Những vấn đề cơ bản về BVRL tđh

Bảo vệ rơle & Tự động hoá HỆ THỐNG ĐIỆN Nội dung mơn học • Phần MỞ ĐẦU Chương Những vấn đề BVRL & TĐH • Phần CÁC NGUYÊN LÝ THỰC HIỆN BVRL Chương BV q dịng Chương BV dịng điện có hướng Chương BV so lệch Chương BV khoảng cách Chương Bảo vệ khác • Phần BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ HTĐ Chương Bảo vệ ĐD TC Chương Bảo vệ máy điện • Phần TỰ ĐỘNG HOÁ HTĐ Chương Tự động đóng nguồn dự phịng Chương 10 Tự động đóng lại nguồn điện Bài tập lớn tiểu luận Tổng số: tiết tiết tiết tiết tiết tiết Tài liệu tham khảo VS, GS Trần Đình Long Bảo vệ hệ thống điện, NXBKHKT 2003 VS, GS Trần Đình Long Tự động hoá hệ thống điện, NXBĐHBKHN 2004 TS Trần Quang Khánh Bảo vệ rơle tự động hoá HTĐ, NXBGD 2005 Hồng Hữu Thận Tính tốn ngắn mạch chỉnh định bảo vệ rơle trang bị tự động HTĐ, NXBKHKT 2003 Lê Kim Hùng – Đoàn Ngọc Minh Tú Bảo vệ rơle tự động hoá HTĐ, NXBGD 1998 Phần MỞ ĐẦU Ch1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ BVRL&TĐH 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BVRL&TĐH 1.1.1 Khái niệm chung  Rơle phần tử hệ thống thiết bị bảo vệ tự động hóa  Thuật ngữ rơle phiên âm từ tiếng nước ngoài: RELAISPháp, RELAY-Anh, PEE-Nga với nghĩa ban đầu phần tử làm nhiệm vụ tự động đóng cắt mạch điện  Ngày khái niệm bảo vệ rơle thường dùng để tổ hợp thiết bị thực một nhóm chức bảo vệ tự động hoá hệ thống điện gọi hệ thống BVRL 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BVRL&TĐH (tiếp) 1.1.2 Nhiệm vụ HT BVRL&TĐH BVRL&TĐH nhằm đảm bảo cho HTĐ làm việc an toàn chắn chế độ khơng bình thường cố  Nhiệm vụ HT BVRL&TĐH là: • Phát tình trạng làm việc khơng bình thường; • Phát kịp thời cố HTĐ, nhanh chóng cách ly phần tử bị cố khỏi HTĐ; • BVRL kết hợp với cấu khác (TĐL, TĐD,…) để tự động xử lý, thao tác, điều chỉnh nâng cao hiệu vận hành HTĐ 1.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI BVRL Để thực chức nhiệm vụ quan trọng kể trên, thiết bị bảo vệ rơle phải thoả mãn yêu cầu bản: tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh kinh tế (1) Tin cậy (Reliability): Là tính đảm bảo cho thiết bị bảo vệ rơle làm việc đúng, chắn xảy cố phạm vi xác định (2) Chọn lọc (selectivity): khả bảo vệ rơle phát loại trừ phần tử bị cố khỏi hệ thống (3) Tác động nhanh: Bảo vệ rơle cần phải cách ly phần tử bị cố nhanh tốt Tuy nhiên cần kết hợp với yêu cầu chọn lọc (4) Độ nhạy (sensitivity): Phản ánh khả phản ứng bảo vệ với mức độ cố Độ nhạy biểu thị tỷ số đại lượng tác động tối thiểu với đại lượng đặt I Nmin k nh  Ví dụ: BV dòng: I KÐ Quy định cụ thể với loại bảo vệ: - Bảo vệ chính: knh = 1,52 - Bảo vệ dự phịng: knh= 1,21,5 1.