1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Ảnh hưởng ủa bão hòa máy biến dòng đến chức năng bảo vệ khoảng cách

91 3 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Ảnh Hưởng Của Bão Hòa Máy Biến Dòng Đến Chức Năng Bảo Vệ Khoảng Cách
Tác giả Mai Đức Hải
Người hướng dẫn TS. Nguyễn Đức Huy
Trường học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Kỹ Thuật Điện
Thể loại luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2018
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 91
Dung lượng 6,05 MB

Nội dung

Bảo vệ hoạt động trên nguyên lý đo tổng trở từ chỗ đặt máy biến điện áp đo lờng đến chỗ ngắn mạch, bởi vì tổng trở sự cố tỉ lệ với khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ tới điểm sự cố.. Các rơ

Trang 2

NGƯỜI HƯỚ NG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN ĐỨC HUY

Hà N ộ i – Năm 2018

Trang 3

MụC L

LờI ca

LờI cam đom đom đoan an an 44444

Danh Danh mục cácmục cácmục các ký h ký h ký hiệu, chữiệu, chữiệu, chữ viết tắ viết tắ viết tắt t t 55555

Danh Danh mục hìnmục hìnmục hình vẽ h vẽ h vẽ 66666

Danh Danh mục bảnmục bảnmục bảng biểg biểg biểu u u 99999

Mở đầ Mở đầu u u 1010 CHƯ CHƯƠNG i - mởƠNG i - mởƠNG i - mở đầu đầu đầu 11 11

1.1 Lý do chọn đề tài 11

1.2 Mục đích nghiên cứu 12

1.3 Đối tợng và phạm vi nghiên cứu 12

1.4 Nội dung của luận văn 12

Ch Chơng Ii - nơng Ii - nơng Ii - nguyên guyên lý bảo vguyên lý bảo vệ khlý bảo vệ khoảng cáệ khoảng cách oảng cách ch 13 13

2.1 Nguyên lý tổng trở 13

2.2 Bảo vệ khoảng cách 16

2.3 Các yếu tố ảnh hởng tới sự làm việc của bảo vệ khoảng cách 19

2.3.1 Khảo sát ảnh hởng của sai số BI, BU 19

2.3.2 Khảo sát ảnh hởng của điện trở quá độ 20

2.3.3 Khảo sát ảnh hởng của hệ số phân bố dòng điện 21

2.3.4 Dao động công suất 22

Ch Chơng III - xơng III - xơng III - xây dựngây dựngây dựng mô mô mô hình máy bhình máy bhình máy biến iến dòng điệiến dòng điệdòng điện n n 27 27

3.1 Mô hình mạch điện thay thế và đờng cong kích thích của máy biến dòng điện 27

3.2 Phơng pháp xây dựng mô hình máy biến dòng điện 28

3.2.1 Đơn giản hóa đờng cong kích thích máy biến dòng 28

3.2.2 Đặc tính từ hóa của lõi thép máy biến dòng điện 29

3.2.3 Xác định tham số của đặc tính từ hóa lõi thép máy biến dòng điện 30

3.3 Xây dựng mô hình máy biến dòng từ kết quả thí nghiệm 32

3.3.1 Thông số máy biến dòng từ thí nghiệm 32

3.3.2 Xác định tham số A 33

Trang 4

LUậN V N cao học Ă

2

CHƯ

CHƯƠNG iV - pƠNG iV - pƠNG iV - phơnhơnhơng pháp sg pháp sg pháp số xáố xáố xác định khc định khc định khoảng coảng coảng cách ách ách 34 34

