phá hủy Để ngăn ngừa phát sinh cố phát triển chúng thực biện pháp để cắt nhanh phần tử bị hư hỏng khỏi mạng điện, để loại trừ tình trạng làm việc không bình thường có khả gây nguy hiểm cho thiết bị hộ dùng điện Để đảm bảo làm việc liên tục phần không hư hỏng hệ thống điện cần có thiết bị ghi nhận phát sinh hư hỏng với thời gian bé nhất, phát phần tử bị hư hỏng cắt phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống điện Thiết bị thực nhờ khí cụ tự động có tên gọi rơle Thiết bị bảo vệ thực nhờ rơle gọi thiết bị bảo vệ rơle (BVRL) Như nhiệm vụ thiết bị BVRL tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện Ngoài thiết bị BVRL ghi nhận phát tình trạng làm việc không bình thường phần tử hệ thống điện, tùy mức độ mà BVRL tác động báo tín hiệu cắt máy cắt Những thiết bị BVRL phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường thực tác động sau thời gian trì định (không cần phải có tính tác động nhanh thiết bị BVRL chống hư hỏng) SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle 2.Các yêu cầu bảo vệ rơle: 2.1 Tính chọn lọc : Tác động bảo vệ đảm bảo cắt phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống điện gọi tác động chọn lọc Khi có nguồn cung cấp dự trữ cho hộ tiêu thụ, tác động tạo khả cho hộ tiêu thụ tiếp tục cung cấp điện Hình : Cắt chọn lọc mạng có nguồn cung cấp Yêu cầu tác động chọn lọc không loại trừ khả bảo vệ tác động bảo vệ dự trữ trường hợp hỏng hóc bảo vệ máy cắt phần tử lân cận Cần phân biệt khái niệm chọn lọc: + Chọn lọc tương đối: theo nguyên tắc tác động mình, bảo vệ làm việc bảo vệ dự trữ ngắn mạch phần tử lân cận + Chọn lọc tuyệt đối: bảo vệ làm việc trường hợp ngắn mạch phần tử bảo vệ 2.2.Tác động nhanh: Càng cắt nhanh phần tử bị ngắn mạch hạn chế mức độ phá hoại phần tử , giảm thời gian trụt thấp điện áp hộ tiêu thụ có khả giữ ổn định 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 2.3.Độ nhạy: Bảo vệ rơle cần phải đủ độ nhạy hư hỏng tình trạng làm việc không bình thường xuất phần tử bảo vệ hệ thống điện SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Thường độ nhạy đặc trưng hệ số nhạy K n Đối với bảo vệ làm việc theo đại lượng tăng ngắn mạch (ví dụ, theo dòng), hệ số độ nhạy xác định tỷ số đại lượng tác động tối thiểu (tức dòng ngắn mạch bé nhất) ngắn mạch trực tiếp cuối vùng bảo vệ đại lượng đặt (tức dòng khởi động) đại lượng tác động tối thiểu Kn = -đại lượng đặt Thường yêu cầu Kn = 1,5 ÷ 2.4.Tính đảm bảo: Bảo vệ phải luôn sẵn sàng khởi động tác động cách chắn tất trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ tình trạng làm việc không bình thường định trước Mặc khác bảo vệ không tác động ngắn mạch Nếu bảo vệ có nhiệm vụ dự trữ cho bảo vệ sau ngắn mạch vùng dự trữ bảo vệ phải khởi động không tác động bảo vệ đặt gần chỗ ngắn mạch chưa tác động Để tăng tính đảm bảo bảo vệ cần: + Dùng rơle chất lượng cao + Chọn sơ đồ bảo vệ đơn giản (số lượng rơle, tiếp điểm ít) + Các phận phụ (cực nối, dây dẫn) dùng sơ đồ phải chắn, đảm bảo + Thường xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ II.Các nguyên tắc bảo vệ: SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle 1.Bảo vệ dòng điện: Bảo vệ dòng điện loại bảo vệ tác động có dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giá trị trước Theo phương pháp đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ dòng điện chia làm loại : 1.1.Bảo vệ dòng điện cực đại Bảo vệ dòng điện cực đại loại bảo vệ tác động có dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giới hạn dòng điện làm việc định mức ( Imax) - Thông số khởi động : Dòng khởi động bảo vệ : k k i = at mm I kd lvm k tv Nếu xét đến hệ số sơ đồ hệ số biến đổi ni BI dòng điện khởi động IkđR : k k k i = at mm sd I kd lvm k n tv i Trong : kat : Hệ số an toàn ( kat = 1, – 1,2 ) kmm : Hệ số mở máy ( kmm = – ) ksd : Hệ số sơ đồ, phụ thuộc vào sơ đồ đấu dây BI với rơle ktv : Hệ số trở phụ thuộc vào loại rơle ni : Tỷ số biến đổi BI Chọn thời gian làm việc : Được đảm bảo cách chọn thời gian làm việc bảo vệ kề chọn lờn lượng Δt = 0,3 – 0,5s Trong bảo vệ đặt gần nguồn có thời gian làm việc lớn 1.1 SV: Đỗ Mạnh Hải Bảo vệ dòng điện cắt nhanh Lớp Đ2H2 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Bảo vệ dòng điện cắt nhanh loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc cách chọn dòng điện khởi động bảo vệ lớn trị số dòng điện mở máy lớn qua chỗ đặt bảo vệ hư hỏng đầu phần tử Dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh: Ikd = kat.Inngmax Trong : kat = 1,2 – 1,3 Inngmax : dòng điện MM lớn có nm phần tử Thời gian làm việc bảo vệ : t ≈ 0s ( t ≤ 0,1 ) Nhược điểm bảo vệ cắt nhanh : không bảo vệ toàn đối tượng cần bảo vệ Vùng tác động bảo vệ cắt nhanh thay đổi thao dạng ngắn mạch chế độ làm việc hệ thống So lệch dòng điện SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Nguyên tắc tác động : Bảo vệ so lệch dòng điện loại bảo vệ làm việc dựa nguyên tắc so sánh trực tiếp biên độ dòng điện đầu phần tử bảo vệ Nếu sai lệch dòng điện vượt trị số cho trước bảo vệ tác động Vùng tác động bảo vệ so lệch dòng điện giới hạn vị trí đặt tổ máy biến dòng điện đẩu cuối phần tử bảo vệ, từ nhận tín hiệu dòng điện để so sánh Xét làm việc : + Khi bình thường ngắn mạch vùng bảo vệ ( N1 ) I → I =I I S1 = s t1 t → I = ∆I = I = I − I = R s1 t1 t • Đồ thị vecto : + Khi có ngắn mạch vùng bảo vệ ( N2 ) I S1 ≠ I → I R = ∆I = I I t1 ≠ I t S1 =I −I ≠0 t1 t Đồ thị véctơ : SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Khi chí có nguồn đầu A =I −I = I t1 t t1 Nếu I R 〉 I kdR bảo vệ tác động I R So sánh pha dòng điện • Đặc tính góc pha dòng điện SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Bảo vệ so sánh góc pha làm việc dựa nguyên tắc so sánh pha dòng điện đầu phần tử bảo vệ Độ lệch pha ∆ϕ = ϕ − ϕ = Ở chế độ làm việc bình thường có ngắn mạch ( N1) góc pha dòng điện đầu phần tử bảo vệ gần nên = 0° Khi ngắn mạch vùng bảo vệ ( N2) dòng điện đầu phần tử bảo vệ ngược pha nên = 180° Trên thực tế, ảnh hưởng điện dung phân bố bảo vệ nên chế độ làm việc bình thường cung có ngắn mạch # Để cho o bảo vệ không tác động nhầm cần phải chọn góc khởi động : 0kd ≥ ± ( 30 ÷ 60 ) Bảo vệ dòng điện có định hướng công suất Nguyên tắc tác động bảo vệ : Bảo