Tính toán bảo vệ dòng điện cắt nhanh, bảo vệ dòng điện cực đại và bảo vệ dòng điện thứ tự không cho đường dây cung cấp điện l1 và l2

Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thống điện cần có các thiết bị phát ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra các phần

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

Giảng viên hướng dẫn: ThS.NGÔ THỊ NGỌC ANH

Nghành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi, Bùi Mạnh Hiếu, cam đoan những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS Ngô Thị Ngọc Anh Các số liệu và kết quả trong đồ án là trung thực và chưa được công bố trong các công trình khác Các tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian và nơi công bố Nếu không đúng như đã nêu trên, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về đồ án của mình

Hà Nội, ngày 13 tháng 04 năm 2023

Người cam đoan (Ký và ghi rõ họ tên)

Long Hoàng Công Long

ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE

Họ và tên sinh viên : Bùi Mạnh Hiếu Mã sinh viên : 20810160527

Lớp : D15TDHHD2 Hệ đào tạo : Chính quy

Ngành : Công nghệ KT điện, điện tử Chuyên ngành: Tự động hoá hệ

thống điện Tên đồ án: Tính toán bảo vệ dòng điện cắt nhanh, bảo vệ dòng điện cực đại và bảo vệ dòng

điện thứ tự không cho đường dây cung cấp điện L1 và L2

Uđm = 115/24 kV

1) Nhiệm vụ và các yêu cầu đối với bảo vệ rơle

2) Các nguyên lý của các bảo vệ đã học

3) Lựa chọn phương thức bảo vệ cho máy biến áp và đường dây L1 và L2

II.2 Phần tính toán: Tính toán bảo vệ cho đường dây L1 và L2

1) Tính toán lựa chọn các thông số của BI phạm vi bảo vệ ĐZ 22kV

2) Tính toán ngắn mạch phục vụ lựa chọn thông số cài đặt và kiểm tra độ nhạy của các bảo vệ

1 &2

3) Tính toán thông số cài đặt các chức năng BVQD của BV1&2

4) Khảo sát vùng tác động chức năng BVQD cắt nhanh (50;50N)của BV 1&2 (Đúng tỉ lệ).5) Kiểm tra độ nhạy của các chức năng BV1&BV2

Ngày giao đề tài:……… Hà Nội, ngày … tháng … năm 20

Ngày nộp quyển:……… GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngô Thị Ngọc Anh

LỜI CẢM ƠN

Ngày nay, cùng với sự phát triển của thời đại, điều kiện sống của con người cũng ngày

càng được cải thiện, các nhu cầu thiết yếu hàng ngày cũng vì thế mà không ngừng tăng lên, điện năng cũng là một trong số những nhu cầu thiết yếu đó Nếu như ngược trở lại vào khoảng 30 năm về trước, điện vẫn còn là một khái niệm mới mẻ với bà con ở vùng sâu, vùng xa, thì nay điện đã được truyền tới khắp các bản làng, được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ… Chính vì thế, để đảm bảo cung cấp điện một cách an toàn, liên tục và chất lượng thì hệ thống bảo vệ rơle là không thể thiếu trong mỗi hệ thống điện Tuynhiên trong quá trình vận hành không thể tránh khỏi các sự cố, các chế độ làm việc khôngbình thường của mạng điện và thiết bị điện, các sự cố này phần lớn đều dẫn tới việc làm tăng dòng điện và giảm điện áp Điều này sẽ gây những hậu quả xấu nếu không được khắc phục kịp thời Do đó, việc hiểu biết về những hư hỏng và hiện tượng không bình thường có thể xảy ra trong hệ thống điện cùng với những phương pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát hiện đúng, nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, cảnh báo và

xử lý khắc phục chế độ không bình thường là kiến thức không thể thiếu của mỗi kỹ sư điện

Bảo vệ rơle là một dạng cơ bản của tự động hóa Bảo vệ rơle thực hiện việc kiểm tra, giám sát liên tục các trạng thái, các chế độ làm việc của tất cả các phần tử trong hệ thống điện, để nếu xảy ra vấn đề gì sẽ có những phản ứng phù hợp Trong phạm vi đồ án: “Tính toán bảo vệ dòng điện cắt nhanh, bảo vệ dòng điện cực đại và bảo vệ dòng điện thứ tự không cho đường dây cung cấp điện L1 và L2” trình bày về cách tính toán, cài đặt và khảo sát vùng tác động, độ nhạy của hai bảo vệ rơle cơ bản quan trọng