4.1 Các mạch vòng sự cố 34

4.1.1 Ngắn mạch một pha chạm đất () 34

4.1.2 Ngắn mạch hai pha () 35

4.1.3 Ngắn mạch 3 pha () 37

4.1.4 Ngắn mạch hai pha chạm đất ( ) 37

4.1.5 Cấu hình dòng điện và điện áp tính toán trong rơ le khoảng cách 38

4.2 Các phơng pháp số xác định tổng trở 39

4.2.1 Phép đo giá trị hiệu dụng u(t), i(t) 40

4.2.2 Phép đo khoảng cách bằng rơ le số sử dụng phơng trình vi phân 42

4.2.3 Phơng pháp phân tích Fourier tín hiệu tần số cơ bản 44

4.3 Các phơng pháp khác 45

4.3.1 Phơng pháp tổng trở dựa trên dữ liệu hai đầu 45

4.3.2 Phơng pháp sóng lan truyền 46

CHƯƯƠƠNG V- kếNG V- kết qut qut quả mô phỏả mô phỏả mô phỏng ng ng 47 47

5.1 Kiểm chứng mô hình máy biến dòng điện 47

5.1.1 Sơ đồ mô phỏng máy biến dòng điện 47

5.1.2 Kết quả mô phỏng máy biến dòng điện 48

5.1.3 So sánh độ lớn dòng ngắn mạch với độ bão hòa TI(BI) 50

5.2 Xây dựng mô hình mô phỏng role khoảng cách 52

5.2.1 Khối logic tính toán điện trở, điện kháng đờng dây 55

5.2.2 Khối logic xác định zone 1 của bảo vệ khoảng cách 55

5.2.3 Khối logic phân loại sự cố 58

5.3 Kết quả mô phỏng với tham số cài đặt trên mô hình MATLAB - SIMULINK 59

5.3.1 Kết quả làm việc của mô phỏng role khoảng cách với TI lý tởng 60

5.3.2 Kết quả làm việc của mô phỏng role khoảng cách có xét đến TI, cha bão hòa 68

5.3.3 Kết quả làm việc của mô phỏng rơ le khoảng cách với TI bị bão hòa 73

5.3.4 Trờng hợp đấu nối nhầm cuộn TI đo lờng cấp tín hiệu cho bảo vệ 79

Trang 5

kÕt lu

kÕt luËn Ën Ën 8383phô l

phô lôc: ôc: ôc: 8585tµi liÖ

tµi liÖu thu thu tham kh¶am kh¶o am kh¶o o 89 89

Trang 6

LUậN V N cao học Ă

4

LờI cam đoan

Tôi xin cam đoan luận văn này hoàn toàn do tôi thực hiện

Các thông tin, số liệu trong luận văn là hoàn toàn trung thực, không sao chép của ai hay số liệu đã đợc công bố

Nếu sai với lời cam kết trên tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Trang 7

Danh môc c¸c ký hiÖu, ch÷

Danh môc c¸c ký hiÖu, ch÷ viÕt t¾t viÕt t¾t

- TI, BI, CT: BiÕn dßng ®iÖn

- TU, BU, VT: BiÕn ®iÖn ¸p

- IA_LT, IB_LT, IC_LT: Dßng ®iÖn sù cè pha A, B, C thùc tÕ

- IA_TI, IB_TI, IC_TI: Dßng ®iÖn sù cè ®o ®îc bëi biÕn dßng ®iÖn m« pháng

- I: Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ®iÖn

- U: Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p hiÖu dông dßng ®iÖn

Trang 9

khi sö dông m« h×nh x©y dùng trªn MATLAB 49H×nh 5.

Trang 10

hiÖu cho r¬ le 80H×nh 5.

H×nh 5

Trang 11

Danh mục bảng biểu

Bảng 3.1: Thông số thí nghiệm của máy biến dòng điện 32

Bảng 4.1: Cấu hình rơ le 38

Bảng 4.2: Sơ đồ phân loại sự cố 39

Bảng 5.1: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () 62

Bảng 5.2: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch ( ) tại 50% chiều dài đờng dây 64

Bảng 5.3: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () 66

Bảng 5.4 Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () 68

Bảng 5.5 a: Kết quả sự cố N(1) TI lý tởng 71

Bảng 5.5 b: Kết quả sự cố N(1) (TI mô phỏng khi cha bão hòa) 71

Bảng 5.6 a: Kết quả sự cố ( ) tại 50% đờng dây (TI lý tởng) 72

Bảng 5.6 a: Kết quả sự cố ( ) tại 50% đờng dây (TI mô phỏng) 72

Bảng 5.7 a: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () (TI lý tởng) 72

Bảng 5.7 b: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () (TI mô phỏng cha bão hòa) 72

Bảng 5.8 a: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () (TI lý tởng) 73

Bảng 5.8 Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () (TI mô phỏng cha bão hòa) 73

Bảng 5.9 a: Kết quả thử sự cố () (TI lý tởng) 76

Bảng 5.9 b: Kết quả thử sự cố () (TI bị bão hòa) 76

Bảng 5.10 a: Kết quả thử sự cố (, ) tại vị trí 50% đờng dây (TI lý tởng) 77

Bảng 5.10 b: Kết quả thử sự cố (, ) tại vị trí 50% đờng dây (TI bị bão hòa) 77

Bảng 5.11 a: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () (TI lý tởng) 78

Bảng 5.11 b: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () (TI bị bão hòa) 78

Bảng 5.12 a: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () (TI lý tởng) 78

Bảng 5.12 b: Kết quả thử sự cố với ngắn mạch () (TI bị bão hòa) 79

Trang 12

LUậN V N cao học Ă

10

Mở đầu

Luận văn này nghiên cứu:

- Sự làm việc của giải thuật xác định khoảng cách (tổng trở) dùng trong rơ le

kỹ thuật số Phơng pháp xác định tổng trở đợc nghiên cứu trong luận văn dựa trên biến đổi Fourier của các thành phần dòng điện và điện áp đo đợc từ rơ le khoảng cách Kết quả tính toán tổng trở của rơ le khoảng cách đợc mô phỏng bằng công cụ SIMULINK/SimpowerSystem