vệ qua dòng điện có định hướng công suất bảo vệ theo trị số dòng điện qua cho đặt bảo vệ góc lệch pha dòng điện với điện áp góp trạm bảo vệ, bảo vệ tác động dòng điện vượt trị số định trước góc pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch đường dây bảo vệ SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 10 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Cách tính IS: IS chọn theo điều kiện: max I S ≥ lvBI max Với I lvBI dòng điện làm việc lớn qua BI Các BV1 BV2 làm việc điện áp trung bình U tb22 = 24kV 1.1 Chọn tỉ số biến đổi cho BI2: Dòng làm việc lớn BI2: I pt = P2 3.U cos Φ = 3.24.0,8 = 0,09(kA) max I lvBI = k qt I pt = 1,4.0,09 = 0,126( kA) = 126( A) Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo dãy: 10-12.5-15-20-25-30-40-5060(A) bội số 10-100-1000 max I S2 ≥ I lvBI = 126( A) Nên ta chọn IS2 =150(A) Như tỉ số biến đổi BI2 là: n BI = 150 = 150 1.2 Chọn tỉ số biến đổi cho BI1: Dòng làm việc lớn BI1: I pt1 = P1 3.U cos Φ = 3.24.0,9 = 0,107(kA) max I lvBI = k qt ( I pt1 + I pt ) = 1,4.(0,107 + 0,09) = 0,276( kA) = 276( A) Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo dãy: 10-12.5-15-20-25-30-40-5060(A) bội số 10-100-1000 max I S1 ≥ I lvBI = 276( A) Nên ta chọn IS1 =300(A) Như tỉ số biến đổi BI1 là: n BI = 300 = 300 Chương II : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Giả thiết trình tính toán ngắn mạch ta bỏ qua: SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 32 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle + Bão hoà từ + Dung dẫn ký sinh đường dây, điện trử MBA đường dây + Ảnh hưởng phụ tải… 2.1 Tính toán xác hệ đơn vị tương đối với: Scb= SdđB= 30MVA; UcbI= Utb = 24kV ta có: U cbII = U cbI / k = 24 x 115 = 115(kV ) 24 Dòng điện đoạn: S cb I cbI = 3.U cbI I cbII = S cb 3.U cbII = = 30 3.24 = 0,722(kA) 30 3.115 = 0,151(kA) Xác định thông số phần tử sơ đồ: • Hệ thống: EHT=Utb/UcbII=115/115=1 X 1H U tb2 S cb S cb = = S N U cb2 SN X0H =1,1 X1H - Chế độ cực đại: SNmax =1000 MVA U tb2 S cb S cb 30 X 1H = = = = 0,03 S N U cb S N 1000 X0H =1,1 0,03=0,033 - Chế độ cực tiểu: SNmin =0,8 SNmax =0,8.1000=800 MVA X 1H U tb2 S cb S cb 30 = = = = 0,0375 S N U cb S N 800 X0H =1,1 0,0375=0,0413 • Trạm biến áp: Máy biến áp phần tử đứng yên nên: X1B=X2B=XB; X0B phụ thuộc vào sơ đồ đấu dây X B*( cb ) = U k % U dm S 12,5 115 30 2cb = = 0,125 100 S dmB U cbII 100 30 115 X B = X = 0,125 • Đường dây: Đường dây đường dây đơn nên ta có: SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 33 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle X D*( cb ) = xi Li S cb U cbI - Với D1: L1 = 10 km, AC – 100 X 1D1 = x1 L1 S cb 30 = 0,39.10 = 0,203 U cbI 24 X D1 = x L0 S cb 30 = 0,98.10 = 0,51 U cbI 24 - Với D2: L2 = 15 km, AC – 100 X 1D = x1 L1 S cb 30 = 0,39.15 = 0305 U cbI 24 X D = x L0 S cb 30 = 0,98.15 = 0,766 U cbI 24 • Phụ tải: Trong tính toán ngắn mạch ta bỏ qua ảnh hưởng phụ tải 2.2 Sơ đồ thay thế: Chia đường dây thành đoạn nhau, ta có điểm cần tính ngắn mạch hình vẽ: 2.3 Tính dòng ngắn mạch chế độ max: Ở chế độ làm việc max ta có: * X1H = 0,03; X0H=0,033 * Hai MBA làm việc song song: XB/2 = 0,125/2 = 0,0625 * Các dạng ngắn mạch cần xét: N(3); N(1,1); N(1) SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 34 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle * Để khảo sát cố ngắn mạch đường dây ta chia đoạn đường dây làm đoạn nhau, tức ta có điểm tính ngắn mạch ký hiệu hình từ N1 ÷ N9 ta có: X1= X1D1/4=XD1/4=0,203/4=0,051 X01= X0D1/4=X0D1/4=0,51/4=0,128 X2= X2D2/4=XD2/4=0,305/4=0,0763 X02= X0D2/4=X0D2/4=0,766/4=0,192 Ta tiến hành tính toán dạng ngắn mạch cho điểm N1 ÷ N9 Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận dạng ngắn mạch tính (n) theo công thức: I 1N = X 1∑ + X ∆ (n) với XΔ(n) điện kháng phụ loại ngắn mạch n Trị số dòng điện ngắn mạch tổng pha tính theo công thức I N(n) = m.I1N(n) Ta có bảng tóm tắt sau: Dạng ngắn mạch n XΔ(n) m(n) N(1) X2∑ + X0∑ N(2) X2∑ N(1,1) 1,2 X2∑ // X0∑ N(3) 3 − X 2∑ × X 0∑ ( X 2∑ + X 0∑ )2 a Xét điểm ngắn mạch N1: Điện kháng thứ tự thuận là: X1∑N1=X1H+X1B/2=0,03+0,125/2=0,0925 Điện kháng thứ tự nghịch là: X2∑N1= X1∑N1=0,0925 Điện kháng thứ tự không là: X0∑N1=X0H+ X0B/2=0,033+0,125/2=0,0955 Tính điện kháng phụ cho dạng ngắn mạch: Điện kháng phụ ngắn mạch pha là: SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 35 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle XΔN1(1)=X0∑N1+X2∑N1=0,0955+0,0925=0,188 Điện kháng phụ ngắn mạch pha chạm đất là: X ∆(1N,11) = X ∑ N1 X ∑ N1 0,0955.0,0925 = = 0,047 X ∑ N + X ∑ N 0,0955 + 0,0925 Tính dạng ngắn mạch: • Dòng điện ngắn mạch pha là: I N(31)* = X ∑ N 1* = = 10,811 0,0925 Dòng điện ngắn mạch pha hệ đơn vị có tên: I N( 31) = I N( 31)* I cbI = 10,811 30 3.24 = 7,802(kA) • Dòng điện thứ tự thuận ngắn mạch pha là: I 1(N1)1 = /( X ∑ N + X ∆(1N) ) = /(0,0925 + 0,188) = 3,565 • Dòng điện thứ tự không ngắn mạch pha là: I 0(1N) = I 1(1N)1* = 3,565 Dòng điện thứ tự không ngắn mạch pha hệ đơn vị có tên: I 0(1N) = I 1(N1)1* I cb1 = 3,565 30 3.24 = 2,573(kA) • Dòng điện ngắn mạch pha tổng hợp là: I N(11)* = mI 1(1N)1* = 3.3,565 = 10,695 Dòng điện ngắn mạch pha hệ đơn vị có tên: I N(11) = I N(11)* I cb1 = 10,695 30 3.24 = 7,718(kA) • Dòng điện thứ tự thuận ngắn mạch pha chạm đất là: I 1(N1,11) = /( X ∑ N + X ∆(1N,11) ) = /(0,0925 + 0,047) = 7,168 • Dòng điện thứ tự không ngắn mạch pha chạm đất là: I 0(1N,11) = I 1(N1,11) X ∑ N1 0,0925   = 7,168.  = 3,527 X ∑ N1 + X ∑ N1  0,0925 + 0,0955  Dòng điện thứ tự không ngắn mạch pha chạm đất hệ đơn vị có tên: I 0(1N,11) = I 0(1N,11)* I cb1 = 3,527 30 3.24 = 2,545(kA) • Dòng điện ngắn mạch pha chạm đất tổng hợp là: SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 36 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle I N(11,1*) = mI 1(1N,11) = 7,168 − 0,0925.0,0955 = 10,752 (0,0925 + 0,0955) Dòng điện ngắn mạch pha hệ đơn vị có tên: I N(11,1) = I N(11,1*) I cb1 = 10,752 30 3.24 = 7,76(kA) Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch N2→N9.Ta có bảng sau: Bảng 1: Tổng hợp tính toán trị số dòng điện ngắn mạch chế độ max điểm ngắn mạch ứng với loại ngắn mạch Vị trí 10,811 6,990 5,150 4,080 3,380 2,690 2,230 1,910 1,670 IN 10,752 