Bài tập lớn môn bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

  BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  BÀI TẬP LỚN MÔN BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN CBHD: Th.S Nguyễn Văn Hùng Họ tên: Phạm Quang Thái MSV: 2020603109 Hà Nội, 2023   Phần 1: Câu Hỏi Lý Thuyết Công dụng yêu cầu rơle: a- Công dụng: Trong trình vận hành hệ thống điện xuất tình trạng cố chế độ làm việc bất thường phần tử Các cố thường kèm theo tượng dòng điện tăng cao điện áp giảm thấp Các thiết bị có dịng điện tăng cao chạy qua bị đốt nóng mức cho phép bị hỏng Khi điện áp giảm thấp, hộ tiêu thụ khơng thể làm việc bình thường tính ổn định máy phát làm việc song song toàn hệ thống bị giảm Các chế độ làm việc khơng bình thường làm cho điện áp, dòng điện tần số lệch khỏi giới hạn cho phép Nếu để kéo dài tình trạng này, xuất cố Muốn trì hoạt động bình thường hệ thống hộ tiêu thụ xuất cố, cần  phát nhanh tốt chỗ cố cách ly khỏi phần tử bị hư hỏng, nhờ phần lại trì hoạt động bình thường, đồng thời giảm mức độ hư hại phần tử bị cố Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ thực tốt yêu cầu trên, thiết  bị gọi bảo vệ rơle Bảo vệ rơle theo dõi liên tục tình trạng chế độ làm việc tất  phần tử hệ thống điện Khi xuất cố, bảo vệ rơle phát cắt  phần tử hư hỏng nhờ máy cắt điện Khi xuất chế độ làm việc không bình thường, bảo vệ rơle phát tín hiệu tùy thuộc u cầu, tác động khơi  phục chế độ làm việc bình thường báo tín hiệu cho nhân viên trực b - Các yêu cầu bảo vệ rơle: * Tính chọn lọc: Tính chọn lọc khả phân biệt phần tử hư hỏng bảo vệ cắt phần tử Tính chọn lọc u cầu bảo vệ rơle để đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục Nếu bảo vệ tác động khơng chọn lọc, cố lan rộng * Tác động nhanh: Bảo vệ phải tác động nhanh để kịp thời cô lập phần tử hư hỏng thuộc  phạm vi bảo vệ nhằm: + Đảm bảo tính ổn định hệ thống   + Giảm ảnh hưởng điện áp thấp (khi ngắn mạch) lên phụ tải + Giảm tác hại dòng điện ngắn mạch thiết bị Bảo vệ tác động nhanh phải có thời gian tác động nhỏ 0,1 giây * Độ nhạy: Bảo vệ cần tác động không với trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà ngắn mạch qua điện trở trung gian Ngoài bảo vệ phải tác động ngắn mạch xảy lúc hệ thống làm việc chế độ cực tiểu, tức số nguồn cắt nên dòng ngắn mạch có giá trị nhỏ Độ nhạy đánh giá hệ số nhạy: - I Nmin : dòng điện ngắn mạch nhỏ - Ikđ: giá trị dòng điện nhỏ mà bảo vệ tác động Đối với bảo vệ tác động theo giá trị cực tiểu (ví dụ bảo vệ thiếu điện áp), hệ số nhạy xác định ngược lại: trị số khởi động chia cho trị số cực tiểu * Độ tin cậy: Bảo vệ phải tác động chắn xảy cố vùng giao không tác động sai trường hợp mà khơng có nhiệm vụ tác động Một bảo vệ không tác động tác động sai dẫn đến hậu số lớn phụ tải bị điện cố lan rộíng hệ thống Các danh rơle sử dụng - 21: rơle khoảng cách - 25: rơle đồng - 26: rơle nhiệt độ - 27: rơle thiếu áp - 32: rơle công suất ngược - 33: rơle mức dầu - 50, 51: rơle q dịng tức thì, định - 55: rơle hệ số công suất - 59: rơle áp   - 62: rơle thời gian - 63: rơle áp suất - 64: rơle chạm đất - 67: rơle