- Nghiên cứu xây dựng mô hình máy biến dòng điện trong môi trờng MATLAB/SIMULINK từ kết quả thí nghiệm thực tế, đa mô hình biến dòng vào sơ

đồ bảo vệ khoảng cách đờng dây tải điện 220kV Đồng thời nghiên cứu ảnh hởng của bão hòa biến dòng tới chức năng bảo vệ khoảng cách

Các kết quả mô phỏng, giải thuật xác định tổng trở làm việc chính xác và tin cậy trong các trờng hợp làm việc bình thờng, TI cha bão hòa Thời gian phát

Khi làm biến dòng điện bão hòa, chức năng bảo vệ khoảng cách bị ảnh

Các kết quả nghiên cứu trong luận văn là tiền đề để xây dựng mô hình rơ le

kỹ thuật số hoàn chỉnh trong môi trờng MATLAB-SIMULINK/Simpowersystem, với các chức năng có thể bổ sung thêm bao gồm logic phát hiện dao động công suất, phát hiện mất đồng bộ, logic tự đóng lại ,.v.v

Do kiến thức và kinh nghiệm bản thân về lĩnh vực bảo vệ rơ le trong hệ thống

điện còn hạn chế, nên luận văn không tránh khỏi những thiếu xót Em rất mong nhận đợc sự đóng góp, nhận xét của quý thầy cô để luận văn của em đợc hoàn thiện hơn

Qua đây em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Đức Huy, ngời

đã giúp đỡ và hớng dẫn em rất tận tình trong quá trình thực hiện luận văn này

Trang 13

CHƯƠNG i - mở đầu

1.1 L

1.1 Lý do chọný do chọný do chọn đề tài đề tài

Trong các lới điện truyền tải có cấu trúc phức tạp, nhiều nguồn cấp thì bảo

vệ khoảng cách đợc sử dụng phổ biến vì nó thỏa mãn các tiêu chí: tác động nhanh,

đảm bảo tính chọn lọc và có độ nhạy tốt Bên cạnh đó, bảo vệ khoảng cách còn có thể đợc sử dụng nh một bảo vệ dự phòng cho các đờng dây và máy biến áp lân cận Bảo vệ hoạt động trên nguyên lý đo tổng trở từ chỗ đặt máy biến điện áp đo lờng đến chỗ ngắn mạch, bởi vì tổng trở sự cố tỉ lệ với khoảng cách từ chỗ đặt bảo

vệ tới điểm sự cố

Với sự phát triển ngày một phát triển của kỹ thuật số hiện đại, thì rơ le khoảng cách cũng đợc nghiên cứu, cải tiến phát triển từ các thế hệ rơ le điện cơ tới rơ le tĩnh và rơ le số nh ngày nay Các rơ le khoảng cách ngày nay với các ứng dụng kỹ thuật số có rất nhiều phơng pháp dò tìm và phát hiện sự cố và đa ra những phơng thức xử lý khác nhau nhng nhìn chung đều dựa trên nguyên lý cơ bản là dựa vào giá trị dòng điện và điện áp đo đợc từ đó tính toán giá trị tổng trở rồi

so sánh với giá trị đặt vùng cùng với hớng công suất trên đờng dây để tổng hợp

đa ra quyết định thao tác

Cùng với đó, hiện nay việc mô hình hóa các phần tử trong hệ thống điện đã trở nên cần thiết, nhằm kiểm tra, đánh giá sự làm việc của thiết bị trớc và sau khi

áp dụng thực tế, dựa vào đó đa ra các giải pháp phù hợp trong quá trình vận hành thực tế trên lới điện Với công cụ mô phỏng hiện đại nh MATLAB/SIMULINK, ngời nghiên cứu có thể xây dựng đợc mô hình rơ le bảo vệ khoảng cách dựa trên các giải thuật khác nhau, kết hợp với các khối thiết bị có sẵn trong th viện mô phỏng để tiến hành mô phỏng các dạng sự cố và phân tích sự làm việc của rơ le Mặt khác, công cụ mô phỏng giải thuật làm việc của rơ le kỹ thuật số còn có thể đợc sử dụng để phân tích các bản ghi sự cố và đối chứng với sự làm việc của các rơ le khoảng cách trên thực tế

Bão hòa biến dòng điện TI là hiện tợng có thể gây ra sai số nặng nề trên thiết bị đo, qua đó sẽ có nhng mức ảnh hởng khác nhau lên bảo vệ khoảng cách tùy thuộc vào mức độ bão hòa TI Vì vậy, khi áp dụng chức năng bảo vệ khoảng

