Đồ án kỹ thuật_rơle bảo vệ trạm biến áp

Đồ án kỹ thuật_rơle bảo vệ trạm biến áp

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện phần thiết yếu sản xuất công nghiệp sống sinh hoạt hàng ngày người Để đảm bảo sản lượng chất lượng điện cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị làm việc ổn định toàn hệ thống; cần phải sử dụng cách rộng rãi có hiệu phương tiện bảo vệ,thông tin ,đo lường ,điều khiển điều chỉnh tự động hệ thống điện Trong số phương tiện này, rơle thiết bị bảo vệ rơle đóng vai trò quan trọng Trong trình vận hành hệ thống điện, lúc hệ thống hoạt động ổn định, thực tế gặp tình trạng làm việc không bình thường cố ngắn mạch, tải v.v mà nguyên nhân chủ quan khách quan Hệ thống Rơle phát tự động bảo vệ cố ,tình trạng làm việc bất thường hệ thống ,để từ người có biện pháp xử lý kịp thời Hiện phát triển khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ rơle ngày đại, nhiều chức tác động xác Ở nước ta ngày nay, xu hướng sử dụng rơle không tiếp điểm để dần thay cho rơle điện dùng tiếp điểm cũ kỷ, hoạt động không an toàn thiếu xác Đề tài “ Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc “ nhằm mục đích tìm hiểu giới thiệu số thiết bị rơle bảo vệ kỹ thuật số mà sử dụng rộng rãi hệ thống cung cấp điện Đề tài gồm có phần : - Phần : Tổng quan rơle Trong phần gồm có chương giới thiệu nguyên lý bảo vệ số loại rơle danh vận hành thiết bị bảo vệ rơle thông dụng sử dụng hệ thống điện Việt Nam - Phần : Khảo sát thực tế hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc Phần gồm chương : + Chương I : Giới thiệu thiết bị thứ trạm 110/15KV Thủ Đức Bắc + Chương II : Hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc Trong trình thực đề tài, nhóm nghiên cứu hướng dẫn tận tình cô Vũ Thị Ngọc, nghiên cứu tài liệu liên quan tìm hiểu thực tế trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc Tuy nhiên, thời gian thực đề tài có hạn kiến thức kinh nghiệm lónh vực bảo vệ rơle hệ thống điện chưa nhiều, nên tập đồ án tốt nghiệp có sai sót điều tránh Nhóm nghiên cứu mong nhận xét đóng góp q Thầy Cô TP.Hồ Chí Minh , tháng 02 năm 2001 Nhóm sinh viên thực Nguyễn Thành Thọ Đỗ Tấn Kính LỜI CẢM ƠN Nhóm thực xin chân thành cảm ơn : - Ban Giám Hiệu trường Đại học SPKT Tp.HCM Ban Chủ Nhiệm Khoa Điện - Điện tử Q Thầy Cô giảng dạy Khoa Điện Cô Vũ Thị Ngọc - Người tận tình hướng dẫn chúng em trình thực đđà án tốt nghiệp Cha mẹ người thân nuôi dạy cho chúng có ngày hôm Ban Giám Đốc Công Ty Truyền Tải Địên Tập thể CBCNV Trạm biến điện Thủ Đức Bắc Các bạn sinh viên khóa , lớp 97N-ĐKC ** MỤC LỤC Lời nói đầu Phần giới thiệu Phần nội dung : Trang Phần : TỔNG QUAN VỀ RƠLE BẢO VỆ Chương : Khái niệm rơle bảo vệ Chương : Nguyên lý hoạt động loại rơle bảo vệ trạm biến áp Phần : KHẢO SÁT THỰC TẾ HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ TRONG TRẠM 110/15KV THỦ ĐỨC BẮC Chương : Giới thiệu trạm Thủ Đức Bắc 27 Chương : Giới thiệu thiết bị thứ I Máy biến áp lực 28 II Máy cắt 29 III Cầu dao cách ly 31 IV Máy biến dòng điện 32 V Máy biến điện áp 32 Chương : Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm biến điện 110/15KV Thủ Đức Bắc I Sơ đồ thứ 33 II Sơ đồ hệ thống rơle bảo vệ thứ A Sơ đồ kết lưới hệ thống 33 B Phân tích sơ đồ 35 III Khảo sát rơle bảo vệ đường dây Bảo vệ đường dây phía 110KV 40 Bảo vệ đường dây phía 15KV 52 IV Khảo sát rơle bảo vệ máy biến Rơle tác động có dòng điện 55 Rơle tác động dòng điện 82 V Các rơle bảo vệ khác Rơle sa thải phụ tải 86 Rơle khóa trung gian 90 Phần : KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo Phụ lục 92 93 94 ** TRƯỜNG ĐHSPKT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA : ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN - Họ tên : Nguyễn Thành Thọ Mã số sinh viên : 97202399 Đỗ Tấn Kính Mã số sinh viên : 97202315 - Lớp : 97N-ĐKC - Khóa : 1997 - 2000 - Ngành : Điện khí hóa cung cấp điện Đề tài : KHẢO SÁT HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 110/15KV THỦ ĐỨC BẮC Số liệu ban đầu : Số liệu thực tế trạm Thủ Đức Bắc Nội dung phần thuyết minh : + Tổng quan rơle + Giới thiệu thiết bị thứ trạm + Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm Phần vẽ : Giáo viên hướng dẫn : (Ký ghi rõ họ tên ) Ngày giao nhiệm vụ : 08/ 01/ 2001 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 28/ 02/ 2001 Cán duyệt kí tên (Kí ghi rõ họ tên ) Vũ Thị Ngọc Thông qua môn Ngày tháng năm 2001 Chủ nhiệm môn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT : DẪN NHẬP I ĐẶT VẤN ĐỀ : Ngày nay, hoạt động người lónh vực tách khỏi nguồn lượng điện Ở nước ta, điện hầu hết sản xuất nhà máy nhiệt điện , thủy điện có công suất lớn : Thủy điện Hòa Bình , thủy điện Đa Nhim , thủy điện Trị An , nhiệt điện Phú Mỹ , nhiệt điện Phả Lại Các nhà máy thủy điện xây dựng vùng có vị trí địa lý thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy thủy điện , nhà máy nhiệt điện xây dựng nơi gần nguồn nhiên liệu, hộ tiêu thụ không hộ xung quanh nhà máy.Vấn đề đặt truyền tải điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ cách liên tục, an toàn kinh tế Để đảm bảo sản lượng chất lượng điện cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị làm việc ổn định toàn hệ thống cần phải sử dụng cách rộng rãi có hiệu lực phương tiện bảo vệ , thông tin , đo lường, điều khiển điều chỉnh tự động hệ thống Trong số phương tiện rơle thiết bị bảo vệ rơle đóng vai trò quan trọng Cùng với phát triển kỹ thuật điện nói chung hệ thống điện lực nói riêng, kỹ thuật bảo vệ rơle mươi năm gần có biến đổi tiến to lớn Những thành tựu kỹ thuật bảo vệ rơle đại cho phép chế tạo loại bảo vệ phức tạp với đặc tính kỹ thuật hoàn hảo nhằm nâng cao độ nhạy bảo vệ tránh không cho bảo vệ làm việc nhầm lẫn có đột biến phụ tải, có hư hỏng mạch điện áp có dao động điện , nhằm hoàn thiện phương pháp dự phòng hệ thống có hư hỏng sơ đồ bảo vệ sơ đồ điều khiển máy cắt điện thân máy cắt điện bị trục trặc Hiện nay,người ta chế tạo thiết bị bảo vệ rơle ngày gọn nhẹ ,hoạt động xác , tác động nhanh , độ an toàn cao Vì vậy, nhóm nghiên cứu chọn đề tài “ Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc “ II GIỚI HẠN ĐỀ TÀI : Trong trạm biến áp , có hai hệ thống mạch điện mạch điện thứ mạch điện nhị thứ Mạch điện thứ mạch điện tiếp nhận nguồn điện cao áp đến trạm, biến đổi điện áp nguồn điện nhận được, sau phân phối nguồn điện có điện áp biến đổi Mạch điện thứ gồm có thiết bị : máy cắt, dao cách ly, máy biến lực, máy biến dòng điện, máy biến điện áp, máy biến tự dùng v.v… Mạch điện nhị thứ gồm mạch điện có chức kiểm soát vận hành mạch điện thứ : điều khiển, thị trạng thái, đo đếm thông số điện bảo vệ mạch điện thứ Mạch điện nhị thứ có cáp điện kiểm soát, dây dẫn điện, thiết bị điện nhị thứ (như thiết bị đo đếm điện, thiết bị điều khiển, rơle bảo vệ v.v…) Trong phạm vi đề tài, nhóm thực chủ yếu khảo sát tìm hiểu hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV tiêu biểu Với vấn đề sau : - Chỉ danh vận hành nguyên lý hoạt động số loại rơle trạm biến áp - Phân tích yêu cầu, chức bảo vệ loại rơle sơ đồ hệ thống mạch điện thứ cụ thể trạm - Tìm hiểu thông số kỹ thuật rơle cài đặt vận hành thực tế trạm III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU : Vận dụng kiến thức học trường để áp dụng nghiên cứu thực tế Qua đó, thực tiễn để học hỏi tích lũy kiến thức nhằm phục vụ cho công tác chuyên môn sau IV THỂ THỨC NGHIÊN CỨU : Các bước tiến hành nghiên cứu: - Chọn đề tài - Chính xác hoá đề tài - Soạn đề cương - Thu thập tài liệu - Xử lý tài liệu - Viết công trình nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu : Đối tượng nghiên cứu hệ thống rơle bảo vệ trạm THỦ ĐỨC BẮC * Phương pháp nghiên cứu : Sử dụng phương pháp quan sát tham khảo tài liệu * Kế hoạch nghiên cứu: Đề tài thực thời gian tuần Kế hoạch nghiên cứu nhóm sau : - Tuần : Soạn đề cương , thu thập tài liệu thực tế trạm - Tuần đến 5: Viết công trình nghiên cứu - Tuần : Hoàn chỉnh nộp đề tài ** PHẦN TỔNG QUÁT VỀ RƠLE BẢO VỆ Thiết bị thị mức dầu thân máy Thiết bị thị mức dầu đổi nấc Dầu Ống dầu nối đến đổi nấc Ống thở có bình silicagel Ống dầu nối đến thân máy Hình 6: Vị trí lắp rơle mức dầu máy biến áp Cấu tạo thiết bị thị mức dầu gồm hai phần : phận điều khiển thị Bộ phận điều khiển có phao (3), quay (8), trục quay (9), có lắp nam châm vónh cưủ (4) Bộ phận điều khiển lắp vỏ máy (đầu thùng giãn nở) có vòng đệm Bộ phận thị gồm kim (6) lắp trục mang nam châm vónh cửu (5) Bộ phận thị làm nhôm để tránh bị ảnh hưởng từ trường nam châm chống ảnh hưởng nước 1- Vỏ máy 2- Vòng đệm 3- Phao 4- Nam châm vónh cửu 5- Nam châm vónh cửu 6- Kim thị 7- Mặt thị 8- Thanh quay 9- Trục quay Hình 7: Cấu tạo thiết bị thị mức dầu Khi mức dầu nâng hạ phao (3) nâng hạ theo Chuyển động nâng hạ phao chuyển thành chuyển động quay trục (9) nhờ quay (8) Khi quay, từ trường nam châm (4) điều khiển cho nam châm (5) quay cho hai cực khác tên (N S) hai nam châm đối diện (hai cực tên có lực đẩy, hai cực tên có lực hút nhau) Do kim thị quay theo nam châm (5), ghi mức dầu mặt thị Bộ phận thị tác động đóng mở tiếp điểm rơle mức dầu để đưa tín hiệu vào mạch báo động mạch cắt tùy theo thiết kế RƠLE QUÁ DÒNG TỨC THÌ (50) : Rơle dòng tức rơle tác động dòng điện qua rơle vượt trị số định trước tác động cắt máy cắt lập tức, thời gian trì hoãn Về nguyên lý rơle dòng tức gồm phần tónh cuộn dây có lõi sắt, phần động sắt non có mang tiếp điểm động Khi dòng điện qua cuộn dây đủ lớn, sắt non bị hút vào lõi sắt phần tónh kéo theo tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tónh Để điều chỉnh dòng điện tác động theo ý muốn, thông thường phần động gắn với lò xo với kết cấu điều chỉnh nhằm thay đổi lực tác động lên phần động, có nghóa thay đổi dòng điện tác động rơle Một số trường hợp, để thay đổi dòng điện tác động phạm vi rộng, người ta thường chế tạo cuộn dây phần tónh có nhiều đoạn với nhiều đầu dây để chọn tầm đặt thích hợp Lò xo cản Tiếp điểm I Cuộn dây Hình 8: Nguyên lý cấu tạo rơle dòng tức Nguyên tắc chỉnh định rơle dòng tức : Chỉnh định rơle dòng tức thời đặt trị số dòng điện khởi động rơle Để đảm bảo tính chọn lọc, tránh tác động sai ngắn mạch vùng bảo vệ, dòng điện khởi động chọn theo quy tắc sau: Ikđ = Kat INmax Trong đó: INmax: dòng điện ngắn mạch cực đại cuối vùng bảo vệ Kat = 1,2 - 1,3 : hệ số an toàn tính đến sai số tính toán dòng ngắn mạch sai số rơle Ikđ : dòng điện khởi động rơle Vùng tác động xác định công thức: 100 XH ( − XH) XCN% = Xl Ikđ Trong đó: XCN - Vùng tác động bảo vệ, tính phần trăm toàn đường dây bảo vệ (%) Xl : trở kháng đường dây bảo vệ (%) XH : trở kháng hệ thống (%) Ikđ : dòng khởi động bảo