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI BVRL (tiếp) (5) Kinh tế:  Đối với mạng cao áp siêu cao áp (U  110 kV): Chi phí để mua sắm lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chiếm vài phần trăm giá trị cơng trình, mặt khác u cầu phải bảo vệ chắn, giá thiết bị bảo vệ yếu tố định lựa chọn chủng loại nhà phân phối thiết bị mà u cầu kỹ thuật kể đóng vai trị định  Đối với mạng trung áp hạ áp (U < 110 kV): Vì số lượng phần tử bảo vệ lớn, mặt khác yêu cầu thiết bị bảo vệ không cao mạng cao áp siêu cao áp lựa chọn thiết bị bảo vệ cần ý đảm bảo yêu cầu kỹ thuật với chi phí thấp 1.3 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL Thanh góp MC BI Mạch điện cần bảo vệ MCF CC N - + K Rơle BU Tải ba CCh Tín hiệu cắt BI - Máy biến dịng điện BU - Máy biến điện áp CCh - Cầu chì K - Khố điều khiển N - Nguồn điện thao tác MC - Máy cắt điện MCF -Tiếp điểm phụ máy cắt điện Ví dụ 1.1: HT số liệu hình vẽ Hãy tính dịng NM điểm N? F B1 ~ Sđm=30MVA Uđm = 10,5kV X’’d= 0,26 E’q= 1,05 Sđm=31,5MVA Uđm = 121kV UN%= 10,5 k1= 10,5/121 D1 l =80km X0 = 0,4Ω/km r0 ≈ b0 ≈ B2 Sđm=15MVA Uđm = 110kV UN%= 10,5 k2= 110/6,6 K Uđm = 6kV Iđm = 0,3kA Xk%= D2 l =2,5km X0 = 0,08Ω/km r0 ≈ b0 ≈ EF XF XB1 XD1 XB2 XK XD2 11 0,96 0,37 0,24 0,64 1,21 0,42 N N Bài giải: C1 Tính hệ đơn vị có tên: Chọn điện áp sở 10,5kV B1: Sơ đồ thay thơng số tính qui đổi cấp điện áp ghi hình vẽ Trong đó:  MF điện: - Suất điện động MF đổi đơn vị có tên: 11 E’q (kV) = E’q Uđm = 1,05.10,5 = 11kV → Sức điện động pha có trị số: E’q = kV 2 10,5 '' U đm - Điện kháng MF: XF  Xd  0,26  0,96 Sđm 30 XF XB 11 0,96 0,37 EF    XD 1 0,24 XB 0,64 XK XD 1,21 0,42 N 2 U N % U đm 10,5 121  10,5  Điện kháng MBA B1 (qui cấp sở):X B1  k1     0,37 100 Sđm 100 31,5  121  Đường dây D1 (qui cấp sở):  10,5  X D1  x0l k1  0,4.80   0,24  121  Điện kháng MBA B2 (qui đổi qua B1): 2 U N % U đm 10,5 110  10,5  X B2  k1     0,64 100 Sđm 100 15  121   Điện kháng kháng điện K (qui đổi qua B1 B2): X % U  10,5  X K  K đm k12 k22    100 3I đm 100 3.0,3  121  2  110     1,21  6,6   Điện kháng đường dây D2 (qui đổi qua B1 B2): 2  10,5   110  X D2  x0l k k  0,08.2,5.   0,42    121   6,6  2 B2: Điện kháng tổng từ nguồn đến điểm ngắn mạch N: X∑ = XF+XB1+XD1+XB2+XK+XD2 = 3,84Ω B3: Dòng điện ngắn mạch: 10,5 110  I N ( 6kV )  I N k1 k2  1,65  2,4kA  E 11  121 6,6 IN  F   1,65kA   X 10,5 3.3,84 I   I k  , 65  0,143kA  N ( 110kV ) N 121 C2 Tính hệ đơn vị tương đối: • Chọn Scb = 100MVA; coi Utb ≈ Ucb, ta có:  S 100 I    5,5kA  UcbI= UtbI = 10,5kV; U 10 ,   S 100 UcbII= UtbII = 115kV; I    0,5kA  U 115  UcbIII= UtbIII = 6,3kV  S 100   9,2kA I  • Xác định dịng điện bản:  3U 3.6,3 B1: Các thông số sơ đồ thay thế2 phần tử: cb cbI cbI cb cbII cbII cb cbIII cbIII  Điện kháng máy phát: X F*  X d'' U đm Scb S 100  X d'' cb  0,26  0,87 Sđm Utb Sđm 30 U N % U đm S U % S 10,5 100  Điện kháng MBA B1: X B1*  cb2  N cb   0,33 100 Sđm Utb 100 Sđm 100 31,5  Điện kháng đường dây D1: S cb 100  , 80  ,24 U cbII 115 U % S 10,5 100  N cb   0,7 100 Sđm 100 15 X D1*  x0l  Điện kháng MBA B2: X B2*  Điện kháng kháng điện K: X K*  X N % U đm I cb X N % I cb 