Đồ án bảo vệ rơle docx

Sơ đồ Sơ đồ bảo vệ quá dòng cho máy phát điện1 kết hợp bảo vệ cực đại và bảo vệ cắt nhanh với ba cấp thời gian tác động, nguồn thao tác một chiều, máy biến dòng đấu hình sao... Trần Văn

Trang 1

Đồ án bảo vệ rơle

Trang 2

Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 1

NhËn xÐt cña gi¸o viªn chấm

Quảng Ninh, ngµy…….th¸ng…… n¨m 200

Gi¸o viªn chấm

(Ký ghi râ hä tªn)

Trang 3

Mục Lục

Mục Lục 2

A TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHO NHÀ MÁY ĐIỆN 1 5

I Tính toán bảo vệ máy phát điện 1 (MF1) 5

1 Bảo vệ quá dòng 5

Hình 1 8

1 Bảo vệ so lệch dọc cho máy phát 1 (MF1) 8

Hình 2 11

II Tính toán bảo vệ máy biến áp 1 (MBA1) 11

1 Bảo vệ quá dòng cho MBA1 11

Hình 3 13

2 Bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp 1 (MBA1) 13

Hình 4 15

III Tính toán bảo vệ đường đây 1 (ĐD1) 16

1 Bảo vệ quá dòng cho đường dây 1 17

Hình 5 20

Hình 6 22

Hình 7 24

B TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHO NHÀ MÁY ĐIỆN 2 24

I Bảo vệ cho máy phát điện 2 (MF2) 24

1 Bảo vệ quá dòng cho MF2 24

II Tính toán bảo vệ máy biến áp 2 (MBA2) 28

2 Bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp 2 (MBA2) 30

III Tính toán bảo vệ máy phát điện 3 (MF3) 32

1 Bảo vệ quá dòng cho MF3 32

2 Bảo vệ so lệch dọc cho máy phát 3 (MF3) 35

IV Tính toán bảo vệ cho máy biến áp 3 (MBA3) 36

V Tính toán bảo vệ cho đường dây 2 40

Kết Luận 46

Trang 4

LỜI NÓI ĐẦU

Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện , là đầu mối liên kết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải và đường dây phân phối điện năng đến các phụ tải

Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp đắt tiền , so với đường dây tải điện thì xác xuất xảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp hơn tuy nhiên sự cố ở trạm sẽ gây lên những hậu quả nghiệm trọng nếu không được loại trừ một cách nhanh chóng

và chính xác

Sự cố xảy ra bất ngờ và bất kì lúc nào do đó yêu cầu hệ thống bảo vệ phải làm việc chính xác, loại bỏ được đúng phần tử của hệ bị sự cố càng nhanh càng tốt

Để nghiên cứu bảo vệ rơ le cho các phần tử trong hệ thống điện , cần phải

có những hiểu biết về hư hỏng , hiện tượng không bình thường xảy ra trong hệ thống điện , cũng như các phương pháp và thiết bị bảo vệ

Nội dung đồ án : Thiết kế bảo vệ rơ le cho hệ thống điện bao gồm 2 phần

A Tính toán bảo vệ cho nhà máy điện 1

B Tính toán bảo vệ cho nhà máy điện 2

Do sự hạn chế về kiến thức của bản thân và vấn đề thời gian nên đồ án này không thể tránh khỏi những sai xót nên em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn!