q dịng có hướng - 79: rơle tự đóng lại - 81: rơle tần số - 85: rơle so lệch cao tần - 86: rơle khóa - 87L: rơle so lệch dọc - 96: rơle Tùy theo phạm vi, mức độ đối tượng bảo vệ, danh rơle có  phần mở rộng Sau số danh rơle có phần mở rộng thơng dụng: - 26W: rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp; 26O: rơle nhiệt độ dầu - 51P, 51S rơle q dịng điện phía sơ cấp, thứ cấp máy biến áp - 50REF: rơle q dịng tức chống chạm đất thiết bị (thường dùng cho máy biến áp) - 67N: rơle q dịng chạm đất có hướng - 87T: rơle so lệch dọc điện bảo vệ máy biến áp, 87B: rơle so lệch dọc bảo vệ - 96-1: rơle cấp dùng báo tín hiệu; 96-2: rơle cấp tác động cắt máy cắt Thế bảo vệ chính, bảo vệ dự phịng ? Bảo vệ trang thiết bị bảo vệ thực tác động nhanh có cố xảy phạm vị giới hạn trang thiết bị bảo vệ Bảo vệ dự phòng trang thiết bị bảo vệ thay cho bảo vệ trường hợp bảo vệ khơng tác động tình trạng sửa chữa nhỏ Bảo vệ dự phòng cần phải tác động với thời gian lớn thời gian tác động bảo vệ chính, nhằm bảo vệ loại phần tử bị cố khỏi hệ thống trước tiên (khi bảo vệ tác động đúng)   Bảo vệ dự phịng đảm bảo theo cách sau: - Bảo vệ phần tử bên cạnh (trường hợp mang tên bảo vệ dự  phòng xa) - Bảo vệ phụ đặt phần tử (trường hợp mang tên bảo vệ dự phòng chỗ) - Một rơle phụ đưa vào sơ đồ bảo vệ cho phần tử bên cạnh, rơle điều khiển mở máy cắt quan tâm Có số trường hợp bảo vệ khơng đảm bảo toàn chiều dài mạch cần bảo vệ mà có số đoạn gọi vùng chết bảo vệ Nếu xuất cố vùng chết này, bảo vệ khơng tác động Để bảo vệ vùng này, thường phải đặt bảo vệ dự phòng Liệt kê rơle bảo vệ máy biến áp ? a- Các rơle tác động theo dòng điện: - Rơle bảo vệ q dịng điện phía sơ cấp: 50/51P pha, chạm đất - Rơle bảo vệ q dịng điện phía thứ cấp: 50/51S pha, chạm đất - Rơle bảo vệ so lệch dọc dòng điện: 87T - Rơle bảo vệ q dịng điện dây trung tính: 50/51G - Rơle bảo vệ chạm đất cuộn dây: 50REF b- Các rơle khơng tác động theo dịng điện: - Rơle hơi: 96-1, 96-2 - Rơle nhiệt độ dầu: 26O - Rơle nhiệt độ cuộn dây: 26W - Rơle mức dầu thân máy: 33 - Rơle áp suất thân máy, đổi nấc tải: 63 Liệt kê rơle bảo vệ ? - Rơle so lệch dọc dòng điện: 87B - Rơle thiếu áp: 27 - Rơle áp: 59   - Rơle chống chạm đất: 64 Liệt kê rơle bảo vệ đường dây ? - Rơle q dịng tức thì, định thì: 50/51L pha, chạm đất - Rơle so lệch pha cao tần: 85 - Rơle q dịng có hướng (pha, chạm đất): 67, 67N - Rơle khoảng cách: 21, 44 Cấu tạo rơle ? Rơle áp dụng cho máy biến áp có cơng suất trung bình lớn với kiểu máy có thùng giãn nở dầu Rơle lắp đoạn ống liên thông dầu từ thùng máy biến áp đến thùng giãn nở dầu máy theo chiều định đầu mũi tên rơle phải phía thùng giãn nở (cùng với chiều dịng chảy dầu từ thùng qua rơle đến thùng giãn nở dầu có cố máy biến áp) Đọan ống liên thông dầu có độ nâng cao phía thùng giãn nở với góc nghiêng (so với mặt phẳng ngang) khoảng 1Ơ 100 Đoạn ống liên thơng khơng có góc, phần cong ống có bán kính lớn tốt Rơle hai phao có cấu tạo gồm : - Một phao (phao 1) có hình cầu rỗng, nhẹ tự nâng hạ theo mức dầu, phao có chứa tiếp điểm thủy ngân nối hộp nối dây mặt rơle Khi cố nhẹ tải, sinh tập trung phía trên, đẩy  phao vị trí nằm ngang làm đóng tiếp điểm thủy ngân Tiếp điểm nối vào mạch điện báo hiệu cố máy biến áp (96-1) - Một phao (phao 2) có cấu tạo tượng tự phao liên kết với cánh chặn Cánh chặn kim loại mỏng treo vị trí phía lỗ mặt bích rơle phía nối vào thùng máy biến áp Do treo để bề mặt kim loại thẳng góc với hướng dịng chảy dầu nên cánh chặn tác động theo lưu lượng dòng chảy dầu Cánh chặn điều chỉnh theo  ba trị số lưu lượng dầu 65, 100 150 cm/giây (rơle thường nhà chế tạo đặt sẵn trị số 100cm/giây) Khi máy biến áp vận hành bình thường, dầu chuyển động giãn nở theo nhiệt độ khơng đủ để tác động cánh chặn Khi có cố  bên máy biến áp, luồng dầu sinh mạnh từ thùng qua rơle đến thùng giãn nở Lưu lượng dầu lớn trị số điều chỉnh sẵn   đẩy cho cánh chặn quay, làm cho phao chìm xuống, đóng tiếp điểm thủy ngân, cắt máy cắt (96-2) Dựa vào thành phần khối lượng sinh người ta xác định tính chất mức độ cố Do rơle cịn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh nhằm phục vụ cho việc phân tích cố Cấu tạo rơle nhiệt độ máy biến áp ? a- Rơle nhiệt độ dầu : Rơle nhiệt độ dầu gồm tiếp điểm thường đóng, thường mở lắp bên nhiệt kế có kim thị nhiệt độ Nhiệt kế gồm có cấu thị quay để ghi số đo, phận cảm biến nhiệt, ống mao dẫn nối phận cảm ứng nhiệt với cấu thị Bên ống mao dẫn chất lỏng (dung dịch hữu cơ) nén lại Sự co giãn chất lỏng (trong ống mao dẫn) thay đổi theo nhiệt độ mà  bộ phận cảm biến nhiệt nhận được, tác động cấu thị tiếp điểm Các tiếp điểm đổi trạng thái "mở" thành "đóng", "đóng" thành "mở" nhiệt độ cao trị số đặt trước Bộ phận cảm biến nhiệt lắp lỗ trụ  bọc kín, phía nắp máy biến áp, bao quanh lỗ trụ dầu, để đo nhiệt độ lớp dầu máy biến áp Thường dùng nhiệt kế có (hoặc 4) vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt sẵn (hoặc 4) trị số tác động cho (hoặc 4) tiếp điểm riêng rẽ lắp nhiệt kế Khi nhiệt độ cao trị số đặt cấp 1, rơle đóng tiếp điểm cấp để báo hiệu cố "Nhiệt độ dầu cao" máy biến áp Khi nhiệt độ tiếp tục cao trị số đặt cấp 2, rơle đóng thêm tiếp điểm cấp để tự động cắt máy cắt, cắt điện máy biến áp, đồng thời có mạch điện báo hiệu cố "cắt nhiệt độ dầu cao" b-Rơle nhiệt độ cuộn dây: Rơle nhiệt độ cuộn dây gồm bốn tiếp điểm (mỗi có tiếp điểm thường mở, tiếp điểm đóng với cực chung) lắp bên nhiệt kế có kim thị Nhiệt kế gồm có: có cấu thị quay để ghi số đo, phận cảm  biến nhiệt, ống mao dẫn nối phận cảm biến nhiệt với cấu thị Bên ống mao dẫn chất lỏng nén lại Sự co giãn chất lỏng ống mao dẫn thay đổi theo nhiệt độ mà cảm biến nhận được, tác động cấu thị bốn tiếp điểm Tác động lên cấu thị tiếp điểm, cịn có điện trở nung Cuộn dây thứ cấp máy biến dòng điện đặt chân sứ máy biến áp nối với điện trở nung Nối song song với điện trở nung biến trở để hiệu chỉnh Tác dụng điện trở nung (tùy theo dòng điện qua   cuộn dây máy biến áp) tác dụng cảm biến nhiệt lên cấu đo tiếp điểm tương ứng với nhiệt độ điểm nóng: nhiệt độ cuộn dây Có vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt trị số tác động cho bốn tiếp điểm Tùy theo thiết kế, tiếp điểm rơle nhiệt độ nối vào