vệ (%) RƠLE QUÁ DÒNG ĐỊNH THÌ (51) : Rơle dòng định rơle tác động dòng điện qua rơle vượt trị số định trước không tác động cắt máy cắt mà có thời gian trì hoãn Rơle dòng định có loại bản: 1- Rơle dòng định với đặc tuyến thời gian độc lập : Bao gồm rơle dòng tức rơle thời gian kết hợp lại Khi phần tức tác động đóng tiếp điểm cấp nguồn cho rơle thời gian Sau thời gian định trước, rơle thời gian đóng tiếp điểm tác động cắt máy cắt báo tín hiệu Nếu thời gian trì hoãn mà dòng điện qua phần tử tức giảm thấp (sự cố tự giải trừ), làm cho phần tử không giữ tiếp điểm rơle thời gian bị điện không khép tiếp điểm để cắt máy cắt hay báo cố Thời gian tác động rơle loại không phụ thuộc vào trị số dòng điện cố qua rơle 2- Rơle dòng định với đặc tuyến thời gian phụ thuộc : Được chế tạo theo nguyên tắc cảm ứng Dòng điện cố đưa vào cuộn dây tạo từ thông xuyên qua đóa nhôm làm xuất dòng điện xoáy đóa làm quay đóa Đóa mang tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tónh, cắt máy cắt Thời gian quay đóa từ vị trí ban đầu đến đóng tiếp điểm thời gian tác động rơle Để điều chỉnh thời gian này, người ta dùng lò xo xoắn lắp trục đóa điều chỉnh độ xoắn để có phản lực thích hợp Để điều chỉnh trị số dòng điện tác động, cuộn dây chế tạo gồm nhiều đoạn khác đưa nhiều đầu dây để lựa chọn Loại rơle dòng định kiểu cảm ứng có ưu điểm thời gian tác động ngắn dòng qua rơle lớn đóa quay nhanh, loại trừ nhanh cố nặng trì thời gian cần thiết biến động nhỏ Nguyên tắc chỉnh định rơle dòng định : Chỉnh định rơle dòng định thời thiết đặt giá trị sau: 1- Dòng điện khởi động rơle I kđ : xác định từ dòng điện làm việc cực đại, thường dòng phụ tải chế độ cực đại: Ikđ > Ilvmax phải thỏa: Ikđ = Kkđ Ktc Ksđ Ilvmax / Ktv KBI Trong đó: Ilvmax dòng điện làm việc cực đại Kkđ = 2,5÷3 hệ số tự khởi động động điện Ktc = 1,2÷1,5 hệ số tin cậy kể đến việc tính toán sai số rơle máy biến dòng Ksđ hệ số sơ đồ, phụ thuộc vào sơ đồ đấu nối rơle Ktv hệ số trở rơle KBI hệ số biến đổi máy biến dòng 2- Thời gian tác động bảo vệ: Để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang, độ chênh lệch thời gian tác động bảo vệ kề gọi bậc thời gian hay bậc chọn lọc: ∆t = t1 - t2 Giá trị bậc thời gian ∆t chọn cho ngắn mạch thuộc phạm vi bảo vệ sau, bảo vệ trước không kịp tác động khởi động Độ nhạy bảo vệ: Knhậy = INMmin / Ikđ thông thường độ nhạy phải đạt khoảng 1,2÷1,5 Trong đó: INMmin dòng điện ngắn mạch bé khu vực cuối lưới điện bảo vệ RƠLE KÉM ÁP (27) : Rơle áp rơle tác động điện áùp đặt vào rơle thấp giá trị định trước Về nguyên lý, rơle áp cấu tạo gồm cuộn dây có lõi thép tác động lên phần động mang tiếp điểm Khi điện áp cuộn dây đủ lớn, phần động bị hút vào phần tónh đóng tiếp điểm Khi điện áp đặt vào cuộn dây hạ thấp mức định trước, cuộn dây không hút tiếp điểm nhả Đây trạng thái tác động rơle Như vậy, khác với loại rơle ngưỡng, trạng thái bình thường rơle áp trạng thái có điện áp Trạng thái tác động trạng thái điện áp giảm thấp điện Thông thường rơle áp thiết kế với thời gian trì hoãn : Rơle thực tế gồm phần tử áp kết hợp với phần tử tạo thời gian Khi điện áp đặt vào rơle giảm ngưỡng định trước, phần tử áp tác động, cấp nguồn cho phần tử thời gian Sau thời gian đặt trước, tiếp điểm thời gian đóng cắt máy cắt báo tín hiệu Rơle áp thiết kế để làm việc với điện áp xoay chiều chiều U RUL b a RT RT cắt/tín hiệu Hình : Nguyên lý rơle áp Nguyên tắc chỉnh định rơle áp: Chỉnh định rơle áp thiết đặt giá trị điện áp làm việc rơle : Điện áp làm việc rơle điện áp cực tiểu xác định theo công