Trang 5

Đề Bài : Hãy tính toán bảo vệ rơ le cho sơ đồ hệ thống điện như hình vẽ sau:

Trang 6

 Ứng với tên người thiết kế ta có các tham số của các phần tử trong hệ thống điện như sau :

Họ: TRẦN Tên Đệm: VĂN

(1) : Phần tử của nhà máy điện 1

(2) : Phần tử của nhà máy điện 2

(3) : Thông số của máy biến áp 3 và máy phát điện 3

 Đường dây 1 làm bằng dây AC0-240 : r0=0.12 Ω/km ; x0=0.4 Ω/km

 Đường dây 2 làm bằng dây AC0-300: r0=0.1 Ω/km ; x0=0.4 Ω/km

A TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHO NHÀ MÁY ĐIỆN 1

I Tính toán bảo vệ máy phát điện 1 (MF1)

1 Bảo vệ quá dòng

a Bảo vệ cực đại:

- Dòng làm việc lớn nhất :I lvmax

3 1

Trang 7

- Dự kiến đấu máy biến dòng hình sao đủ, suy ra : k sd 1

- Chọn bội số mở máy của các động cơ khởi động trở lại sau khi cắt sự cố :

k  >1,5 ( Đối với bảo vệ chính)

Vậy bảo vệ đảm bảo độ tin cậy

+Kiểm tra lại máy biến dòng theo điều kiện dòng làm việc của

Trang 8

k   : Bảo vệ cắt nhanh không đảm bảo độ tin cậy

Để bảo vệ tác động thì dòng ngắn mạch phải lớn hơn dòng khởi động của bảo vệ : I N(3) 2.I kdCN 2.90000 180000 A

c Sơ đồ

Sơ đồ bảo vệ quá dòng cho máy phát điện1 kết hợp bảo vệ cực đại và bảo

vệ cắt nhanh với ba cấp thời gian tác động, nguồn thao tác một chiều, máy biến dòng đấu hình sao

Trang 9

Hình 1

* Nguyên lý làm việc của sơ đồ

- Nếu sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ cắt nhanh thì các rơle : RI3, RI6, RI9

tác động đóng tiếp điểm cấp tín hiệu đến rơle RG tương ứng, RG tác động đóng

tiếp điểm cấp tín hiệu đến RTH tương ứng báo tín hiệu sự cố và cấp tín hiệu đến

cuộn cắt, cuộn cắt tác động cắt máy cắt

- Nếu sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ cực đại thì các rơle : RI1, RI2, RI4,

RI5, RI7, RI8 tác động cấp tín hiệu đến rơle RT tương ứng Sau các khoảng thời

gian đặt thì các rơle RT tương ứng tác động cấp tín hiệu đến RG, RG tác động

cấp tín hiệu đến RTH tương ứng báo tín hiệu sự cố và cấp tín hiệu đến cuộn cắt,

cuộn cắt tác động cắt máy cắt

1 Bảo vệ so lệch dọc cho máy phát 1 (MF1)

a Phần tính toán

- Dòng định mức của máy phát là :

Trang 10

3 1

+ Dòng khởi động phải lớn hơn dòng định mức của máy phát

+ Dòng khởi động phải lớn hơn dòng không cân bằng cực đại :

Trang 11

2000

3

i kdsl dR

k   Vậy bảo vệ đảm bảo độ tin cậy

- Kiểm tra lại máy biến dòng theo điều kiện làm việc tin cậy của cuộn cắt:

Vậy máy biến dòng đã chọn đảm bảo độ tin cậy

b Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cho máy phát điện 1

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc cho máy phát điện sử dụng máy biến dòng đấu /  và sử dụng nguồn thao tác một chiều

Trang 12

RG1

Th1 C.C

(-) (+)

Hình 2

* Nguyên lý làm việc của sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cho máy phát điện 1

- Nếu sự cố ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ thì các rơle RI1, RI2, RI3 tương ứng tác động đóng tiếp điểm cấp tín hiệu đến RG tương ứng , RG tác động đóng tiếp điểm cấp tín hiệu đến TH tương ứng , TH báo tín hiệu sự cố và cấp tín hiệu đến cuộn cắt CC, cuộn cắt tác động cắt máy cắt MC

II Tính toán bảo vệ máy biến áp 1 (MBA1)

1 Bảo vệ quá dòng cho MBA1

a Bảo vệ dòng cắt nhanh

- Dòng điện định mức của máy biến áp 1:

3 1

Trang 13

3 1

- Dựa vào dòng định mức của máy biến áp ở phía cao áp có I2dmBA1 1004A,

ta chọn máy biến dòng có thông số như sau: { 2

2

15005

S T

Vì ở trên máy biến dòng đã được kiểm tra và đảm bảo độ tin cậy

Sơ đồ đấu máy biến dòng hình sao đủ, nên k sd 1

k   :Bảo vệ cắt nhanh không đảm bảo độ tin cậy

Để bảo vệ tác động thì dòng ngắn mạch phải lớn hơn dòng khởi động của bảo vệ : (3)

4 2 2.3360 6720

N kdCN

I  I   A

b Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá dòng cho máy biến áp 1

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá dòng cho máy biến áp 1 kết hợp giữa bảo vệ cắt nhanh và bảo vệ cực đại sử dụng 3 máy biến dòng đấu hình sao đủ

Trang 14

19000

3800 5

S i T

I k I

MBD2 : I2S 1500 ;A I1T 5A  2

2 2

1500

300 5

S i

T

I k I

- Máy biến áp đấu / Y nên biến dòng phải đấu Y /

Trang 15

Vậy suy ra : k sd1 1( MBD đấu Y)

- Sai số do sự chênh lệch dòng điện phía thứ cấp của máy biến dòng khi đặt

ở 2 đầu của MBA:

T T i

+ Chọn :

1,510,1

1, 2

kck dn

at

k k fi k

Trang 16

Ta chọn dòng khởi động rơle nhỏ hơn để tính toán :I kdR1I kdR2 nên ta chọn dòng khởi động 1 là dòng khởi động của rơle

k   Vậy bảo vệ đã chọn thỏa mãn

b Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp 1

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp sử dụng máy biến dòng đấu Y/ và sử dụng nguồn thao tác 1 chiều

Hình 4

RG1

Th1 C.C

.

(-) (+)

.

Trang 17

* Nguyên lý làm việc của sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cho MBA

Nếu sự cố ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ thì các rơle RI1, RI2, RI3 tương ứng tác động cấp tín hiệu đến rơle RG tương ứng, RG tác động cấp tínhiệu đến rơle TH tương ứng , TH báo sự cố và cấp tín hiệu đến cuộn cắt, cuộn cắt tác động cắt máy cắt MC

III Tính toán bảo vệ đường đây 1 (ĐD1)

- Trước tiên ta đi xác định dòng ngắn mạch 3 pha tại N6

(3) 6

63

cb N

N

U I

Z



Trong đó : Z N6 là tổng trở ngắn mạch từ điểm N6 tới nguồn

Vì P nBA 0 nên R BA 0 do vậy nên trên sơ đồ không thể hiện giá trị của

Trang 18

X R

 

  Vậy suy ra : Z2  X22R22  482 122  49,5 

- Dòng làm việc lớn nhất : I lvMax I2dmBA1  1004A

Dựa ta chọn máy biến dòng có thông số như sau: { 2

2

15005

S T



Trang 19

Suy ra hệ số biến dòng : k i  300

- Dự định mắc biến dòng hình sao khuyết nên k sd 1

+ Chọn hệ số :

11,60,97

at mm tv

k k k

k

k nh  0,9 1,5  : Bảo vệ không đảm bảo yêu cầu

(3) 6

S T

Trang 20

k   :Bảo vệ cắt nhanh không đảm bảo độ tin cậy

- Để bảo vệ cắt nhanh tác động thì dòng ngắn mạch phải lớn hơn dòng khởi động của bảo vệ : I N(3)6 2.I kdCN 2.33606720A

+Vùng tác động của bảo vệ cắt nhanh :

% 30

% 80 ) 0 2880 3

10 115 ( 8 , 28

100 ) (

X I

E Z

m

Như vậy bảo vệ đảm bảo yêu cầu

Trong đó :Z dd1 X dd21R dd21  27 , 62 8 , 282  28 , 8 

c Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá dòng cho đường dây 1 và 2