mạch: báo hiệu cố "nhiệt độ cuộn dây cao", mạch tự động mở máy cắt để cô lập máy biến áp, mạch tự động khởi động ngừng quạt làm mát máy biến áp Cấu tạo rơle mức dầu máy biến áp? Rơle mức dầu gồm hai tiếp điểm lắp bên thiết bị thị mức dầu Máy biến áp có dổi nấc điện áp có tải thùng giãn nở dầu chia làm hai ngăn Ngăn tích chiếm phần lớn thùng giãn nở, nối ống liên dầu thông qua rơle đến thùng máy biến áp (để tích giãn nở dầu cho máy biến áp) Ngăn tích chiếm phần nhỏ nhiều thùng giãn nở, nối ống liên dầu đến thùng chứa đổi nấc có tải Thùng máy biến áp thùng đổi nấc thiết kế riêng rẽ, liên thơng dầu với Vì vậy, có hai thiết bị thị mức dầu lắp hai đầu thùng giãn nở để đo mức dầu hai ngăn: thiết bị thị mức dầu máy biến áp thiết bị thị mức dầu đội nấc có tải Cấu tạo thiết bị thị mức dầu gồm hai phần : phận điều khiển thị Bộ phận điều khiển có phao, quay, trục quay, có lắp nam châm vĩnh cửu Bộ phận điều khiển lắp vỏ máy (đầu thùng giãn nở) có vịng đệm Bộ phận thị gồm kim lắp trục mang nam châm vĩnh cửu Bộ phận thị làm nhôm để tránh bị ảnh hưởng từ trường nam châm chống ảnh hưởng nước Khi mức dầu nâng hạ phao nâng hạ theo Chuyển động nâng hạ phao chuyển thành chuyển động quay trục nhờ quay Khi quay, từ trường nam châm điều khiển cho nam châm 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, 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 10 Nguyên lý làm việc rơle q dịng tức (Bảo vệ q dịng cắt nhanh - ngưỡng cao)?   Rơle q dịng tức rơle tác động dòng điện qua rơle vượt trị số định trước tác động cắt máy cắt lập tức, khơng có thời gian trì hỗn Về ngun lý rơle q dịng tức gồm phần tĩnh cuộn dây có lõi sắt, phần động sắt non có mang tiếp điểm động Khi dịng điện qua cuộn dây đủ lớn, sắt non bị hút vào lõi sắt phần tĩnh kéo theo tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh Để điều chỉnh dịng điện tác động theo ý muốn, thơng thường phần động gắn với lò xo với kết cấu điều chỉnh nhằm thay đổi lực tác động lên phần động, có nghĩa thay đổi dòng điện tác động rơle Một số trường hợp, để thay đổi dòng điện tác động phạm vị rộng, người ta thường chế tạo cuộn dây phần tĩnh có nhiều đoạn với nhiều đầu dây để chọn tầm đặt thích hợp 11 Nguyên tắc chỉnh định rơle q dịng tức ? Chỉnh định rơle q dịng 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 = K at  I Nmax Trong đó: I Nmax: dịng điện ngắn mạch cực đại cuối vùng bảo vệ K at = 1,2 - 1,3 : hệ số an tồn tính đến sai số tính tốn dịng ngắn mạch sai số rơle Ikđ : dòng điện khởi động rơle Vùng tác động xác định công thức: XCN% = 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 (%)   12 Nguyên lý làm việc rơle q dịng định (bảo vệ dịng điện cực đại)? Rơle q dịng định rơle tác động dòng điện qua rơle vượt trị số định trước không tác động cắt máy cắt mà có thời gian trì hỗn Rơle q dịng định có loại bản: 1-Rơle q dịng 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 hỗn mà dịng 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 khơng phụ thuộc vào trị số dịng điện cố qua rơle 2- Rơle q dịng định với đặc tuyến thời gian phụ thuộc: chế tạo theo nguyên