Với kiến thức còn hạn chế, chưa được thực tế nhiều nên đồ án môn học bảo vệ rơle này không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự quan tâm, chỉ bảo của thầy cô giúp

em hoàn thiện bản đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 13 tháng 04 năm 2023

Sinh viên

TT Nội dung Ý kiến nhận xét, đánh giá

1 Đồ án thực hiện đầy đủ các nội

dung giao

2

Các kết quả tính toán, nội dung

trong báo cáo chính xác, hợp lý

3 Hình thức trình bày của báo cáo

4 Tổng điểm

Các ý kiến khác:

Hà Nội, ngày tháng năm

Giáo viên chấm 1 Giáo viên chấm 2 MỤC LỤC PHẦN 1 PHẦN LÝ THUYẾT 11

CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU BẢO VỆ RƠLE 11

1.1 Nhiệm vụ của bảo vệ rơle 11

1.2 Các yêu cầu đối với bảo vệ rơle 11

CHƯƠNG 2: CÁC NGUYÊN TẮC BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG 13

ĐIỆN 13

2.1 Bảo vệ quá dòng điện 13

2.2 Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất bé 13

2.3 Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất lớn 13

2.4 Bảo vệ so lệch dòng điện 14

2.5 Bảo vệ khoảng cách 14

2.6 Bảo vệ dòng điện có hướng 14

CHƯƠNG 3: NHIỆM VỤ, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG VÀ VÙNG TÁC ĐỘNG CỦA TỪNG BẢO VỆ ĐẶT CHO ĐƯỜNG DÂY 15

3.1 Bảo vệ quá dòng có thời gian 15

3.2 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh 18

3.3 Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất lớn 19

3.4 Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất bé 20

3.5 Bảo vệ so lệch dòng điện 21

3.6 Bảo vệ khoảng cách 22

PHẦN 2 PHẦN TÍNH TOÁN 23

CHƯƠNG 1: CHỌN CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN 23

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ LỰA CHỌN THÔNG SỐ CÀI ĐẶT VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA CÁC BẢO VỆ 1 &2 25

2.1 Mục đích và yêu cầu của việc tính toán ngắn mạch 25

2.2 Các giả thiết khi tính toán ngắn mạch 25

2.3 Tính toán ngắn mạch 26

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ SỬ DỤNG CHO ĐƯỜNG DÂY 41

4.1 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50 - I≫) 41

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.3: Tổng giá trị điện kháng thứ tự thuận nghịch, không của mạng điện ở chế độ cực

đại……….33

Bảng 4.3.1: Bảng chọn thời gian làm việc của bảo vệ 51 trên đường dây D2……….45

Bảng 4.3.2: Bảng chọn thời gian làm việc của bảo vệ 51 trên đường dây D1……….46

Bảng 4.3.3: Bảng chọn thời gian làm việc của bảo vệ 51 trên đường dây L……… 47

Bảng 4.4.4: Bảng chọn thời gian làm việc của bảo vệ 51 trên đường dây L1……….48

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 3.1: Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng trong lưới điện hình tia cho trường hợp đặc tuyến phụ thuộc và đặc tính độc

lập……… 18

Hình 3.2: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây một nguồn cung cấp……… 20

Hình 2.3.1: Vị trí các điểm ngắn mạch………

28 Hình 2.3.2: Giá trị điện kháng tại các điểm ngắn mạch……… 32

Hình 4.3.1: Đặc tính thời gian của bảo vệ 51 trong chế độ làm việc cực đại……… 47

Hình 4.3.2: Đặc tính thời gian của bảo vệ 51 trong chế độ làm việc cực tiểu……….48

Hình 4.4: Đặc tính thời gian của bảo vệ 51N……….50

Hình 4.5: Vùng bảo vệ của BV quá dòng cắt nhanh cho đường dây L1và L2……… 51

PHẦN 1 PHẦN LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU BẢO VỆ RƠLE

1.1 Nhiệm vụ của bảo vệ rơle

Khi thiết kế hoặc vận hành bất kì 1 hệ thống điện nào cũng phải kể đến các khả năng phát sinh các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy

Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện Hậu quả của ngắn mạch là:

- Làm giảm thấp điện áp ở phần lớn của hệ thống điện - Phá hủy các phần tử sự cố bằng tialửa điện

- Phá hủy các phần tủ có dòng điện ngắn mạch chạy qua do tác dụng của nhiệt và cơ