Sơ đồ ngyên lý bảo vệ quá dòng cho đường dây 1 và 2 kết hợp giữa bảo vệ cực đại và bảo vệ cắt nhanh với ba cấp thời gian và máy biến dòng đấu hình sao khuyết

Trang 21

kck dn

k k fi

Trang 22

(3) 6

b Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc cho đường dây 1 và 2

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc cho đường dây 1 và 2 sử dụng máy biến dòng đấu hình sao đủ với nguồn thao tác một chiều

Trang 23

Hình 6

* Nguyên lý làm việc của sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cho đường dây 1 và 2

- Nếu sự cố ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ so lệch dọc thì các rơle

RI1, RI2, RI3 tác động đóng tiếp điểm cấp tín hiệu đến rơle trung gian RG, RG tác động đóng 2 tiếp điểm của nó cấp tín hiệu đến TH1 và TH2 để báo tín hiệu

sự cố và cấp tín hiệu đồng thời đến 2 cuộn cắt ở 2 đầu của đường dây , cuộn cắt tác động cắt máy cắt

3 Bảo vệ khoảng cách cho đường dây 1

a Phần tính toán

- Dòng điện chạy trong đường dây : I dd1I2dmBA1  1004A

Trang 24

Dựa ta chọn máy biến dòng có thông số như sau: { 2

2

15005

S T

1150100

S u T

U k U

dd nh

kdKC

Z k

Z

  

2 1,3

nh

k   nên bảo vệ đảm bảo độ tin cậy

c Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khoảng cách cho đường dây 1 và 2

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khoảng cách cho đường dây 1 và đường dây 2 sử dụng máy biến dòng đấu hình tam giác với rơle tổng trở, sử dụng nguồn thao tác

1 chiều

Trang 25

Hình 7

- -

* Nguyên lý làm việc của sơ đồ bảo vệ khoảng cách cho đường dây

- Nếu sự cố ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ thì rơle dòng RI1, RI2, RI3 tác

động báo tín hiệu đến rơle tổng trở RZ tương ứng, RZ tác động đóng tiếp điểm

cấp tín hiệu đến rơle thời gian RT, sau mtj khoảng thời gian khống chế RT tác

động đóng tiếp điểm cấp tín hiệu đến RG, RG tác động đóng tiếp điểm cấp tín

hiệu đến TH tương ứng báo sự cố và cấp tín hiệu đến cuộn cắt, cuộn cắt CC tác

động cắt máy cắt MC

B TÍNH TOÁN BẢO VỆ CHO NHÀ MÁY ĐIỆN 2

I Bảo vệ cho máy phát điện 2 (MF2)

1 Bảo vệ quá dòng cho MF2

a Bảo vệ dòng cực đại

+ Dòng làm việc lớn nhất : I lvmax

Trang 26

3 2

+ Dự kiến đấu máy biến dòng hình sao đủ, suy ra : k sd 1

+ Chọn bội số mở máy của các động cơ khởi động trở lại sau khi cắt sự cố : 1,6

k   ( Đối với bảo vệ chính)

- Kiểm tra lại máy biến dòng theo điều kiện dòng làm việc của cuộn cắt :

Trang 27

.

s BI cc

I I

(3) 2

i sd

k k

Để bảo vệ tác động thì dòng ngắn mạch phải lớn hơn dòng khởi động của bảo vệ

Trang 28

c Sơ đồ

Sơ đồ bảo vệ quá dòng cho máy phát điện 2 kết hợp bảo vệ cực đại và bảo vệ cắt nhanh với ba cấp thời gian tác động, nguồn thao tác một chiều, máy biến dòng đấu hình sao đủ

+ Dòng khởi động phải lớn hơn dòng định mức của máy phát

+ Dòng khởi động phải lớn hơn dòng không cân bằng cực đại :