thức sau: Ukđ = Ulv / (Ktc Kt v KU) Trong đó: Ulv : điện áp làm việc cực tiểu chế độ bình thường Ktc: hệ số tin cậy KU: hệ số máy biến điện áp Ktv: hệ số trở rơle Độ nhạy bảo vệ : Knhậy = Ulv KU / UNMmax Trong đó: UNMmax trị số lớn có điện áp dư vị trí đặt bảo vệ ngắn mạch khu vực cuối bảo vệ RƠLE SO LỆCH DỌC DÒNG ĐIỆN (R.87) : 7.1 Nguyên tắc bảo vệ : Rơle so lệch dọc rơle làm việc dựa so sánh trực tiếp dòng điện nhánh đối tượng Theo định luật Kirchoff, tổng véctơ tất dòng điện vào đối tượng bảo vệ không điều kiện làm việc bình thường Vùng bảo vệ rơle so lệch dọc dòng điện phạm vị giới hạn biến dòng đặt nhánh đối tượng bảo vệ Khi có ngắn mạch vùng bảo vệ, tổng dòng điện qua rơle khác không rơle tác động Khi cố bên vùng bảo vệ, tổng dòng điện qua rơle không, rơle không tác động Đối tượng bảo vệ IR R Hình 10: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc dòng điện Rơle so lệch dọc dòng điện thường dùng để bảo vệ cho thiết bị máy biến áp, máy phát, hệ thống quan trọng Rơle tác động cắt máy cắt có cố ngắn mạch bên vùng bảo vệ Rơle so lệch dọc dòng điện làm việc tức thì, thời gian trì hoãn 7.2 Nguyên tắc chỉnh định rơle so lệch dọc dòng điện : Về nguyên tắc, rơle so lệch dọc dòng điện tác động có dòng điện sai lệch qua rơle IR ≠ Tuy nhiên thực tế không đồng biến dòng, sai lệch tỉ số biến dòng, nên làm việc bình thường dòng điện qua rơle có trị số định Dòng điện gọi dòng không cân Ikcb Trong trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ, tình trạng độ, dòng điện không cân Ikcb có giá trị lớn Để tránh bảo vệ tác động sai, dòng điện khởi động bảo vệ phải chọn cho: Ikđ = Kat Ikcbttmax Trong đó: - Ikđ : dòng điện khởi động rơle - Kat > : hệ số an toàn, nhằm tránh tác động sai sai số rơle mạch - Ikcbttmax : dòng điện không cân tính toán cực đại RƠLE SO LỆCH NGANG DÒNG ĐIỆN (85) : 8.1 Nguyên tắc bảo vệ : Rơle so lệch ngang dòng điện rơle tác động dựa so sánh trực tiếp dòng điện chạy nhánh song song I1 IR R I2 Hình 11: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch ngang dòng điện Bảo vệ dùng cho đường dây có nhánh vận hành song song máy phát với stator cuộn dây kép Vùng bảo vệ hai nhánh song song đường dây cuộn stator máy phát Vì điện trở hai nhánh giống nên làm việc bình thường ngắn mạch vùng bảo vệ, dòng điện hai nhánh nhau: I1= I2 Do đó: IR= Rơle không tác động Khi có ngắn mạch hai nhánh, dòng điện nhánh khác nhau: I1 ≠ I2 Khi dòng điện qua rơle IR ≠ Rơle tác động cắt máy cắt Rơle so lệch ngang dòng điện làm việc tức thì, thời gian trì hoãn 8.2 Nguyên tắc chỉnh định rơle so lệch ngang dòng điện : Nguyên tắc bảo vệ so lệch ngang dựa vào việc so sánh dòng hai đường dây song song , chế độ làm việc bình thường ngắn mạch dòng có trị số hướng , phát sinh hư hỏng đường dây chúng khác Bảo vệ dùng cho đường dây song song nối vào góp qua máy cắt riêng Khi hư hỏng tr ên đường dây , bảo vệ cần phải cắt đường dây có cố giử nguyên đường dây lại Muốn bảo vệ phải đặt hai đầu đường dây phải có thêm phận định hướng công suất để xác định đường dây bị hư hỏng Về nguyên lý, rơle so lệch ngang dòng điện tác động có dòng điện sai lệch qua rơle IR ≠ Tuy nhiên thực tế không đồng biến dòng điện trở nhánh không hoàn toàn nên làm việc bình thường dòng điện qua rơle có giá trị định Dòng điện gọi dòng không cân Ikcb Trong trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ, tình trạng độ, dòng điện không cân Ikcb có giá trị lớn Để tránh bảo vệ tác động sai, dòng điện khởi động bảo vệ phải chọn cho: Ikđ = Kat Ikcbttmax Trong đó: - Ikđ: dòng điện khởi động rơle - Kat >1: hệ số an toàn, nhằm tránh tác động sai sai số rơle mạch - Ikcbttmax: dòng điện không cân tính toán cực đại RƠLE KHOẢNG CÁCH (21 ,44) : 9.1 Nguyên tắc bảo vệ khoảng cách : Rơle khoảng cách gọi rơle tổng trở Rơle tổng trở rơle tác động theo tổng trở đoạn đường dây từ điểm ngắn mạch đến chỗ đặt rơle (đầu đường dây) UNM Z= INM UNM INM N 21 Hình 12: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khoảng cách Trong đó: - UNM: Điện áp gián đoạn đường dây từ điểm cố đến chỗ đặt rơle - INM: Dòng điện ngắn mạch qua chỗ đặt bảo vệ Vùng bảo vệ rơle tổng trở đoạn đường dây có tổng trở không lớn trị số tổng trở đặt rơle Rơle tác động khi: Z ≤ Zđ Trong đó: - Z : Tổng trở đoạn đường dây từ điểm cố đến chỗ đặt rơle - Zđ: Giá trị đặt rơle 9.2 Yêu cầu sơ đồ nối phận khoảng cách : Để bảo vệ khoảng cách làm việc , phận khoảng cách cần phải khởi động cách rõ ràng tổng trở từ chỗ nối bảo vệ đến điểm ngắn mạch ZN > ZD ( ZĐ – tổng trở dặt phận khoảng cách ) không khởi động trường hợp ZN > ZD không phụ thuộc vào giá trị dòng áp đưa đến đầu cực Rơle Đối với phận bảo vệ khoảng cách nối vào áp dòng , điều kiện thực đảm bảo tổng trở Z R đầu cực Rơle tỉ lệ với khoảng cách đến chỗ ngắn mạch 9.3 Các sơ đồ đấu dây thông dụng rơle tổng trở : * Sơ đồ điện áp dây hiệu số dòng điện pha: 21A Ia-Ib Ib-Ic 21B 21C Ic-Ia a b c A B C Hình 13: Sơ đồ nguyên lý mạch rơle tổng trở kiểu áp dây-hiệu dòng pha * Sơ đồ điện áp dây dòng điện pha : Xem hình sau : 21A 21B 21C Ia Ib Ic a b c A C B Hình 14: Sơ đồ nguyên lý mạch rơle tổng trở kiểu dòng pha- áp dây Rơle tổng trở chế tạo có nhiều vùng bảo vệ khác nhau, thích hợp cho bảo vệ đường dây có nhiều đoạn Trong trường hợp đường dây cung cấp từ hai phía, để đảm bảo tác động chọn lọc, thường sử dụng loại rơle tổng trở có hướng nhằm tác động dòng cố theo hướng từ đường dây 9.4 Nguyên tắc chỉnh định rơle tổng trở : Xét đường dây có sơ đồ hình: A MC1 B MC2 N1 Rơle tổng trở C MC3 N2 D N3 21 t t3 t2 t1 Z1 Z2 Z3 Z Hình 15: Nguyên lý chỉnh định rơle tổng trở Đường dây bảo vệ rơle tổng trở có vùng bảo vệ - Z1, Z2, Z3: tổng trở bảo vệ vùng 1, 2, - t1, t2, t3: thời gian tác động bảo vệ vùng 1, 2, rơle 21 thuộc máy cắt MC1 Khi ngắn mạch đoạn AB (vùng 1), đòi hỏi phải cắt nhanh máy cắt MC Do thời gian tác động bảo vệ vùng thường chọn không: t1 = sec Để bảo vệ toàn chiều dài đoạn AB, nguyên tắc phải chọn trị số đặt vùng cho Zđ1 = ZAB Tuy nhiên đặt bảo vệ vùng tác động sai làm bật máy cắt MC có ngắn mạch đầu đường dây đoạn BC tổng trở tính từ máy cắt MC1 đến điểm ngắn mạch cuối đoạn AB đầu đoạn BC gần Do để đảm bảo tính chọn lọc, thường chọn phạm vi bảo vệ vùng chiếm khoảng 3/4 chiều dài đoạn đường dây : Zđ1= 0,75 ZAB Khi ngắn mạch đoạn BC, rơle bảo vệ đoạn BC phải tác động cắt máy cắt MC2 Nếu hư hỏng, máy cắt MC không bật máy cắt MC1 phải cắt để cô lập cố Lúc vùng rơle 21 phải tác động Vậy thời gian tác động vùng là: t2 = max(t1 , tBC) + ∆t = tBC+ ∆t Trong đó: - tBC : thời gian tác động bảo vệ đoạn BC - ∆t : thời gian mở máy cắt MC2 Phạm vi bảo vệ vùng : Zđ2 = 0,75 ZBC + ZAB Như bảo vệ vùng đoạn AB bảo vệ dự trữ cho bảo vệ đoạn BC Tương tự cho điểm ngắn mạch ñoaïn CD : Zñ3 = 0,75 ZBC + ZAB t3 = max(t2 , tCD) + ∆t Để tránh bảo vệ tác động sai có dao động hệ thống, số trường hợp (tùy thuộc vào khả giữ ổn định hệ thống) đặt thời gian tác động vùng có trị số định t1 > ) 10 RƠLE MẠCH BẢO VỆ ĐÓNG KHÔNG TOÀN PHA : 10.1/ Nguyên tắc tác động : Mạch bảo vệ đóng không toàn pha dùng bảo vệ cho máy cắt pha vận hành lưới