6,570 4,770 3,750 3,090 2,450 2,030 1,730 1,510 I0 3,527 1,690 1,120 0,830 0,660 0,510 0,410 0,350 0,300 IN 10,695 5,880 4,060 3,100 2,510 1,950 1,590 1,350 1,170 I0 3,565 1,960 1,350 1,030 0,840 0,650 0,530 0,450 0,390 I N max 10,811 6,990 5,150 4,080 3,380 2,690 2,230 1,910 1,670 I N max (kA) 7,802 5,050 3,720 2,950 2,440 1,940 1,610 1,380 1,200 I N max 3,565 1,960 1,350 1,030 0,840 0,650 0,530 0,450 0,390 3.I N max (kA) 7,719 4,260 2,940 2,250 1,800 1,410 1,140 0,960 0,840 Đường NM I N( 3) I N(1,1) I N(1) 2.3 Tính dòng ngắn mạch chế độ min: Hoàn toàn tương tự chế độ max: Ở chế độ làm việc ta có: * X1H=0,0375; X0H=0,041 SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 37 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle * Chỉ có máy biến áp làm việc: XB=0,125 * Các dạng ngắn mạch cần xét: N(2), N(1,1) , N(1) * Để khảo sát cố ngắn mạch đường dây ta chia đoạn đường dây làm đoạn nhau, tức ta có điểm tính ngắn mạch ký hiệu hình từ N1÷N9 ta có: X1= X1D1/4=XD1/4=0,203/4=0,051 X01= X0D1/4=X0D1/4=0,51/4=0,128 X2= X2D2/4=XD2/4=0,305/4=0,0763 X02= X0D2/4=X0D2/4=0,766/4=0,192 Ta tiến hành tính toán cách tương tự chế độ max.Ta có bảng sau: Bảng 2: Tổng hợp tính toán trị số dòng điện ngắn mạch chế độ điểm ngắn mạch ứng với loại ngắn mạch Vị trí N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 3,077 2,347 1,89 1,587 1,36 1,13 IN 6,132 4,477 3,550 2,947 2,525 2,077 1,76 1,53 1,358 I0 2,022 1,250 0,904 0,708 0,582 0,459 0,37 0,32 0,281 IN 6,110 4,170 3,16 1,43 1,23 1,078 I0 2,037 1,390 1,054 0,848 0,71 0,571 0,477 0,41 0,359 I N 3,077 2,347 1,89 1,587 1,36 1,13 0,965 0,842 0,745 I N (kA) 3,850 2,930 2,370 1,98 1,71 1,41 1,21 1,050 0,930 I N 2,022 1,250 0,904 0,708 0,582 0,459 0,37 0,32 Đường NM I N( 2) I N(1,1) I N(1) SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 2,545 2,132 38 0,965 0,842 0,745 1,71 0,281 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle 3.I N (kA) 4,377 2,706 1,957 1,53 1,26 0,994 0,821 0,69 0,608 2.4 Xác định quan hệ dòng ngắn mạch với chiều dài đường dây IN = f(L) : Ta có bảng thông số sau : Chế độ N1 M2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 IN kA 7,802 5,050 3,720 2,950 2,440 1,940 1,610 1,380 1,200 I ∑ kA 7,719 4,260 2,940 2,250 1,800 1,410 1,140 0,960 0,840 IN kA 3,850 2,930 2,370 1,980 1,710 1,410 1,210 1,050 0,930 I ∑ kA 4,377 2,706 1,957 1,533 1,260 0,994 0,821 0,699 0,608 Hình 1: Đường cong đặc tính ngắn mạch ở chế độ cực đại và cực tiểu SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 39 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Hình : Đường đặc tính dòng ngắn mạch thứ tự không chế độ cực đại cực tiểu SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 40 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN CÁC THỐNG SỐ KHỞI ĐỘNG CHO CÁC BẢO VỆ CỦA ĐƯỜNG DÂY 3.