Trang 14

1.2 Mục đích ngh đích nghiên cứu đích nghiên cứu

Đề tài """""Ảnnnnnh hởh hởh hởng củang củang của bão bão hòa bão hòa máy hòa máy máy biến biến biến dòngdòng đến dòng đến đến chức chức chức năng năng năng bảo bảo bảo vệ khoảvệ khoảvệ khoảng ng cách"

cách" nhằm tìm hiểu giải thuật số, sơ đồ logic của bảo vệ khoảng cách, và mức ảnh hởng của bão hòa máy biến dòng điện tới chức năng bảo vệ khoảng cách trong các trờng hợp sự cố thực hiện mô phỏng trên phần mềm MATLAB/SIMULINK_ Simpowersystem

1.3 Đối

1.3 Đối tợng và tợng và tợng và phạm v phạm v phạm vi nghiên ci nghiên ci nghiên cứu ứu

Đề tài tập trung vào phơng pháp tính toán tổng trở đờng dây trong tất cả các trờng hợp ngắn mạch xảy ra, ảnh hởng của bão hòa máy biến dòng điện tới thời gian và kết quả phát hiện sự cố

Trong đề tài xét đến sự làm việc của rơ le số với đặc tuyến hình tứ giác, với chức năng xác định vùng 1 của bảo vệ khoảng cách, và logic phân loại sự cố

Cuối cùng ta đánh giá mức độ ảnh hởng của bão hòa TI tới sự làm việc của chức năng bảo vệ khoảng cách

Các tính toán, giải thuật về máy biến dòng điện, rơ le bảo vệ khoảng cách

đợc xây dựng và kiểm nghiệm bằng công cụ MATLAB/SIMULINK

1.4 Nội

1.4 Nội dung của l dung của l dung của luận văn.uận văn.uận văn

Trang 15

Chơng Ii - nguyên lý bả

Chơng Ii - nguyên lý bảo vệ khoảng cách o vệ khoảng cách

2.1 Ng

2.1 Nguyên lý tổnuyên lý tổng trở uyên lý tổng trở

Nguyên lý tổng trở đợc dùng để phát hiện sự cố trên hệ thống truyền

tải điện hoặc máy phát điện bị mất đồng bộ hay mất kích thích Đối với hệ

thống truyền tải điện, tổng trở đo đợc tại chỗ đặt bảo vệ trong chế độ làm

việc bình thờng bằng tổng trở toàn bộ đờng dây phía sau cộng với phụ tải

Tổng trở đo đợc tại chỗ đặt bảo vệ trong chế độ làm việc bình thờng của hệ thống

lớn hơn nhiều so với tổng trở đo đợc trong chế độ sự cố, giá trị tổng trở đo đợc

này phụ thuộc vào trị số và góc pha của dòng điện phụ tải Trên mặt phẳng phức, ở

phức

jX

R A

V Vùùù ùùng ng ng tổ tổ tổnnn nnggg gg tr tr trởởở ởở ph ph phụụụ ụụ tải tải

Khi xảy ra ngắn mạch trên đờng dây, tổng trở đo đợc bằng tổng trở đờng

dây từ rơ le đến điểm sự cố Tổng trở đo đợc sẽ nhỏ đi so với lúc bình thờng, và

độ nghiêng vectơ tổng trở sẽ giảm đi Khi ngắn mạch qua điện trở trung gian

Trang 16

e (1:n )

Dòng điện và điện áp trên cực của rơ le

Đặc tính khởi động của rơ le khoảng cách biểu diễn trong mặt phẳng phức là hình đa giác bao quanh vùng khởi động Những rơ le tổng trở đã đợc chế tạo và sử dụng trong hệ thống điện có đặc tính khởi động hết sức đa dạng Dạng đơn giản nhất

là rơ le tổng trở vô hớng, có đặc tính là vòng tròn tâm gốc tọa độ hình 2.3 a) Với

đặc tuyến này rơ le tổng trở chỉ tác động khi tổng trở từ đờng dây từ điểm đặt rơ le

Trang 17

tới vị trí ngắn mạch nhỏ hơn tổng trở khởi động Tuy nhiên đặc tính này không xét tới hớng dòng điện sự cố Khi dòng điện từ thanh góp vào đờng dây hoặc ngợc lại thì rơ le đều hoạt động Do đó cần thêm bộ định hớng công suất Rơ le khoảng cách với đặc tuyến MHO đã kết hợp đồng thời cả bộ phận đo khoảng cách và bộ phận định hớng công suất