- Phá vỡ sự ổn định của hệ thống

Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc không bình thường như là quá tải Khi quá tải, dòng điện tăng cao làm nhiệt độ của các phần dẫn điện vượt quá giới hạn cho phép, làm cho cách điện của chúng bị già cỗi và đôi khi bị phá hỏng

Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thống điện cần có các thiết bị phát ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra các phần tử bị hư hỏng và cắt nó ra khỏi hệ thống điện Thiết bị này được thực hiện nhờ các khí

cụ tự động gọi là rơ le Thiết bị bảo vệ thực hiện nhờ những rơ le gọi là thiết bị bảo vệ rơ le Như vậy, nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ rơ le là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện Ngoài ra, còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thườngcủa các phần tử trong hệ thống điện Tùy mức độ mà bảo vệ rơ le có thể tác động hoặc báo tínhiệu đi cắt máy cắt

Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động của thiết bị bảo vệ

rơ le Tuy nhiên trong một số trường hợp để thực hiện yêu cầu tác động nhanh thì không thể thỏa mãn yêu cầu chọn lọc Hai yêu cầu này đôi khi mâu thuẫn nhau, vì vậy tùy điều kiện cụ thể cần xem xét kỹ càng hơn về 2 yêu cầu này

• Tính chọn lọc: là khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự

cố ra khỏi hệ thống Theo nguyên lý làm việc có thể phân ra:

+ Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: là những bảo vệ chỉ làm việc khi có sự cố xảy ra trong một phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận

+ Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối: ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được bảo vệ còn có thể thực hiện chức năng dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận

• Độ nhạy: Độ nhạy đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo

vệ, nó được biểu diễn bằng hệ số độ nhạy kn

Yêu cầu: kn ≥ 2: đối với bảo vệ chính

k n ≥1,5: đối với bảo vệ dự phòng

• Độ tin cậy: là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn

+ Độ tin cậy tác động: là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ

+ Độ tin cậy không tác động: là khả năng tránh làm việc nhầm ở chế độ vận hành bình thường hoặc sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được quy định

• Tính kinh tế: Đối với lưới điện trung, hạ áp vì số lượng các phần tử cần được bảo vệ

rất lớn, yêu cầu đối với thiết bị không cao bằng thiết bị bảo vệ ở cá nhà máy điện lớn hoặc

lưới truyền tải cao áp và siêu cao áp do vậy cần chú ý tới tính kinh tế trong lựa chọn thiết bịbảo vệ sao cho có thể đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật với chi phí nhỏ nhất

CHƯƠNG 2: CÁC NGUYÊN TẮC BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG

ĐIỆN 2.1 Bảo vệ quá dòng điện

Bảo vệ quá dòng điện là loại bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bảo vệvượt quá một giá trị định trước Theo nguyên tắc đảm bảo tính chọn lọc chia thành 2 loại:

- Bảo vệ dòng điện cực đại

- Bảo vệ dòng điện cắt nhanh

+ Bảo vệ dòng điện cực đại: là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn thời

gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp, bảo vệ càng gần nguồn cung cấp thì thời gian tác động càng lớn

+ Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn

giá trị dòng điện tác động lớn hơn giá trị dòng điện ngắn mạch ngoài max

2.2 Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất bé

Thực chất là bảo vệ quá dòng sử dụng bộ lọc thứ tự không để lấy thành phần thứ tự không

của dòng 3 pha Khi có ngắn mạch 1 pha chạm đất sẽ xuất hiện dòng thứ tự không vào rơ le Nếu dòng này lớn hơn giá trị đặt của rơ le thì sẽ tác động cắt máy cắt

2.3 Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất lớn

Bảo vệ này lấy dòng điện làm việc vào rơ le là dòng tổng của 3 BI đặt ở 3 pha Khi có ngắn mạch 1 pha dòng vào rơ le bao gồm 3 lần thành phần dòng thứ tự không và thành phần dòng không cân bằng Người ta chọn dòng khởi động của rơ le lớn hơn dòng không cân bằng tính toán nhân với 1 hệ số kat nào đó Nên khi có ngắn mạch 1 pha chạm đất thì dòng vào rơ lelớn hơn dòng khởi động và bảo vệ tác động cắt máy cắt Khi xảy ra các loại ngắn mạch khác thì thành phần 3 I0 không tồn tại và rơ le không tác động

2.4 Bảo vệ so lệch dòng điện

Bảo vệ so lệch dòng điện là loại bảo vệ làm việc theo nguyên tắc so sánh trực tiếp biên