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH (50): 3.1.1 Cắt nhanh theo dòng điện pha : Dòng điện khởi động xác định theo công thức sau : Ikđ = kat INngmax Trong : + kat hệ số an toàn ,lấy kat = 1,2 + INngmax dòng ngắn mạch cực đại * Tính toán cho bảo vệ : INngmax1 = IN5max = 2,440 kA = 1,2 2,44 = 2,928 kA * Tính toán cho bảo vệ : INngmax2 = IN9max = 1,200 kA = 1,2 1,200 = 1,440 kA 3.1.2 Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh (50N) : Dòng khởi động chọn theo công thức sau : I kd50 N = kat I Nngmax Trong : + kat hệ số an toàn ,lấy kat = 1,2 + I0Nngmax dòng ngắn mạch thứ tự không (tổng) cực đại * Tính toán cho bảo vệ : I0Nngmax = I0N5max = 1,800 kA I kd501N = 1, 2.1,800 = 2,160 kA * Tính toán cho bảo vệ : I 0Nngmax = I 0N9max = 0,840 kA I kd502N = 1, 2.0,840 =1, 008 kA 3.2 Bảo vệ dòng có thời gian (51): Dòng bảo vệ dòng có thời gian lựa chọn theo công thức : I kd = kat kmm I lv max ktv Trong : Kat : hệ số an toàn , lấy kat = 1,2 SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 41 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Kmm : hệ số mở máy , lấy kmm = 1,2 Ktv : hệ số an trở , lấy ktv = 0,95 Ilv max: dòng điện làm việc max đường dây D1 ,D2 Theo tính toán phần ta có : Ilvmax1= 276A ; Ilvmax2= 126 A kat kmm 1, 2.1, I lv max1 = 276 = 418,358 A * Bảo vệ : I kd = ktv 0,95 kat kmm 1, 2.1, I lv max = 126 = 190,989 A * Bảo vệ : I kd = ktv 0, 95 3.2.1 Xác định đặc tính thời gian cho bảo vệ 51 chế độ max : * Với bảo vệ 2: Chọn đặc tính thời gian phụ thuộc có độ dốc tiêu chuẩn : 120 t= TP , s I* − - Tại điểm ngắn mạch N9: Ta có IN9max = 1,200 kA suy I ( ) max 1,200.103 * I ( 9) = = = 6,283( A) I kd 190,989 Mặt khác ta có : t2(9) = tpt2 + ∆t = 0,75 + 0,3 = 1,05 t2( 9) I*( ) − 1,05.( 6,283 − 1) Tp = = = 0,046s 120 120 - Tại điểm ngắn mạch N8: I N max 1,380.103 * I ( 8) = = = 7,256 A I kd 190,989 120 120 t2( 8) = TP = 0,046 = 0,882 s 7,256 − ( ) I* − ( ( ( ) ) ) - Tại điểm ngắn mạch N7: I N max 1,610.103 * I( 7) = = = 8,429 A I kd 190,989 120 120 t2( ) = TP = 0,046 = 0,743s 8,429 − ( ) I* − ( ( ) ) - Tại điểm ngắn mạch N6: I 1,940.103 I (*6) = N max = = 10,158 A I kd 190,989 SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 42 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle t2( 6) = 120 ( I ( ) − 1) TP = *6 120 0,046 = 0,603s ( 10,158 − 1) - Tại điểm ngắn mạch N5: I N max 2,440.103 * I ( 6) = = = 12,775 A I kd 190,989 120 120 t2( 5) = TP = 0,046 = 0,469s ( 12,775 − 1) I* − ( ( ) ) *Với bảo vệ 1: Thời gian bảo vệ làm việc điểm N5 đường dây là: t1(5) = max t (5) , t pt1 + ∆t { } * Tại điểm ngắn mạch N5 : Ta có IN5 max= 2,440 kA : I* = I N 2, 440.103 = = 5,832 A I kđ 418,358 tpt1 = 1(s) t1(5) = max { 0, 469;1} + ∆t = 1,3s 120 t1(5) = 1,3 = T p1 I* − t1(5) ( I* − 1) 1,3.(5,832 − 1) = 120 120 ⇒ Tp1 = 0,052( s ) * Tại điểm ngắn mạch N4 : I 2,950.103 I (*4 ) = N max = = 7,051A I kd 418,358 120 120 t1( 4) = TP1 = 0,052 = 1,031s ( 7,051 − 1) I* − ⇒ Tp1 = ( ( ) ) * Tại điểm ngắn mạch N3 : I N 3max 3,720.103 * I ( 3) = = = 8,892 A I kd 418,358 120 120 t1( 3) = TP1 = 0,052 = 0,791s ( 8,892 − 1) I* − ( ( ) ) * Tại điểm ngắn mạch N2 : SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 43 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle I N max 5,050.103 = = 12,071A I kd 418,358 120 120 = TP1 = 0,052 = 0,564s ( 12,071 − 1) I* − I (*2 ) = t1( 2) ( ) ( ) * Tại