ba pha trường hợp không cho phép vận hành chế độ không toàn pha (1 pha) Sơ đồ nguyên lý mạch bảo vệ đóng không toaøn pha: + pha A Pha B pha C 52a 52a 52a 52b 52b 52b Caét MC - R T Hình 16: Sơ đồ nguyên lý mạch bảo vệ đóng không toàn pha A B C Khi có ba pha không đóng đồng thời với pha khác, rơle thời gian RT cấp điện sau thời gian đặt trước, tiếp điểm đóng cắt cực máy cắt 10.2 Nguyên tắc chỉnh định mạch bảo vệ đóng không toàn pha : Chỉnh định trị số rơle thời gian RT cho thời gian trì trạng thái không toàn pha không vượt thời gian cho phép (tùy thuộc vào phụ tải, hệ thống ) : t =tcp Khi có ba pha không đóng đồng thời với pha khác, rơle thời gian RT cấp điện sau thời gian đặt trước, tiếp điểm đóng cắt cực máy cắt 11 RƠLE THỜI GIAN (62) : Rơle thời gian rơle tác động đóng mở tiếp điểm có thời gian trì hoãn sau cấp điện Khoảng thời gian trì hoãn thay đổi phạm vi định Tùy theo mục đích sử dụng, có loại rơle thời gian sau: - Rơle có tiếp điểm thường mở đóng chậm: - Rơle có tiếp điểm thường mở mở chậm: - Rơle có tiếp điểm thường đóng đóng chậm: - Rơle có tiếp điểm thường đóng mở chậm: Về nguyên lý rơle thời gian cấu tạo gồm phần tónh cuộn dây, phần động mang tiếp điểm gắn với phận hãm nhằm làm chậm trình chuyển động đóng mở tiếp điểm Xem hình sau : Tiếp điểm Bộ phận hãm Cuộn dây Hình 17: Nguyên lý cấu tạo rơle thời gian Rơle thời gian chế tạo để làm việc theo dòng điện theo điện áp Nguyên tắc chỉnh định rơle thời gian : Chỉnh định rơle thời gian đặt trị số thời gian tác động cho rơle theo giá trị cho trước Tùy thuộc vào cấu tạo kiểu rơle, thao tác chỉnh định khác Thông thường rơle thời gian chế tạo có đóa chia vạch Khi chỉnh định, xoay đóa đẩy đầu kim đến vạch có giá trị thích hợp 12 RƠLE QUÁ DÒNG CÓ HƯỚNG (67) : IR UR Hình 18:Nguyên lý cấu tạo rơle định hướng công suất Để chế tạo rơle công suất (rơle dòng có hướng) người ta dùng nguyên tắc so sánh trực tiếp góc lệch pha hai đại lượng điện U R IR so sánh trị số tuyệt đối hai đại lượng tổ hợp hai tín hiệu UR IR Rơle định hướng công suất làm việc theo nguyên tắc so sánh pha: Dòng điện IR điện áp UR đưa vào hệ thống từ có số đôi cực chẵn, lõi thép hình trụ bên để làm giảm từ trở mạch từ phần động ống hình trống làm nhôm đồng, cuộn điện áp dòng điện quấn đôi cực tương ứng Mômen quay rơle: Mq = KURIRcos(ϕ+α) Trong đó: - UR, IR điện áp dòng điện đặt vào cuộn dây tương ứng rơle - ϕ góc lệch pha UR IR - K, α thông số phụ thuộc vào cấu tạo, mạch từ rơ le Rơle tác động Mq >0 nghóa là: Cos(ϕ+α)>0 Hay là: - (90o+α)< ϕ < (90o - α) Biểu thức chứng tỏ rơle tác động (M q >0) góc lệch pha ϕ UR IR nằm giới hạn định, nghóa công suất theo hướng định Nguyên tắc chỉnh định rơle có hướng : a - Dòng khởi động bảo vệ: Dòng khới động bảo vệ cần chọn theo điều kiện sau: - Bảo vệ phải trở sau ngắn mạch loại trừ Muốn dòng trở bảo vệ phải lớn dòng phụ tải sau lúc cắt cố, động đồng loạt tự khởi động Kat.KTK Ilvmax IKĐB = (1) KTV Trong đó: Ilvmax giá trị dòng điện làm việc cực đại (xác định chế độ làm việc nặng nề nhất) Để tăng độ nhạy bảo vệ không cần xét đến phụ tải cực đại với hướng từ đường dây vào góp, rơle công suất không khép tiếp điểm, bảo vệ tác động sai Khi mạch điện bị hư hỏng, pha điện áp đưa vào rơle công suất bị méo, rơle khép tiếp điểm Khi xảy ngắn mạch chạm đất mạng có điểm trung tính trực tiếp nối đất, pha không hư hỏng có dòng cố dòng rơle không tác động Muốn cần chọn dòng khởi động lớn dòng pha không hư hỏng IKĐB = Kat IKH (2) Trong đó: IKH = IPT + KIN Kat = 1,15-1,3 tùy thuộc vào độ xác đánh giá