Một số trờng hợp ngắn mạch thông qua điện trở trung gian (thờng dới dạng hồ quang), làm tăng trị số tổng trở đo đợc và giảm góc pha véc tơ tổng trở Làm rơ le cảm nhận điểm ngắn mạch xa hơn thực tế Để khắc phục điều này ngời

ta dùng rơ le điện kháng chỉ đo điện kháng đờng dây

Ngày nay rơ le điện kháng đợc thay thế bằng rơ le có đặc tính hình tứ giác hình 2.3 c) Hầu hết các rơ le số thế hệ mới đều sử dụng dạng đặc tính này Với đặc tính này, ngời ta có thể đặt ngỡng điện trở và điện kháng một các độc lập Ngoài

ra đặc tính điện kháng vùng 1 và 2 có thể dao động về điểm ngỡng để bù ảnh hởng của dòng tải trớc sự cố và làm chính xác các kết quả đo vùng I

vệ khoảng cách

a) Đặc tuyến khởi động vô hớng b) Đặc tuyến khởi động MHO c) Đặc tuyến tứ giác

Trang 18

LUậN V N cao học Ă

16

2.2

2.2 Bảo Bảo vệ khoảnBảo vệ khoảng cách vệ khoảng cách

Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ dựa trên nguyên lý tổng trở, làm nhiệm vụ xác định tổng trở từ chỗ đặt bảo vệ tới điểm ngắn mạch Thời gian làm việc của bảo

Thời gian này tự động tăng lên khi khoảng cách từ chỗ nối bảo vệ đến điểm h hỏng tăng lên Bảo vệ đặt gần chỗ h hỏng nhất có thời gian làm việc bé nhất Vì thế bảo

vệ khoảng cách về nguyên tắc bảo đảm cắt chọn lọc đoạn h hỏng trong các mạng

có hình dáng bất kỳ với số lợng nguồn cung cấp tùy ý với thời gian tơng đối bé

Để đảm bảo tính chọn lọc trong mạng phức tạp, ngời ta dùng bảo vệ khoảng cách có hớng, chỉ tác động khi hớng công suất ngắn mạch đi từ thanh góp vào

đờng dây Thời gian tác động của các bảo vệ cùng một hớng đợc phối hợp với nhau theo cấp thời gian (có trễ) khi ngắn mạch ngoài đờng dây đợc bảo vệ, thời gian tác động của bảo vệ lớn hơn một số cấp so với bảo vệ của đoạn ngắn mạch Sự phối hợp chính xác giữa các rơ le khoảng cách trong hệ thống điện đạt đợc bởi việc chỉnh định các vùng tác động, và thời gian tác động của các vùng khác nhau

Rơ le khoảng cách dùng để bảo vệ các đờng dây tải điện thờng có nhiều vùng tác động (ba vùng phía trớc, một vùng phía sau hiểu theo hớng tác động từ thanh góp vào đờng dây tại nơi đặt rơ le khoảng cách) Các vùng phía trớc làm nhiệm vụ dự phòng cho nhau và cho bảo vệ đoạn liền kề

Thời gian giữa các vùng bảo vệ đợc chọn theo đặc tính thời gian hình bậc

Trang 19

Vùng I là vùng bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối, nên chỉ cần sự cố trong xảy

ra trong vùng này, bảo vệ sẽ tác động mà không cần phối hợp với các bảo vệ khác Khi xét đến sai số của các bộ phận khoảng cách, các biến dòng BI, các biến điện áp

làm rơ le tác động nhầm khi thực tế sự cố nằm ngoài vùng I Vì thế vùng I đợc chọn khoản 80%-85% chiều dài đờng dây đợc bảo vệ để tránh cắt nhầm Để bảo

vệ nốt 20% chiều dài còn lại, trong các rơ le khoảng cách có thêm bộ phận khởi

động để mở rộng vùng tác động Bộ phận khởi động không tác động cắt ngay mà sẽ

vẫn cha làm việc Quá trình mở rộng vùng tác động sẽ làm tăng ngỡng của bộ phận động lên 120% - 150% chiều dài đờng dây

làm việc vủa bảo vệ chính đặt ở các phần tử kề Tổng trở khởi động của vùng II sẽ bao trùm 20% chiều dài còn lại của đờng dây và phần đầu của đờng dây tiếp theo Tổng trở khởi động vùng II của bảo vệ đầu A cần đợc phối hợp với vùng I của bảo

vệ đầu B

Trang 20

lấy toàn bộ những đoạn này Tơng tự tổng trở khởi động vùng III đợc chọn phối hợp với vùng II của bảo vệ đặt tại đầu B và vùng I của bảo vệ đặt tại đầu C, làm dự phòng cho bảo vệ tai B và C

Nếu từ thanh cái cuối đờng dây có nhiều đờng dây ra, thì đờng dây có chiều dài ngắn nhất đợc chọn để phối hợp với tổng trở khởi động vùng II của

đờng dây đang xét, vùng khởi động thứ III của đờng dây này đợc chọn phối hợp với đờng dây dài nhất để làm bảo vệ dự phòng cho các đờng dây này