điểm ngắn mạch N1 : I N 1max 7,802.103 * I ( 1) = = = 18,649 A I kd 418,358 120 120 t1( 1) = TP1 = 0,052 = 0,354s ( 18,649 − 1) I* − ( ( ) ) Ta có bảng thời gian làm việc ngắn mạch chế độ max đường dây sau : Chế độ Bảo vệ Bảo vệ Max N1 N2 N3 N4 N5 N5 N6 N7 N8 N9 0,354 0,564 0,791 1,031 1,3 0,469 0,60 0,743 0,88 1,05 * Tính toán tương tự cho đường dây chế độ cực tiểu ta có bảng sau : Chế độ Bảo vệ Bảo vệ Min N1 N2 N3 N4 N5 N5 N6 N7 N8 N9 0,761 1,039 1,338 1,672 2,021 0,694 0,86 1,035 1,227 1,427 SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 44 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle 3.2.3 Xác định đặc tính thời gian cho bảo vệ dòng thứ tự không (51N): Dòng điện khởi động chọn theo công thức : I0kđ = k0 ×IsdđBI Trong : k0 =0,3 IsdđBI : Dòng điện danh định phía sơ cấp BI I0kđ1 = k0 IdđBI1 = 0,3 300= 90 A I0kđ2 = k0 IdđBI2 = 0,3 150 = 45 A Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian làm việc theo đặc tính độc lập : t02 = tpt2 + Δt = 0,75 + 0,3 = 1,05 (s) t01 = max( tpt1, t02 ) + Δt = max(1; 1,05) + 0,3 = 1,05 + 0,3 =1,35 (s) SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 45 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle CHƯƠNG IV:XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ CỦA BẢO VỆ CẮT NHANH VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY 4.1 Bảo vệ cắt nhanh : Tài liệu tham khảo 1.VS.GS.Trần Đình Long Bảo vệ hệ thống điện, NXB KHKT, Hà Nội 2000 2.Trường Đại Học Điện Lực Bảo vệ Role hệ thống điện 3.PGS.TS.Phạm Văn Hòa Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện, NXB KHKT, Hà Nội 2006 SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 46 Trường Đại Học Điện Lực [...]... Sơ đồ nguyên lý : SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 29 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Hình 2 : Nguyên lí của sơ đồ bảo vệ chống chạm đất chập chờn Bảo vệ này thường được sủ dụng kết hợp với các bảo vệ chống chạm đất ổn định đã xét ở trên để bảo vệ cho các hệ thống nối đất qua cuộn petersen SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 30 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle B PHẦN TÍNH TOÁN Chương I : TÍNH TOÁN... so sánh pha dòng điện 2.3 Bảo vệ so sánh dòng điện Nguyên tắc : dòng điện ở hai đầu đường dây được so sánh với nhau theo từng pha hoặc thông qua một bộ công cụ để so sánh giữa hai tổ hợp pha của dòng điện ở hai đầu đường dây Việc so sánh có thể tiến hành cho hai nửa chu kỳ ( dương, âm ) hoặc chỉ theo nửa chu kỳ SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 23 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Hình 11 : Sơ đồ khối... số biến đổi của BI1 là: n BI 2 = 300 = 300 1 Chương II : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Giả thiết quá trình tính toán ngắn mạch ta bỏ qua: SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 32 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle + Bão hoà từ + Dung dẫn ký sinh trên đường dây, điện trử của MBA và cả đường dây + Ảnh hưởng của phụ tải… 2.1 Tính toán chính xác trong hệ đơn vị tương đối với: Scb= SdđB= 