đại lượng IKH Dòng điện khởi động chọn giá trị lớn hai giá trị xác định theo (1) (2) Đối với mạng có dòng chạm đất nhỏ (I KH=IPT) mạng có trung điểm nối đất trực tiếp bảo vệ khóa có ngắn mạch chạm đất dòng khởi động cần chọn theo điều kiện (1) b - Thời gian tác động bảo vệ: Thời gian tác động bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang ngược chiều ( Xem hình đây) N N N t t1 t3 t5 t2 t4 t6 Hình 19: Nguyên tắc bậc thang chọn thời gian bảo vệ dòng có hướng Theo yêu cầu tác động chọn lọc, thời gian tác động bảo vệ hướng cần thỏa mãn: t5 < t3 < t1 vaø t2 < t4 < t6 c - Độ nhạy bảo vệ: INmin IKĐ B INmin dòng điện ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch cối vùng bảo vệ Knhạy = 1,2-1,5 Khi ngắn mạch cuối vùng dự trữ, yêu cầu Knhạy = 1,2 Knhạy = 13 RƠLE QUÁ DÒNG CHẠM ĐẤT CÓ HƯỚNG (67N) : Rơle 67N có cấu tạo giống R.67 Nguyên lý hoạt động giống như R.67 tín hiệu lấy từ U cuộn tam giác hở máy biến điện áp đo lường (PT) I từ biến dòng đo lưòng (CT) Khi có cố dòng chạm đất đường dây cao tiếp điểm đóng rơle gởi tín hiệu đến cuộn dây cắt máy cắt 14 RƠLE TỰ ĐÓNG LẠI (79) : Rơle tự đóng lại rơle làm nhiệm vụ đóng lại máy cắt sau máy cắt (đường dây) bị bật rơle bảo vệ khác (51, 21, ) nhằm nhanh chóng tái lập đường dây cách tự động có cố thoáng qua đường dây Quá trình đóng lại thực hay nhiều lần Thông thường rơle tự đóng lại thiết kế cho lần đóng lại Mỗi lần đóng lại có thời gian trì hoãn Thời gian lần sau dài lần trước Nếu lần đóng lại cuối không thành công, rơle tự khóa không cho đóng tiếp Nguyên tắc chỉnh định rơle tự đóng lại : Chỉnh định rơle tự đóng lại đặt khoảng thời gian trì hoãn trước lần đóng lại, số lần đóng lại thời gian tự khôi phục - Số lần đóng lại: n - Thời gian trì hoãn trước lần đóng lại: t1, t2, Các khoảng thời gian chọn cho có cố thoáng qua, máy cắt ngắt mạch cách điện chỗ bị cố có đủ thời gian phục hồi trước đóng điện lại Đối với lần đóng lại thứ 2, 3, thời gian trì hoãn trước đóng lại phụ thuộc vào chu trình đóng cắt máy cắt đặt rơle - Thời gian tự khôi phục (treset): đóng lại lần cuối không thành công, rơle tự khóa Việc khóa có tác dụng thời gian định Sau rơle phải tự trở trạng thái sẵn sàng làm việc trước cố 15 RƠLE KHÓA (86) : Rơle khóa rơle tác động, tiếp điểm đóng (hoặc mở) sau không tự trở trạng thái ban đầu dù rơle không cung cấp điện Để đưa tiếp điểm trạng thái ban đầu, phải thực thao tác “reset” (bằng tay điện) Rơle khóa dùng phổ biến mạch bảo vệ máy biến áp nhằm cắt khóa máy cắt không cho đóng lại có cố nặng + Bảo vệ MBT ON 87 96 OFF 63 Máy cắt 52 Rơle khóa 86 52C 86b 52T - Hình 20: Sơ đồ nguyên lý mạch rơle khóa 16 RƠLE SA THẢI PHỤ TẢI (R.81) : Là rơle dùng để tự động mở số máy cắt cung cấp điện cho phụ tải tần số nguồn điện thấp giới hạn cho phép so với tần số định mức 50Hz Việc cắt bớt số phụ tải làm giảm phụ tải nguồn phát điện, giúp khôi phục lại tần số định mức  ... bảo vệ chính, rơle bảo vệ dự phòng : + Bảo vệ trang thiết bị bảo vệ thực tác động nhanh có cố xảy phạm vi giới hạn trang thiết bị bảo vệ + Bảo vệ dự phòng trang thiết bị bảo vệ thay cho bảo vệ. .. rơle bảo vệ trạm biến điện 110/15KV Thủ Đức Bắc I Sơ đồ thứ 33 II Sơ đồ hệ thống rơle bảo vệ thứ A Sơ đồ kết lưới hệ thống 33 B Phân tích sơ đồ 35 III Khảo sát rơle bảo vệ đường dây Bảo vệ đường... Phần : TỔNG QUAN VỀ RƠLE BẢO VỆ Chương : Khái niệm rơle bảo vệ Chương : Nguyên lý hoạt động loại rơle bảo vệ trạm biến áp Phần : KHẢO SÁT THỰC TẾ HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ TRONG TRẠM 110/15KV THỦ ĐỨC