Hình 2

Trang 21

U̇, İ: Tơng ứng là điện áp, và dòng điện pha tại chỗ đặt bảo vệ

Trong trờng hợp bỏ qua sai số của máy biến dòng điện và máy biến điện áp

Sai số về áp đợc quyết định bởi độ chính xác của bản thân BU, cũng nh áp rơi trên các đầu dây nối Thờng dùng các BU có công suất khá lớn, sai số của chúng nằm trong phạm vi cho phép Tuy nhiên, nếu từ BU đến chỗ đặt bảo vệ có khoảng cách lớn thì thờng phải dùng các dây dẫn phụ tiết diện lớn để giảm tổn thất

điện áp trong chúng

Sai số BI là do mạch từ bị bão hòa, làm dòng thứ cấp giảm so với giá trị thực

tế, điều đó làm giảm chiều dài vùng bảo vệ

Khi xảy ra hiện tợng bão hòa máy biến dòng TI, dòng điện đo đợc phía thứ cấp có giá trị nhỏ hơn so với dòng sự cố thực tế, hình dáng dòng điện cũng bị biến dạng và có thêm các sóng hài Độ bão hòa dòng điện càng tăng, giá trị hiệu dụng dòng đo đợc càng giảm so với giá trị dòng sự cố, đồng thời hình dáng dòng điện tiến gần tới dạng xung nhọn

Trang 22

®iÖn trë hå quang t¹i chç ng¾n m¹ch): ¶n

m viÖc cña bé phËn kho¶ng c¸ch ®îc xÐt ®

B N

A

R qd NA

z A B

z A N D R

z A N'

JX

R A

le kho¶ng c¸ch

Trang 23

İlà giá trị dòng điện tại thanh cái B tới điểm ngắn mạch

Điện áp tại vị trí đặt bảo vệ khoảng cách đầu A:

U̇= İŻ+ İRđ

I '

2.3.3 Khảo sát ảKhảo sát ảnh hởngKhảo sát ảnh hởngnh hởng của h của h của hệ số phân ệ số phân ệ số phân bố dòng điệbố dòng điệbố dòng điện n

Tổng trở vùng II và vùng III của rơ le khoảng cách có thể chịu ảnh hởng của

hệ số phân bố dòng điện Do sự khác nhau giữa dòng điện chạy qua chỗ đặt rơ le và dòng điện trên nhánh bị sự cố

I > 1

1

K = I BN AB

Trang 24

Đối với sơ đồ trên hình 2.11 nguồn điện nối vào thanh cái B làm cho

Đối với sơ đồ đờng dây thứ 2, khi có đờng dây song song với đờng dây sự cố,

Nh vậy với hệ thống điện có cấu trúc phức tạp, hệ số phân bố dòng có thể thay đổi theo chế độ làm việc của lới điện Vì vậy vùng II và đặt biệt vùng III của bảo vệ khoảng cách chịu ảnh hởng mạnh của hệ số phân bố dòng

2.3.4

2.3.4 Dao động cDao động công suấDao động công suấông suất t t t t

Dao động điện là chế độ làm việc không bình thờng của hệ thống điện Khi xảy ra những biến động lớn về công suất trong hệ thống, các véctơ sức điện động có thể quay với tốc độ khác với tốc độ đồng bộ gây nên hiện tợng dao động của dòng

điện và điện áp trong hệ thống, hiện tợng này gọi là dao động điện Khi xảy ra dao

gần tâm dao động khi góc lệch pha giữa hai sức điện động của hai hệ thống đầu

Trang 25

đờng dây δ = 180 dòng İ có thể tăng cao hơn dòng ngắn mạch, còn điện áp U̇

cảm nhận nh có ngắn mạch trên đờng dây

Xét hệ thống điện nh hình 2.12 Sau khi bảo vệ cắt đờng dây bị ngắn mạch

ra khỏi hệ thống và xảy ra quá trình dao động điện

I L

A RR ơơơơơllllleeeee B

Hình 2

Dòng điện chạy trong mạch:

Điện áp tại vị trí x bất kỳ nhìn từ A với:

Từ hình 2.12, 2.13 ta thấy điện áp trên đờng dây khi có dao động điện cũng

có xung động Mức độ dao động của điện áp tùy thuộc vào vị trí của điểm quan sát trên đờng dây Càng gần tâm dao động, mức xung động càng lớn Tại tâm dao

Khi xảy ra dao động hoặc làm việc không đồng bộ các bộ phận định hớng công suất ở hai đầu A, B có thể tác động nhầm