9,2    1,53 100 I đm Utb 100 I đm 100 0,3 C2 Tính hệ đơn vị tương đối (tiếp):  Điện kháng đường dây D2: X D 2* S cb 100  x0l  ,08.2 ,5  ,51 U cbIII ,3 EF* XF* XB1* XD1* XB2* XK* XD2* 1,05 0,87 0,33 0,24 0,7 1,53 0,51 N B2: Điện kháng tổng: X∑* = XF*+XB1*+XD1*+XB2*+XK*+XD2* = 4,18 B3: Dòng điện ngắn mạch: (3) I N*( cb ) I N ( 6kV )  I N*( cb ) IcbIII  0,25.9,2  2,3kA EF* 1,05    0,25   X * 4,18 I N ( 110kV )  I N I cbII  0,25.0,5  0,125kA  Sai số 10% so với tính xác theo đơn vị có tên chấp nhận Ví dụ 1.2: Tính dịng điện NM xảy ngắn mạch điểm N (hình vẽ)? Biết: MC có Scđm = 250MVA Bài giải: BATG - Ta có sơ đồ thay thế: x HT tb MC 10kV xht HT 10,5 U    0,441; 10kV Scdm 250 RD = r0 l = 0,64.3 = 1,92 ; - Tổng trở đến điểm NM: ZN AC-50, 3km RD BA-320-35/0,4 CCTR xD 0,4kV N IN N xD = x0 l = 0,4.3 = 1,2 - Dòng điện ngắn mạch chu kỳ pha: I (3) N U tb U tb 10,5     2,4kA 2 2 3Z N RD  xHT  xD  1,92  0,44  1,2 1.5.5 Tính tốn ngắn mạch khơng đối xứng  Fa   Fa1   Fa2  Fa0 Fb0 Fc0  Fc Fb      Fc1 Fb1 Fc2   Fb2 1      Fa0  (Fa  Fb  Fc ) F F a  Fa1 Fa2  Fa0 a  Fa1 Fa2  Fa0        a   120         1  2 Fb  Fb1 Fb2 Fb0  Fb  a Fa1 a Fa2 Fa0  Fa1  (Fa  a Fb  a Fc )            1 Fc  Fc1 Fc2 Fc0 Fc  a Fa1 a2 Fa2 Fa0     Fa2  (Fa  a Fb  a Fc )           Cơng thức tính dịng ngắn mạch loại NM Loại ngắn mạch Cơng thức tính I N( )  Ba pha Hai pha Hai pha chạm đất I N( )  1,05U đm 3Z1 3( 1,05U đm ) (3)  IN Z1  Z 3( 1,05U đm ) I N( 1,1 )  Z1  Z  Một pha I N( )  Z1Z Z2 3( 1,05U đm ) Z1  Z  Z CÂU HỎI ÔN TẬP VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG 1 Khái niệm, mục đích yêu cầu BVRL? Cấu trúc HTBVRL? Rơle kỹ thuật số: Sơ đồ nguyên lý ưu điểm? Ký hiệu phần tử chức bảo vệ HTĐ? Sơ đồ nối BI với Rơle Ưu nhược điểm sơ đồ này? F BT1 Tính dịng NM pha ~ điểm N hv theo: Sđm=60MV A a Đơn vị có tên; Uđm = 10,5kV b Đơn vị tương đối X’’d= 12% Đ/S: IN (10kV) = 4,43kA B1 D1 B2 N Sđm=40MVA Uđm = 63kV UN%= 10 k1= 10,5/63 l =22km X0 = 0,4Ω/km r0 ≈ b0 ≈ Sđm=12MV A Uđm = 60kV UN%= 10,5 k2= 60/10 110 kV BA 5km 2km AC-95 AC-70 22 kV Sdm =2,5MVA, UN%=5,5;PN=3KW, U1/U2=115/22KV AC-95, R0=0,27 (ohm/km); X0=0,4 (ohm/km) AC-70, R0=0.42 (ohm/km); X0=0,38 (ohm/km) Đáp số: IN1 = (KA) ; BT2 Một hệ thống cung cấp điện có sơ đồ số liệu cho hình vẽ MBA 6km AC-70 10 kV 0,4 kV SPT= 600 KVA Cos Tmax = 5000 h Dây dẫn AC-70 : r0 = 0,46 Ω/km ; x0 = 0,355 Ω/km Máy biến áp (MBA): Sđm = 800 kVA; K = 10/0,4 kV; ΔP0 = 1,2 kW ; ΔPN = kW; I0% = 1,5 % ; UN % = 4,5 % Xác định dòng điện NM ba pha cao áp hạ áp MBA hệ đơn vị có tên, hệ đơn vị tương đối? XF XB 11 0,96 0,37 EF    XD 1 0,24 XB 0,64 XK XD 1,21 0,42 N 2 U N % U đm 10,5 121  10,5  Điện kháng MBA B1 (qui cấp sở):X B1  k1     0,37 100 Sđm 100 31,5  121  Đường dây D1 (qui cấp sở):  10,5  X D1  x0l k1  0,4.80   0,24  121  Điện kháng MBA B2 (qui đổi qua B1): 2 U N % U đm 10,5 110  10,5  X B2  k1     0,64 100 Sđm 100 15  121   Điện kháng kháng điện K (qui đổi qua B1 B2): X % U  10,5  X K  K đm k12 k22    100 3I đm 100 3.0,3  121  2  110     1,21  6,6   Điện kháng đường dây D2 (qui đổi qua B1 B2): 2  10,5   110  X D2  x0l k k  0,08.2,5.   