tắc cảm ứng Dòng điện cố đưa vào cuộn dây tạo từ thông xuyên qua đĩa nhơm làm xuất dịng điện xốy đĩa làm quay đĩa Đĩa mang tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh, cắt máy cắt Thời gian quay đĩa 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 đĩa 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 dịng định kiểu cảm ứng có ưu điểm thời gian tác động ngắn dòng qua rơle lớn đĩa quay nhanh, loại trừ nhanh cố nặng trì thời gian cần thiết biến động nhỏ 13 Nguyên tắc chỉnh định rơle dòng định ? Chỉnh định rơle q dịng định thời thiết đặt giá trị sau: - 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 và phải thỏa mãn: Ikđ = K mm  K at K sđ  Ilvmax / K tv K BI Trong đó:    N(2) X2∑  N(1,1) 1,1 X2∑ // X0∑  N(3)   √ 3 2.1.1 Giả thiết Để tính tốn ngắn mạch cần có giả thiết đơn giản hóa  Những giả thiết làm giảm đáng kể khối lượng tính tốn đảm bảo độ xác cần thiết cho tính tốn bảo vệ rơ-le - Tần số hệ thống không thay đổi: Thực tế sau xảy ngắn mạch công suất máy phát thay đổi đột ngột dẫn tới cân momen quay (giữa momen phát động tuabin momen hãm điện từ máy phát), tốc độ quay bị thay đổi trình độ Tuy nhiên ngắn mạch tính giai đoạn đầu nên biến thiên tốc độ chưa đáng kể Giả thiết tần số hệ thống không đổi không mắc sai số nhiều, đồng thời giảm đáng kể phép tính, ví dụ điện kháng có trị số khơng đổi - Bỏ qua bão hịa từ : Bình thường lõi thép nhiều thiết bị điện làm việc trạng thái gần bão hòa Trong trạng thái ngắn mạch mức độ bão hịa từ tăng cao số phần tử Tuy nhiên để đơn giản coi mạch từ khơng bão hịa,khi điện cảm phần tử số mạch điện tuyến tính, số phần tử mang lõi thép chiếm số lượng hệ thống điện, tình trạng ngắn mạch điện áp đặt vào cuộn dây bị tăng cao - Bỏ qua lượng nhỏ thông số phần tử :Giả thiết áp dụng tùy theo tốn mục đích phân tích ngắn mạch Nói chung tốn thiết kế, địi hỏi độ xác khơng cao áp dụng + Bỏ qua dung dẫn đường dây điện áp thấp + Bỏ qua mạch không tải máy biến áp + Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát điện, máy biến áp điện trở đường dây nhiều trường hợp   - Hệ thống sức điện động ba pha nguồn hồn tồn đối xứng : Khi ngắn mạch khơng đối xứng phản ứng phần ứng pha lên từ trường quay khơng hồn tồn giống Tuy nhiên, từ trường giả thiết quay với tốc độ khơng đổi Khi sđđ pha ln đối xứng Thực tế hệ số không đối xứng sđđ không đáng kể 2.1.2 Chọn đại lượng - Scb = S dđB = 45.2 = 90 (MVA) với SdđB là công suất danh định máy biến áp - Ucbi = Utbi với Utbi là điện áp trung bình mạng điện tương ứng + Ucb1 = 120,75 (kV) + Ucb2 = 24,15 (kV)  I cb 1= S cb √ 3 U  = cb 1  I cb 2=   90 √ 3.120,75 S cb √ 3 U  = 0,43  A   90 = √ 3.24,15 cb 2 =2,15  A 2.1.3 Tính thơng số phần tử  * Hệ thông điện: - Chế độ max: S N = S Nmax =2000  MVA  X 1 Hmax=   Scb S Nmax =   90 =0,045 2000  X 2  Hmax= X 1 Hmax =0,02  X 0 Hmax = 0,6  X 1 Hmax =0,02.0,6 =0,012 -Chế độ min:  X 1 Hmin= Scb S Nmin =   90 1700 =0,053  X 2  Hmin= X 1 Hmin = 0,027  X 0 Hmin =0,6  X 1 Hmin =0,027.0,6 =0,0162 *Máy biến áp: -Chế độ max: máy biến áp làm việc   Điện kháng máy biến áp là: U k  %  X B= 100 10 ∗ S cb = S dm 100 ∗90 = 0,6 15 -Chế độ min: máy biến áp làm việc Đường dây D1 D2:  X 1  D 1= X 2 D 1= X 1 L1  X 0 D 1= X 0 L1 Scb U cb S cb U cb  X 1  D 2= X 2 D 2= X 1 L2  X 0 D 2= X 0 L 2 =0,41.15 =1,02.15 24,15   30 24,15 S cb U cb S cb U cb   30 2 =0,41.5 =1,02.5 2 =0,787   30 24,15   30 24,15 =0,317 = 0,105 =0,262 2.1.4 Chế độ phụ tải cực đại   Mục đích để tính tốn dịng điện ngắn mạch lớn điểm ngắn mạch Với chế độ max: S Nmax, hai máy biến áp làm việc song song Các dạng ngắn mạch cần tính  Ngắn mạch pha N(3) Để khảo sát cố ngắn mạch đường dây ta chia đoạn đường dây làm đoạn tức ta có điểm tính ngắn mạch từ N1 ÷  N9   Như ngắn mạch xảy điểm sơ đồ tính từ nguồn E điểm Tương tự xảy ngắn mạch điểm dịch nguồn U 0N tới điểm -Ngắn mạch N1 :   0,16   X 1∑N1 = X 2∑N1 = X1Hmax + 0,5.XB .Với X1Hmax = 0,02 XB = X0N1 = X0Hmax + 0,5.XB Với X0Hmax  = 0,012 * Ngắn mạch điểm đoạn đường dây D1(Từ N2 đến N5)  - Ngắn mạch từ N2 đến N5     X1N2 = X1N1 +1/4 XD1 = X2N2    X0N2 =X 0N1 +1/4 X0D1   Tổng quát :   X1Ni+1 = X1Ni + ¼ X1D1 = X2Ni+1   X0Ni+1 = X0Ni + ¼ X0D1    Với X1D1 = 0,317   X0D1 = 0,787 (3.5) (3.6) * Ngắn mạch điểm đoạn đường dây D2(Từ N6 đến N9) - Tại N6:   X1N6 = X1N5 +1/4 X1D2 = X2N6   X0N6 =X 0N5 +1/4 X0D5 Tương tự cho điểm ngắn mạch từ N7 đến N9   X1Ni+1 = X1Ni + ¼ X1D2 = X2Ni+1  (3.7) X0Ni+1 = X0Ni + ¼ X0D2  (3.8)   Với X1D2 = 0,105   X0D2 = 0,262 2.1.5 Tính tốn ngắn mạch cho điểm ngắn mạch *Ngắn mạch điểm N1: X N1 = 0,02+ 0,16/2 =0,1 Trong hệ đơn vị tương đối:  I   N  ∗¿=  1 0,1 = 10 ¿ Trong hệ đơn vị có tên:  I  N 1 =10   30 √ 3.24,15 =7,873 kA *Ngắn mạch tải điểm N2: X N2 = 0,1+ 0,095 =0,195 Trong hệ đơn vị tương đối:  I   N 2 ∗¿=   0,195 = 5,1281 ¿     I  N 2 =5,1281 Trong hệ đơn vị có tên:   30 √ 3 24,15 =3,6778 kA *Ngắn mạch tải điểm N3 X N3 = 0,195+ 0,095 =0,29 Trong hệ đơn vị tương đối:  I   N 3 ∗¿= Trong hệ đơn vị có tên:  1 0,29 = 3,448 ¿   I  N 3 =3,448   30 √ 3.24,15 = 2,473 kA *Ngắn mạch điểm N4 X N4 = 0,29+ 0,095 =0,385 Trong hệ đơn vị tương đối:  I   N  4 ∗¿ =   0,385 = 2,597 ¿   I  N  4 =2,597 Trong hệ đơn vị có tên:   30 √ 3 24,15 =1,863 kA *Ngắn mạch điểm N5 X N5 = 0,385+ 0,095 =0,48 Trong hệ đơn vị tương đối:  I   N 5∗¿= Trong hệ đơn vị có tên:  1 0,48 =2,083 ¿   I  N 5 =2,083   30 √ 3.24,15 = 1,494 kA *Ngắn mạch điểm N6 X N6 = 0,48+ 0,02625=0,50625 Trong hệ đơn vị tương đối:  I   N 6 ∗¿=   0,50625 Trong hệ đơn vị có tên: *Ngắn mạch tải điểm N7 X N7 = 0,50625+ 0,02625=0,5325 Trong hệ đơn vị tương đối: =1,975 ¿   I  N 6 =1,975   30 √ 3.24,15 =1,416 kA    I   N  ∗¿=   0,5325 = 0,188 ¿   I  N 7 =0,188 Trong hệ đơn vị có tên:   30 √ 3 24,15 =0,135 kA *Ngắn mạch điểm N8 X N8 = 0,5325+ 0,02625=0,55875 Trong hệ đơn vị tương đối:  I   N  8∗¿=   0,55875 Trong hệ đơn vị có tên: =1,79 ¿   I  N  8 =0,179   30 √ 3 24,15 =0,128 kA *Ngắn mạch tải điểm N9 X N9 = 0,55875+ 0,02625=0,585 Trong hệ đơn vị tương đối:  I   N  9∗¿= Trong hệ đơn vị có tên:   0,585 = 1,71 ¿   I  N  9 =0,171   30 √ 3 24,15 =0,123 kA Bảng 1:Tổng kết chế độ max  N  N2 I N(3) (kA) N  N  N  N  N  N  N 7, 873 3,6 2, 778 473 1, 863 1, 494 1, 