30MVA; UcbI=... X1∑N1=X1H+X1B/2=0,03+0,125/2=0,0925 Điện kháng thứ tự nghịch là: X2∑N1= X1∑N1=0,0925 Điện kháng thứ tự không là: X0∑N1=X0H+ X0B/2=0,033+0,125/2=0,0955 Tính điện kháng phụ cho các dạng ngắn mạch: Điện kháng phụ ngắn mạch một pha là: SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 35 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle XΔN1(1)=X0∑N1+X2∑N1=0,0955+0,0925=0,188 Điện kháng phụ ngắn mạch 2 pha chạm đất là: X ∆(1N,11) = X 0 ∑ N1 X 2 ∑ N1 0,0955.0,0925... suất sẽ gửi tín hiệu cắt máy cắt ở đầu của mình đồng thời gửi tín hiệu cho phép ( CP ) sang bảo vệ đầu đối diện Tín hiệu cắt xuất hiện đồng thời với tín hiệu SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 27 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle cho phép và từ đầu đối diện thông qua cổng và tác động máy cắt với thời gian cắt bé Để đảm bảo cắt máy cắt trong trường hợp ngán mạch trên đường dây được bảo vệ của kênh truyền... Công suất sự cố bao giờ cũng hướng đến điểm sự cố SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 28 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Hình 14 : Sơ đồ nguyên lí sử dụng chung cho toàn trạm Một bộ xác định hướng công suất thứ tự không, có đối nôi trong mạch điện thứ tự không của các đường dây 5.3 Bảo vệ chống đất chập chờn Các sơ đồ bảo vệ chống chạm đất đã xét thường được áp dụng để bảo vệ chống các dạng chậm đất ổn... cách ) Các vùng tác động phía trước làm nhiệm vụ dự phòng cho nhau và cho bảo vệ đoạn liền kề SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 25 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Hình 12 : Phối hợp tổng trở khởi động và đặc tính thời gian giữa 3 vùng tác động của bảo vệ khoảng cách a) Sơ đồ lưới điện b) Phối hợp đặc tính khởi động và thời gian làm việc giữa các vùng Ngược với cách chọn thời gian trong bảo vệ quá dòng... Mạnh Hải Lớp Đ2H2 13 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh được xác định như sau : = k I kd at ng max khi : k = 1, 2 ÷ 1,3 at I Ingmax : dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất thường được tính theo ( N 3 ) trực tiếp tại N với chế độ làm việc cực đại của hệ thống Để ngăn chặn bảo vệ cắt nhanh làm việc sai khi có sét đánh vào đường dây ( khi ấy các... tại vị trí đặt bảo vệ k k I = at mm I k lvm k v Trong đó : kat = 2 ÷ 3 kcđ = 1,1 ÷ 1,2 I v kv : hệ số trở về kv = k kd Nếu xét đến hệ số sơ đồ và hệ số ni của BI thì : I SV: Đỗ Mạnh Hải k k k = at mm sd kd k n v i Lớp Đ2H2 15 Trường Đại Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Phạm vi bảo vệ của dòng cực đại bao trùm hết phần tử đường dây đặt bù và có tính dự phòng cho các đường dây sau nó Tuy nhiên trong MĐ... Học Điện Lực Đồ Án Môn Học Rơle Hình 5 : Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng điện có hướng trong lưới điện có hai nguồn cung cấp Phạm vi ứng dụng : bảo vệ quá dòng điện có hướng được sử dụng trong các mạng kín có một nguồn cung cấp, mạng hở có 2 nguồn cung cấp, còn đối với các mạng phức tạp như mạng kín có 2 nguồn cung cấp trở nên hoặc mạng vòng SV: Đỗ Mạnh Hải Lớp Đ2H2 18 Trường Đại Học