0,42    121   6,6  2 B2: Điện kháng tổng từ nguồn đến điểm ngắn mạch N: X∑ = XF+XB1+XD1+XB2+XK+XD2 = 3,84Ω B3: Dòng điện ngắn mạch: 10,5 110  I N ( 6kV )  I N k1 k2  1,65  2,4kA  E 11  121 6,6 IN  F   1,65kA   X 10,5 3.3,84 I   I k  , 65  0,143kA  N ( 110kV ) N 121 Ví dụ 1.1: HT số liệu hình vẽ Hãy tính dịng NM điểm N? F B1 ~ Sđm=30MVA Uđm = 10,5kV X’’d= 0,26 E’q= 1,05 Sđm=31,5MVA Uđm = 121kV UN%= 10,5 k1= 10,5/121 D1 l =80km X0 = 0,4Ω/km r0 ≈ b0 ≈ B2 Sđm=15MVA Uđm = 110kV UN%= 10,5 k2= 110/6,6 K Uđm = 6kV Iđm = 0,3kA Xk%= D2 N l =2,5km X0 = 0,08Ω/km r0 ≈ b0 ≈ EF XF XB1 XD1 XB2 XK XD2 11 0,96 0,37 0,24 0,64 1,21 0,42 N Bài giải: C1 Tính hệ đơn vị có tên: Chọn điện áp sở 10,5kV B1: Sơ đồ thay thơng số tính qui đổi cấp điện áp ghi hình vẽ Trong đó:  MF điện: - Suất điện động MF đổi đơn vị có tên: 11 E’q (kV) = E’q Uđm = 1,05.10,5 = 11kV → Sức điện động pha có trị số: E’q = kV - Điện kháng MF: C2 Tính hệ đơn vị tương đối: • Chọn Scb = 100MVA; coi Utb ≈ Ucb, ta có:  S 100 I    5,5kA  UcbI= UtbI = 10,5kV; U 10 ,   S 100 UcbII= UtbII = 115kV; I    0,5kA  U 115  UcbIII= UtbIII = 6,3kV  S 100   9,2kA I  • Xác định dịng điện bản:  3U 3.6,3 B1: Các thông số sơ đồ thay thế2 phần tử: cb cbI cbI cb cbII cbII cb cbIII cbIII  Điện kháng máy phát: X F*  X d'' U đm Scb S 100  X d'' cb  0,26  0,87 Sđm Utb Sđm 30 U N % U đm S U % S 10,5 100  Điện kháng MBA B1: X B1*  cb2  N cb   0,33 100 Sđm Utb 100 Sđm 100 31,5  Điện kháng đường dây D1: S cb 100  , 80  ,24 U cbII 115 U % S 10,5 100  N cb   0,7 100 Sđm 100 15 X D1*  x0l  Điện kháng MBA B2: X B2*  Điện kháng kháng điện K: X K*  X N % U đm I cb X N % I cb 9,2    1,53 100 I đm Utb 100 I đm 100 0,3 SH = 1000 MVA SB = 45 MVA, UN% =7,5 PT1: 10MW, cos=0,8 PT2: 6MVA, cos=0,8 D1: 10km, x0 = 0,38 (/km) D2: km, x0 = 0,4 (/km) Tính dịng điện qua BI Tính dịng điện ngắn mạch pha , pha TG2, TG3 TG4 220 kV BA N1 HTĐ1 110 kV HTĐ2 N2   N3 22 kV SHT1 =1000 MVA, SHT2 =2000 MVA, SB =45 MVA, UN C-T%= 10, UN C-H%= 15, UN T-H%= 5, ... Ngọc Minh Tú Bảo vệ rơle tự động hoá HTĐ, NXBGD 1998 Phần MỞ ĐẦU Ch1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ BVRL& TĐH 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BVRL& TĐH 1.1.1 Khái niệm chung  Rơle phần tử hệ thống thiết bị bảo vệ... gọi hệ thống BVRL 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ BVRL& TĐH (tiếp) 1.1.2 Nhiệm vụ HT BVRL& TĐH ? ?BVRL& TĐH nhằm đảm bảo cho HTĐ làm việc an toàn chắn chế độ khơng bình thường cố  Nhiệm vụ HT BVRL& TĐH là: •...Nội dung mơn học • Phần MỞ ĐẦU Chương Những vấn đề BVRL & TĐH • Phần CÁC NGUYÊN LÝ THỰC HIỆN BVRL Chương BV q dịng Chương BV dịng điện có hướng Chương BV so lệch