Trang 27

Bảo vệ khoảng cách có thể phản ứng sai khi có dao động công suất, đặc biệt

bảo vệ tăng cao đạt giá trị có thể lớn hơn dòng ngắn mạch, còn điện áp có thể giảm xuống rất thấp, bảo vệ có thể cảm nhận nh có sự cố ngắn mạch tại gần chỗ đặt bảo

vệ và tác động cắt đờng dây

Để phát hiện dao động và ngăn không cho bảo vệ khoảng cách tác động nhầm ngời ta dùng phơng pháp khóa bảo vệ chống dao động Có thể căn cứ vào tốc độ biến thiên tổng trở đo đợc Khi có dao động điện dòng và áp tại chỗ đặt bảo

thiên rất lớn, còn khi dao động điện các giá trị này biến thiên hữu hạn

Trang 28

LUậN V N cao học Ă

26

1 2 3 4

động điện (hình 2.16) Khi ngắn mạch tổng trở sự cố lọt ngay vào vùng tác động của

Trang 29

Chơng III

-Chơng III -

Máy biến dòng điện (T

điện áp cao xuống dòn

cung cấp cho mạch đo

giữa giá trị hiệu dụng

dòng điện Đờng con

biểu diễn trên trục đồ t

xây dựng mô

xây dựng mô hình máy biến hình máy biến

TI) là thiết bị điện dùng để biến đổi dòng

ng điện có trị số tiêu chuẩn 5A hoặc 1Alờng, điều khiển và bảo vệ

liệu thí nghiệm máy biến dòng tại hiện triên dòng, để mô phỏng lại máy biến dòn

ây dựng đờng cong từ hóa của lõi thép má

g này ta sẽ xây dựng mô hình mô phỏng

đặc tính kích thích của máy biến dòng trmô hình máy biến dòng bão hòa đợc dựaRelaying Committee [5]

ạc

ạch điện th điện th điện thay thế và hay thế và hay thế và đờng conđờng conđờng cong kích tg kích thíchg kích thích

iện thay thế máy biến dòng gồm: Máy biế

ảm phi tuyến đặc trng bởi mối quan hệ

n dây, mối quan hệ giữa từ thông và dòng

::::: Mô hình mạch thay thế máy biến dòng đ

ch của máy biến dòng là đờng cong biểcủa điện áp kích thích và dòng điện kích

ng kích thích đợc thí nghiệm và cung cthị log-log

dòng dòng điện điện

điện có trị số lớn và

A, điện áp an toàn để

rờng cho ta đặc tính

ng trong môi trờng

áy biến dòng điện máy biến dòng điện rong thực tế Phơng

a trên hớng dẫn của

h của má

h của máy biếny biếny biến dòng dòng

ến dòng lý tởng nối giữa từ thông chính

g điện trong cuộn dây

điện [5]

ểu diễn mối quan hệ

h thích của máy biến cấp bởi nhà sản xuất

Trang 30

tại vị trí mà đờng con

Trong môi trờng MA

tuy nhiên điện kháng

hòa (Vs) tại điểm điện

của máy biến dòng 10

mức thì sai số của biến

22222::::: Đờng cong kích thích máy biến dòng

an tâm tới vị trí gãy của đờng cong kích

g 10% dòng điện kích thích tăng 50% hoặ

ng từ hóa trên đồ thị log-log nghiêng góc 4ATLAB/SIMULINK mô hình máy biến dònphi tuyến đợc đặc trng bởi đờng co

à dòng điện từ hóa) Đờng cong từ hóa c thời của máy biến điện áp đối với 1 kíchbiến dòng điện cần xây dựng đờng cong

ó

dựndựng mô hình g mô hình g mô hình máy biến máy biến máy biến dòng đidòng đidòng điệnệnện ờng

ờngờngờng cong kích cong kích thích má cong kích thích máy biến dò thích máy biến dòy biến dòngngng tính kích thích của máy biến dòng ta quan

n dòng điện kích thích là 10A Giá trị 10A0P20 loại đầu ra là 5A, theo đó tại dòng đi

n dòng là 10%

c tính kích thích ta quan tâm tới độ dốc (

thí nghiệm thuộc vùng bão hòa của máy bhích, tuyến tính hóa các đoạn thẳng khác

g y=a*x+b: a = 1/S Lấy trung bình độ d

i với giá trị Vs đợc xác định tại Ie = 10A

h thích xác định Để

g từ hóa của lõi thép

n tâm tới điện áp bão

A tính theo tiêu chuẩn iện 20 lần dòng định

1/s) của đặc tính khi

biến dòng trên đồ thị nhau, ta xác định độ dốc ta xác định đợc

Trang 31

ặc tính đơn giản hóa của đờng cong kíchcủa

của lõi thép lõi thép máy biế lõi thép máy biếmáy biến dòng điệnn dòng điện n dòng điệndốc 1/s trên hình 3.3 là trên đồ thị log-lo

hích khi đã đơn giản hóa nh sau:

i e

Trang 32

Để đảm bảo tính đối x

e i

Dạng của đờng cong

n thiết xây dựng đặc tính giữa t ừ thông liê

ức thời (ie) Có thể giả thiết mối quan hệ

ố của đặc tính ủa đặc tính ủa đặc tính từ hóatừ hóatừ hóa lõi thép má lõi thép má lõi thép máy biến dòy biến dò

c tính từ hòa lõi thép máy biến dòng điệtrị của hệ số A

ữa từ thông liên kết (λ) và điện áp kích th

bỏ qua điện trở không đáng kể của cuộn

2 )