416 0, 135 0, 128 0, 123 I Nmax( 7, kA) 873 3,6 2, 778 473 1, 863 1, 494 1, 416 0, 135 0, 128 0, 123 2.1.6. Chế độ phụ tải cực tiểu *Ngắn mạch điểm N1   X1∑N1 = 0,027 + 0,08 = 0,107= X2∑ N1 X∆N2(2) = X2∑N2 = 0,107  I  1 N 1∗¿ =   0,107 +0,107 = 4,673 ¿    I  N 1∗¿=√ 3 4,673=8,094 ¿ Dịng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là:  I   N 1 ∗¿= 8,094   30 √ 3 24,15 = 5,805kA ¿ *Ngắn mạch điểm N2 X1∑N1 = 0,107+ 0,095 = 0,202= X2∑ N1 X∆N2(2) = X2∑N2 = 0,202  I  2 N 2∗¿ =   0,202 +0,202 =2,475 ¿  I  N 2∗¿=√ 3.2,475= 4,287 ¿ Dịng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là:  I   N  2∗¿= 4,287   30 √ 3.24,15 = 3,075 kA ¿ *Ngắn mạch điểm N3 X3∑N3 = 0,202+ 0,095 = 0,297= X2∑ N1 X∆N2(2) = X2∑N2 = 0,297  I  3 N  ∗¿=   0,297 + 0,297 = 1,684 ¿  I  N 3∗¿=√ 3.1,684= 2,917 ¿ Dòng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là:  I   N 3 ∗¿= 2,917   30 √ 3.24,15 = 2,092 kA ¿ *Ngắn mạch điểm N4 X4∑N4 = 0,297+ 0,095 = 0,392= X2∑ N1 X∆N2(2) = X2∑N2 = 0,392  I  4 N 4 ∗¿=   0,392+ 0,392 = 1,276¿  I  N  4 ∗¿= √ 3.1,276 =2,21 ¿ Dòng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là:    I    30  N  4 ∗¿= 2,21 √ 3.24,15 = 1,585 kA ¿ *Ngắn mạch tạiđiểm N5 X5∑N5 = 0,392+ 0,095 = 0,487= X2∑ N1 X∆N2(2) = X2∑N2 = 0,487  I  5 N 5∗¿=   0,487 + 0,487 =1,0267 ¿  I  N 5∗¿= √ 3 1,0276= 1,78 ¿ Dòng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là:  I   N  5∗¿= 1,78   30 √ 3.24,15 = 1,2767 kA ¿ *Ngắn mạch điểm N6 X6∑N6 = 0,487+ 0,02625 = 0,51325= X2∑ N1 X∆N2(2) = X2∑N2 = 0,51325  I  6 N 6∗¿=   0,51325 + 0,51325 = 0,974 ¿  I  N 6∗¿=√ 3.0,974= 1,687 ¿ Dòng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là:  I   N  ∗¿= 1,687   30 √ 3.24,15 = 1,21 kA ¿ *Ngắn mạch điểm N7 X1∑N7 = 0,6273 + 0,2541.2/4 = 0,7544 = X2∑ N7 X∆N7(2) = X2∑N7 = 0,7544  I    ( 2) 1 N   7∗¿  I  (2 )  N 7∗ ¿ =   , 7544 + , 7544 =√ 3 , 663= , 148 = , 663 ¿ ¿   Dòng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là:   ( 2)  I  N 7 =1 , 148   *Ngắn mạch tạii N8 30 √ 3 22 =0 , 904 kA X1∑N8 = 0,6273 + 0,2541.3/4 = 0,8179 = X2∑ N8 X∆N8(2) = X2∑N8 = 0,8179    I  ( 2) 1 N   8∗¿    I  =   , 8179 + , 8179 (2 )  N  8∗ ¿ =0 , 611 = √ 3 , 611= , 059 ¿ ¿   Dòng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là: ( 2)  I  N 8 =1 , 059 30 √ 3 22 =0 , 834 kA   *Ngắn mạch điểm N9 X1∑N9 = 0,6273 + 0,2541.4/4 = 0,8814 = X2∑ N9   X∆N9(2) = X2∑N9 = 0,8814  I    ( 2) 1 N  9 ∗¿  I  = ( )=  N  9∗ ¿   , 8814 + , 8814 √ 3 , 567= , 983 = , 567 ¿ ¿   Dòng điện ngắn mạch hệ đơn vị có tên là: ( 2)  I  N 9 =0 , 983 30 √ 3 22 = , 774 kA   Từ ta có đồ thị sau : Hình : Sự biến thiên dịng ngắn mạch theo chiều dài đường dây Tính tốn thơng số cho bảo vệ cắt nhanh ,quá dòng dòng thứ tự khơng 3.1 Bảo vệ q dịng cắt nhanh 50 Trị số dòng điện khởi động bảo vệ q dịng cắt nhanh lựa chọn theo cơng thức Ikđ50 = K at  I Nngmax  (3.9) Trong :  K at :Hệ số an tồn Thường chọn K at = 1,2   I Nngmax : Dịng ngắn mạch ngồi cực đại dịng ngắn mạch lớn   thường lấy giá trị dòng ngắn mạch cuối đường dây - Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D2   Ikđ50.D2 = k at  I