Trang 29

Nên ta chọn I dmMF làm dòng khởi động tính toán

+ Dòng khởi động : I kd k I at dmMF2 1,2.41234947AA

+ Dòng khởi động của rơle : 4947 3 7,14

1200

sd kdR kd

+ Kiểm tra lại máy biến dòng theo điều kiện làm việc tin cậy của cuộn cắt:

I cc 0,05.I N(3)2 0,05.412432062A

I S 6000AI cc 2062A

c Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cho máy phát điện

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc cho máy phát điện sử dụng máy biến dòng đấu /  và sử dụng nguồn thao tác một chiều

Xem (Hình 2)

II Tính toán bảo vệ máy biến áp 2 (MBA2)

- Trước tiên ta đi xác định dòng điện ngắn mạch tại điểm N5

(3) 5

53

cb N

N

U I

Z



Trong đó : Z N5: là tổng trở ngằn mạch từ điểm N5 tới nguồn

Ở phần trước ta đã tính tổng trở ngắn mạch tại N6 và đã có thông số về điện trở và điện kháng của các phần tử trong mạch

Trang 30

Tương tự ta có :

2 3 2 3

6,9 6,9 22,9 21,5

N

Z Z Z

 + Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N5 là :

3 (3)

Trang 31

- Để bảo vệ tác động thì dòng ngắn mạch phải lớn hơn dòng khởi động của bảo vệ:

I cc  0 , 05 N(35)  0 , 05 3860 , 2  193

A

I s.BI  1200

b Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá dòng cho máy biến áp 2

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá dòng cho máy biến áp 2 kết hợp giữa bảo vệ cắt nhanh và bảo vệ cực đại sử dụng 3 máy biến dòng đấu hình sao đủ

Trang 32

MBD1 : { 1

1

40005

S T

S i T

I k I

MBD2 : { 2

2

4005

S T

S i

T

I k I

- Máy biến áp đấu / Y nên biến dòng phải đấu Y /

Vậy suy ra : k sd1 1( MBD đấu Y)

k

- Sai số do sự chênh lệch dòng điện phía thứ cấp của máy biến dòng khi đặt

ở 2 đầu của MBA:

1 2 2

+ Chọn :

1,510,1

1, 2

kck dn

at

k k fi k

Trang 33

k

k nh  3,32  2 Vậy bảo vệ đảm bảo độ tin cậy

+ Kiểm tra lại máy biến dòng theo điều kiện làm việc tin cậy của cuộn cắt:

I cc  0 , 05 I N(35)  0 , 05 3860 , 2  193 , 03A



Máy biến dòng loại 1 có : I1S  800A>I cc  193 , 03A

Máy biến dòng loại 2 có : I2S  80A<I cc  193 , 03A

Vậy máy biến dòng 1 đã chọn đảm bảo độ tin cậy

b Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp 2

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp sử dụng máy biến dòng đấu Y/ và sử dụng nguồn thao tác 1 chiều

Xem (Hình 4)

III Tính toán bảo vệ máy phát điện 3 (MF3)

1 Bảo vệ quá dòng cho MF3

a Bảo vệ cực đại

Trang 34

- Dòng làm việc lớn nhất : I lvmax

3 3

S

i T

- Dự kiến đấu máy biến dòng hình sao đủ, suy ra : k sd 1

- Chọn bội số mở máy của các động cơ khởi động trở lại sau khi cắt sự cố: k mm 1,6

at mm lv kđ



i

sd kđ kdR

k

k I

+ Dòng đặt rơle : I dR I kdR nên ta chọn I dR 7A

+ Dòng khởi động thực tế của bảo vệ là :

A k

k I I

sd

i dR kdBV 5600

1

800 7



+ Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ :

5 , 3 5600

7 , 22401 2

3

N nh

I

I I

I k

5 , 3



nh

k >1,5 ( Đối với bảo vệ chính)

+ Kiểm tra lại máy biến dòng theo điều kiện dòng làm việc của

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	2,3 MB