S e S

(3.8)

Trang 33

Giá trị hiệu dụng đợc

1

dt i

I

I RP

S s

V

S e

2

)(sin21)

(sin

dt t I

dt t

S pk

S

ên độ và giá trị hiệu dụng của sóng dạng s

o sánh giữa biên độ và giá trị hiệu dụng củkích thích sinh ra dạng không sin giá trị c

ức 3.8 ta có:

RP

V A

S e e

h nh sau

(3.10)

in và không sin [5]

ủa điện áp kích thích của RP càng nhỏ khi

(3.11)

(3.12)

Trang 34

RP V

2

10)

3.3.1 Th«ng sè mTh«ng sè m¸y biÕn Th«ng sè m¸y biÕn ¸y biÕn dßng tõ thÝdßng tõ thÝdßng tõ thÝ nghiÖm nghiÖm nghiÖm

M¸y biÕn dßng ®îc m« pháng cã th«ng sè 400/5 lo¹i 10P20, víi kÕt qu¶ thÝ nghiÖm nh sau:

H×nh 3

Dßng ®iÖn (A) ®iÖn (A) ®iÖn (A) 0.973628 0.776482 0.556137 0.365911 0.218645 0.115213 0.052124 0.022915

§iÖn ¸p (

§iÖn ¸p (V) V) 546 527.87 509.53 491.08 472.48 453.94 435.39 416.77 Dßng

Dßng ®iÖn (A) ®iÖn (A) ®iÖn (A) 0.013441 0.010407 0.009015 0.008202 0.007701 0.0073 0.006951 0.006648

§iÖn ¸p (

§iÖn ¸p (V) V) 398.14 379.59 360.99 342.36 323.81 305.16 286.56 267.95 Dßng

Dßng ®iÖn (A) ®iÖn (A) 0.006377 0.006102 0.005818 0.005547 0.005294 0.005021 0.004719 0.004419

§iÖn ¸p (

§iÖn ¸p (V) V) 249.38 230.77 212.14 193.53 174.95 156.33 137.69 119.1 Dßng

Dßng ®iÖn (A) ®iÖn (A) ®iÖn (A) 0.004141 0.003882 0.003623 0.003371 0.003125 0.002877 0.002618 0.002351

Trang 35

dt t

1655

*2

).100(10

Chơng trình tính toán tham số mô phỏng của máy biến dòng điện dựa trên đặc tính

từ hóa thí nghiệm đợc trình bày trong phụ lục

Trang 36

I

L Z

4.1.1 Ngắn mạcgắn mạch một phagắn mạch một phah một pha chạm đất chạm đất ()

M

O

Trang 37

Điện áp: V̇ = V̇+ V̇+ V̇ = mŻ İ+ mŻ İ+ mŻ İ(4.1) Trong đó:

Ta có dòng điện tại điểm ngắn mạch:

4.1.2 Ngắn mạcgắn mạch hai phagắn mạch hai phah hai pha ()

Trang 38

H×nh 4.

XÐt m¹ch vßng gi÷a hai pha sù cè B - C:

V̇− V̇ = V̇ − V̇ + İ − İ R(4.4)

Trang 39

Tơng tự trờn hợp ngắn mạch hai pha, ngoài mạch B - C nh đã xét ở trên ta xét thêm vòng sự cố A - B, A - C ta cũng có kết quả tơng tự:

4.1.4 N

4.1.4 Ngắn mạcgắn mạch hai phagắn mạch hai phah hai pha chạm đất chạm đất (.)

Xét mạch vòng giữa pha B - pha C

Trang 40

R F R Fd

K

Hình 4

4.1.5

4.1.5 Cấu hình dCấu hình dòng điệnCấu hình dòng điện và điện áòng điện và điện á và điện áp tính toáp tính toáp tính toán trn trong rơ le kn trong rơ le kong rơ le khoảng cách.hoảng cách.hoảng cách

Tổng hợp các biểu thức: (4.3), (4.5), (4.6), (4.7), (4.8) đối với mọi dạng ngắn mạch ta đều có:

V̇ = mŻ İ + İ R(4.9)

Khi hệ thống chỉ có một nguồn, điện trở sự cố bằng không, ta có thể tính toán tổng trở sự cố nh bảng 4.1 (hệ số k là không đổi đối với 1 đờng dây xác định)

Ngày đăng: 22/01/2024, 16:49

w