N9max = 1,2 0,966 = 1,159 kA - Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D1 đuợc chọn sau:     Ikđ50.D1 = k at .I N5max = 1,2.1,403 = 1,684 kA 3.2 Bảo vệ dòng thứ tự khơng cắt nhanh 50N Trị số dịng điện khởi động bảo vệ q dịng thứ tự khơng cắt nhanh chọn tương tự Ta có cơng thức tính :   Ikđ50N = k at  3I0Nmax (3.10) Với bảo vệ đường dây D1   Ikđ50N.D1 = k at  3I0N5max = 1,2 0,981 = 1,177 kA Với bảo vệ đường dây D2   Ikđ50N.D2 = k at  3I0N9max= 1,2 0,666 = 0,799 kA 3.3 Bảo vệ q dịng có thời gian 51  Lựa chọn trị số dòng điện khởi động bảo vệ q dịng có thời gian Dịng khởi động bảo vệ q dịng có thời gian lựa chọn theo công thức :   Ikđ51 = K.Ilvmax (3.11) Trong : K: hệ số chỉnh định Chọn K=1,6 Ilvmax : dòng điện làm việc lớn Theo tính tốn phần chọn BI ta có :   Ilvmax1 = 313,10 A   Ilvmax2 = 129,67 A Vậy ta có :   Ikđ51.D1 = 1,6.313,10 = 501 A = 0,501 kA   Ikđ51.D2 = 1,6.129,67 = 207 A = 0,207 kA    Thời gian làm việc bảo vệ: t pt1= 0,75 s ; t pt2 = 0,5 s   Từ đặc tính thời gian Rơ le 80 t = T  p , s  I ¿ −1   (3.12) Trong :  I ¿ =     I   I kđ  51   (3.13) T p – Trị số đặt Ta xây dựng đặc tính t(L) cho bảo vệ Với bảo vệ D2:  Tại điểm ngắn mạch N9 Ta có : I N9max = 0,966  I  9∗¿=   Mặt khác ta có :   0 , 966 , 207 = , 667 ¿ t2(N9) = t pt2 + ∆t = 0,5 + 0,3 = 0,8 s Vậy ta có : T  p =t 2 ( N  ) ( I  2 9∗ ¿ − 1)/ 80 = 0,8 ( , 667 − )/ 80 = , 208 (  s ) ¿ Tại N8:  I    , 047 ∗¿= , 207 =5 , 058 ¿ 80 t 2 ( N 8 )= , 058 −1 , 208 =0 , 677 ( s )   Tính tốn cho điểm ngắn mạch từ N7 đến N5 theo công thức sau:   80 t i  D =  I  T  P = 80 ( i  D 2∗¿ −1     I i  D , 207 , 208 , s ¿ )2 −1   N   N5 I Nmax(k  A)   N6  1,4  1,2 03 61 6,7 I* 78 t(s) 70   N7  1,1 44 6,0 92 0,3  1,0 47 5,5 27 0,4 61   N8   ,966 5,0 58 0,5 63 4,6 67 0,6 77 0,8 00   Bảng 4: Thời gian tác động Rơ le ứng với điểm ngắn mạch đoạn   đường dây D2 Bảo vệ D1 :  Tại điểm ngắn mạch N5  I  ∗¿= , 403 , 501 = , 800 ¿ Với : t pt1 = 0,75 s > t2(N5) = 0,370 s Ta có : t1(N5) = 0,75 + 0,3 = 1,05 s T  p =t 1 ( N 5 ) ( I  2 5∗¿ − )/ 80 = , 05 ( 2,8 − )/ 80 = , 09 ( s ) Tại điểm ngắn mạch N4 ta có: ¿    I  4∗¿= , 789 , 501 = , 571 ¿ Ta có : t 1 ( N 4 )= 80 , 571 −1 , 09 =0 , 613 ( s )   Tính tốn cho điểm ngắn mạch từ N3 tới N1 theo công thức sau: 80 t i  D =  I  T  P 1= ( i  D 1∗¿ −1     N1 I Nmax(kA) 10,291 80   N2   I i  D , 501 , 09 , s ¿ )2−1   N3 3,968   N4 2,466   N5 1,789 1,403 I* 20,541 7,921 4,922 3,571 2,800 t(s) 0,017 0,117 0,310 0,613 1,050 Bảng 5: Thời gian làm việc Rơ le ứng với vị trí điểm ngắn mạch đoạn đường dây D1 Kiểm tra lại với dịng ngắn mạch chế độ min:  Tính tốn tương tự dòng ngắn mạch giữ nguyên giá trị thời gian chỉnh định.Ta có bảng kết sau * Các điểm ngắn mạch từ N1 đến N5 tính cho bảo vệ 1: t i . D = 80 (   I Nmin(kA)  I  N  min  D  I kđ  51  D 1 T  P )2 −1 ,s  N1  N2  N3  N4  N5 4,741 2,428 1,555 1,144 0,905   Ikđ51.D1(kA) 0,501 0,501 0,501 0,501 0,501 T p1 (s) 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 ti.D1(s) 0,081 0,320 0,834 1,709 3,182 Bảng : Thời gian làm việc bảo vệ Rơ le đoạn đường dây D1 ứng với dòng ngắn mạch