độ dòng điện ở hai đầu phần tử được bảo vệ Nếu sự sai lệch vượt quá trị số cho trước thì bảo

vệ sẽ tác động

2.6 Bảo vệ dòng điện có hướng

- Là loại bảo vệ làm việc theo giá trị dòng điện tại chỗ nối rơ le và góc pha giữa dòng điện ấyvơi điện áp trên thanh góp có đặt bảo vệ cung cấp cho rơ le Bảo vệ sẽ tác động khi dòng điệnvào rơ le vượt quá giá trị chỉnh định trước và góc pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch trênđường dây được bảo vệ

→ Từ đó, thấy rằng bảo vệ dòng điện có hướng chính là bảo vệ dòng điện cực đại cộng thêm

bộ phận làm việc theo góc lệch pha giữa dòng điện và áp vào rơ le

CHƯƠNG 3: NHIỆM VỤ, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG VÀ VÙNG TÁC ĐỘNG CỦA TỪNG BẢO VỆ ĐẶT CHO ĐƯỜNG DÂY

Đường dây cần bảo vệ là đường dây 110kV, là đường dây cao áp, để bảo vệ ta dùng các loại bảo vệ:

- Quá dòng điện cắt nhanh hoặc quá thời gian

- Quá dòng điện có hướng

- So lệch dùng cấp thứ cấp chuyên dùng - Khoảng cách

Trong nhiệm vụ thiết kế bảo vệ của đồ án ta xét bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh và quá dòng điện có thời gian

3.1 Bảo vệ quá dòng có thời gian

- Nhiêm vụ: Dùng để bảo vệ cho các lưới hở có 1 nguồn cung cấp, chống ngắn mạch

giữa các pha

- Sơ đồ nguyên lý làm việc: Chia làm 2 loại

+ Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian độc lập

- Đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp.Bảo vệ gần nguồn có thời gian làm việc chậm nhất

Giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ IKĐ trong trường hợp này được xác định bởi:

I KĐ RL = Kat Kmm Ktv ∋

¿ ¿ Ilvmax

Trong đó:

Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất

kat: hệ số an toàn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm khi có ngắn mạch

ngoài do sai số khi tính dòng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% của BI và 20% do tổng trở nguồn bị biến động) kmm: hệ số mở máy, có thể lấy Kmm= (1.5 ÷ 2,5)

ktv: hệ số trở về của chức năng bảo vệ quá dòng, có thể lấy trong khoảng (0,85 ÷ 0,95)

Sở dĩ phải sử dụng hệ số Ktv ở đây xuất phát từ yêu cầu đảm bảo sự làm việc ổn định của bảo

vệ khi có các nhiễu loạn ngắn (hiện tượng tự mở máy của các động cơ sau khi TĐL đóng thành công) trong hệ thống mà bảo vệ không được tác động

Phối hợp các bảo vệ theo thời gian:

Đây là phương pháp phổ biến nhất thường được đề cập trong các tài liệu bảo vệ rơle hiện hành Nguyên tắc phối hợp này là nguyên tắc bậc thang, nghĩa là chọn thời gian của bảo

vệ sao cho lớn hơn một khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động lớn nhất của cấpt so với thời gian tác động lớn nhất của cấpbảo vệ liền kề trước nó (tính từ phía phụ tải về nguồn)

tn = t(n-1)max + ∆ t

Trong đó:

tn: thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét

t(n-1) max: thời gian tác động cực đại của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước nó (thứ n)

Δt so với thời gian tác động lớn nhất của cấpt: bậc chọn lọc về thời gian

+ Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian phụ thuộc

Bảo vệ quá dòng có đặc tuyến thời gian độc lập trong nhiều trường hợp khó thực hiện được khả năng phối hợp với các bảo vệ liền kề mà vẫn đảm bảo được tính tác động nhanh của bảo

vệ Một trong những phương pháp khắc phục là người ta sử dụng bảo vệ quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc Hiện nay các phương thức tính toán chỉnh định rơle quá dòng số với đặc tính thời gian phụ thuộc do đa dạng về chủng loại và tiêu chuẩn nên trên thực tế vẫn chưa được thống nhất về mặt lý thuyết điều này gây khó khăn cho việc thẩm kế và kiểm định các giá trị đặt

Hình 3.1: Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng trong lưới điện hình tia

cho trường hợp đặc tuyến phụ thuộc và đặc tính độc lập

Rơle quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc được sử dụng cho các đường dây có dòng sự cố biến thiên mạnh khi thay đổi vị trí ngắn mạch Trong trường hợp này nếu sử dụng đặc tuyến độc lập thì nhiều khi không đảm bảo các điều kiện kỹ thuật: thời gian cắt sự cố, ổn định của hệ thống Hiện nay người ta có xu hướng áp dụng chức năng bảo vệ quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc như một bảo vệ thông thường thay thế cho các rơle có đặc tuyến độc lập

Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian được tính theo công thức:

Ikđ-51 = k Ilvmax Trong đó:

k – hệ số chỉnh định (k=1,6)

Thời gian bảo vệ được chọn theo công thức:

t = I 0,02∗−10,14 Tp ; t = I∗−113,5 Tp ,S

+ Vùng tác động:

Vùng tác động của rơ le bảo vệ quá dòng có thời gian là toàn bộ phần đường dây tính từ vị tríđặt bảo vệ về phía tải Bảo vệ đặt gần nguồn có khả năng làm dự phòng cho bảo vệ đặt phía sau với thời gian cắt sự cố chậm hơn 1 cấp thời gian là Δt so với thời gian tác động lớn nhất của cấpt

3.2 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh

Đối với bảo vệ quá dòng thông thường càng gần nguồn thời gian cắt ngắn mạch càng lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn thường thì mức độ nguy hiểm cao hơn và cần loại trừ càng nhanh càng tốt Để bảo vệ các đường dây trong trường hợp này người ta dùng bảo vệquá dòng cắt nhanh (50), bảo vệ cắt nhanh có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kì với một nguồn hay nhiều nguồn cung cấp Ưu điểm của nó là có thể cách ly nhanh

sự cố với công suất ngắn mạch lớn ở gần nguồn Tuy nhiên vùng bảo vệ không bao trùm được hoàn toàn đường dây cần bảo vệ, đây chính là nhược điểm lớn nhất của loại bảo vệ này

Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt của bảo vệ quá dòng cắt nhanh phải được chọn sao cho lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại (ở đây là dòng ngắn mạch 3 pha trực tiếp) đi qua chỗ đặt rơle khi có ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ Sau đây chúng ta sẽ đi tính toán giá trị đặt của bảo vệ cho mạng điện trong đồ án

Đối với mạng điện hình tia một nguồn cung cấp giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ đặt tại thanh góp A được xác định theo công thức:

Ikđ = kat INngmax Trong đó:

kat: hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng của các sai số do tính toán ngắn mạch,

do cấu tạo của rơle, thành phần không chu kì trong dòng ngắn mạch và của các biến dòng

Ưu điểm: Làm việc 0 giây đối với ngắn mạch gần thanh góp

Nhược điểm:

• Chỉ bảo vệ được 1 phần đường dây 70 – 80%

• Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch và chế

độ làm việc hệ thống Chính vì vậy bảo vệ quá dòng cắt nhanh không thể là bảo vệ chính của

1 phần tử nào đó mà chỉ có thể kết hợp với bảo vệ khác

Hình 3.2: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây một nguồn cung cấp

3.3 Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất lớn

Những mạng có dòng chạm đất lớn là những mạng có trung tính nối đất trực tiếp Những

mạng này đòi hỏi bảo vệ phải tác động cắt máy cắt khi có ngắn mạch 1 pha

- Sơ đồ nguyên lý:

Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ được trình bày như hình vẽ sau:

Ta thấy bảo vệ dùng ba biến dòng đặt ở 3 pha làm đầu vào cho 1 rơ le

Sơ đồ chỉ làm việc khi xảy ra ngắn mạch 1 pha Còn khi ngắn mạch giữa các pha thì bảo vệ không tác động do thành phần 3 I0 bằng 0

Vì giá trị dòng chạm đất bé nên những bảo vệ nối pha rơ le toàn phần không thể làm việc với những dòng chạm đất nhỏ như vậy Nên thực tế người ta phải dùng các bộ lọc thành phần thú tự không như hình vẽ sau:

Ở điều kiện bình thường, ta có: IA + IB + IC = 0, từ thông trong lõi thép bằng 0 và mạch thứ cấp không có dòng điện nên I2 = 0, rơ le không làm viêc

Khi xảy ra chạm đất, có thành phần 3I0 chạy vào rơ le nên rơ le tác động

3.5 Bảo vệ so lệch dòng điện

-Nhiệm vụ: làm bảo vệ chính cho các đường dây, đặc biệt là các đường dây quan trọng, làm

nhiệm vụ chống ngắn mạch

- Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Sơ đồ nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch dòng điện có dạng như sau:

Dòng vào rơ le:

IR = 0 (trường hợp lý tưởng) Rơ le không tác động

Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ N2 Ta có: IS1≠ IS2, nên IT1 ≠IT2, nên IR = IT1 – IT2

≠0 Nếu |IR| > IKĐ thì rơ le không tác động

- Dòng khởi động:

Để bảo vệ so lệch làm việc đúng ta phải chỉnh định dòng khởi động của bảo vệ lớn hơndòng không cân bằng lớn nhất khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ Tức là:

IKđ = k Ikcbttmax

kđn = 1 khi các BI khác nhau nhiều nhất, 1 bộ có sai số, 1 bộ không

kkck: hệ số kể đến thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch ngoài

INMNmax: thành phần chu kì của dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất

fimax = 0,1: sai số cực đại cho phép của BI làm việc trong tình trạng ổn định

- Vùng tác động:

Bảo vệ so lệch có vùng tác động được giới hạn bởi vị trí đặt của 2 tổ BI ở đầu và cuối đường dây được bảo vệ, là loại bảo vệ có tính chất tác động chọn lọc tuyệt đối, không có khả năng làm dự phòng cho các bảo vệ khác

3.6 Bảo vệ khoảng cách

- Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Trong trường hợp chung, bảo vệ khoảng cách có các bộ phận chính sau:

- Bộ phận khởi động: có nhiệm vụ khởi động bảo vệ vào thời điểm phát sinh sự cố, kết hợp

với các bảo vệ khác làm bậc bảo vệ cuối cùng Bộ phận khởi động thường được thực hiện nhờ rơ le dòng cực đại hoặc rơ le tổng trở cực tiểu

- Bộ phận khoảng cách: đo khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến điểm hư hỏng, thực hiện nhờ

- Bộ phận định hướng công suất: để tránh bảo vệ tác động nhầm khi hướng công suất ngắn

mạch từ đường dây được bảo vệ đi vào thanh góp của trạm, được thực hiện bằng các rơ le định hướng công suất riêng biệt hoặc kết hợp trong bộ phận khởi động và khoảng cách

PHẦN 2 PHẦN TÍNH TOÁN

CHƯƠNG 1: CHỌN CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN

Chọn tỷ số biến đổi của các BI: Chọn tỷ số biến đổi của máy biến dòng điện BI1, BI2 và BI3 dùng cho bảo vệ đường dây L1, L2 Dòng điện sơ cấp danh định của BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị lớn Dòng thứ cấp lấy bằng 5A

Tỷ số biến đổi của máy biến dòng BI: ni=I ddBI ITdd

+ Chọn IddBI ≥ Ilvmax= Icb: dòng điện làm việc lớn nhất đi qua BI

Tỷ số của máy biến dòng điện: ni= IddBI ITdd với Itdd = 1A

Dòng điện sơ cấp danh định của BI1 là: I1= 204,113A

Tỷ số biến dòng n2=IddBI 2 ITdd =1505

Dòng điện sơ cấp danh định của BI3 là: I3= 87,477A

Tỷ số biến dòng n3=IddBI 3 ITdd =505 (100/5)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ LỰA CHỌN THÔNG SỐ

CÀI ĐẶT VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA CÁC BẢO VỆ 1 &2

2.1 Mục đích và yêu cầu của việc tính toán ngắn mạch

a, Mục đích

- Lựa chọn các trang thiết bị điện phù hợp, chịu được dòng ngắn mạch trong thời gian tồn tại

sự cố

- Tính toán, hiệu chỉnh thiết bị bảo vệ rơle, tự động cắt phần tử sự cố ra khỏi HTĐ

- Lựa chọn sơ đồ thích hợp, lựa chọn các thiết bị như kháng điện, máy biến áp nhiều cuộn dây….để hạn chế dòng điện ngắn mạch

b, Yêu cầu

Phải xác định được dòng điện ngắn mạch lớn nhất (I max ) để phục vụ cho việc chỉnh định rơle và dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhậy cho rơle đã chỉnh định Trong HTĐ ta xét các dạng ngắn mạch:

- Ngắn mạch 3 pha N (3)

- Ngắn mạch 2 pha N (2)

- Ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1)

- Ngắn mạch 1 pha N (1)

2.2 Các giả thiết khi tính toán ngắn mạch

- Các máy phát điện không có hiện tượng dao động công suất nghĩa là góc lệch pha giữa các vectơ sức điện động của máy phát là không thay đổi và xấp xỉ bằng không

- Tính toán thực tế cho thấy phụ tải hầu như không tham gia vào dòng ngắn mạch quá độ ban