d- Phụ tải: S1 = 2 + 0,4*m MVA, tS1= 0,3 s STT chẵn dùng đặc tính thời gian phụ thuộc rấtdốc STT lẻ dùng đặc tính thời gian phụ thuộc cực dốc3- Nội dung các phần thuyết minh và tính toá
NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU BẢO VỆ RƠLE
Nhiệm vụ của bảo vệ rơle
Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt những phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống, nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống, có thể ngăn chặn và hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự cố Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống nào cần phải kể đến khả năng phát sinh hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với phần tử trong hệ thống điện:
- Do các hiện tượng thiên nhiên như biến đổi thời tiết, giông bão, động đất, lũ lụt.
- Do máy móc, thiết bị bị hao mòn, già cỗi.
- Do các tai nạn ngẫu nhiên.
- Do nhầm lẫn trong thao tác của nhân viên vận hành.
Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống có thể ngăn chặn và hạn chế những hậu quả nghiêm trọng của sự cố
-Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm ngắn mạch có thể gây ra tác động nhiệt và các lực cơ học làm phá huỷ các phần tử bị ngắn mạch và các phần tử lân cận.
- Hồ quang tại chỗ ngắn mạch nếu để lâu có thể đốt cháy thiết bị và gây hoả hoạn.
-Ngắn mạch làm cho điện áp tại chỗ sự cố và khu vực lưới điện lân cận bị giảm thấp, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của hộ dùng điện.
- Nghiêm trọng nhất là gây mất ổn định và tan rã hệ thống điện.
Hậu quả của ngắn mạch là:
- Thụt thấp điện áp ở một phần lớn của hệ thống điện.
- Phá huỷ các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện.
- Phá huỷ các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ.
- Phá huỷ ổn định của hệ thống điện
Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc không bình thường Một trong những tình trạng làm việc không bình thường đó là quá tải Dòng điện quá tải làm tăng nhiệt độ các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép làm cách điện của chúng bị già cỗi hoặc đôi khi bị phá huỷ. Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thống điện cần có những thiết bị phát hiện sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện tại là các Rơle Ngày nay, khái niệm Rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện thoả mãn những yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với nhiệm vụ bảo vệ cho từng phần tử cụ thể cũng như toàn hệ thống điện Thiết bị bảo vệ được thực hiện nhờ những Rơle được gọi là thiết bị bảo vệRơle.
Như vậy nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ Rơle là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện Ngoài ra thiết bị bảo vệ Rơle còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện, tuỳ mức độ mà bảo vệ Rơle có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt máy cắt Những thiết bị bảo vệ Rơle phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường thực hiện tác động sau một thời gian duy trì nhất định (không cần phải có tính tác động nhanh như ở các thiết bị bảo vệ Rơle chống hư hỏng).
Yêu cầu của rơle bảo vệ
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 (ví dụ như bảo vệ so lệch dọc cho máy phát điện hoặc máy biến áp).
+ 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 sự cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ và được thể hiện bởi hệ số nhạy kn: min
Yêu cầu: k n =1,5 ÷2 đối với bảo vệ chính k n = 1,2÷1,5 đối với bảo vệ dự phòng k n >2 đối với bảo vệ so lệch
Càng cắt nhanh phần tư bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế được mức độ phá hoại các thiết bị , càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ tiêu thụ , giảm xác suất dẫn đên hư hỏng nặng hơn và càng nâng cao khả năng duy trì sự ổn định sự làm việc của các máy phát điện và toàn bộ HTĐ Tuy nhiên để đảm bảo được yêu cầu tác động nhanh thì lại không đáp ứng được yêu cầu về tính chọn lọc
+ Bảo vệ rơ le được gọi là tác động nhanh nếu thời gian tác động không vượt quá 50ms (2,5 chu kì của dòng điện tần số 50Hz). Bảo vệ rơ le được gọi là tác động tức thời nếu không thông qua khâu trễ (tạo thời gian) trong tác động rơ le.
+ Đối với lưới điện phân phối thường dùng các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối, bảo vệ chính thông thường có thời gian cắt sự cố khoảng (0,2 ÷ 1,5s), bảo vệ dự phòng khoảng (1,5 ÷ 2,0s). Độ tin cậy
+ Độ tin cậy đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng và 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.
Kinh tế Đối với các tràn thiết bị cao áp và siêu cao áp,chi phí để mua sắm và lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình,vì vậy thông thường giá cả thiết bị bảo vệ không phải là yếu tố quyết định trong lựa chọn chủng loại hoặc nhà cung cấp cho thiết bị bảo vệ.Lúc này bốn yếu tố kỹ thuật trên đóng vai trò quyết định,vì nếu không thỏa mãn các yêu cầu này sẽ dẫn đến hậu quả rất nghiêm trọng cho hệ thống điện. Đối với lưới trung, hạ áp vì số lượng phần tử cần được bảo vệ rất lớn,và yêu cầu bảo vệ đối với thiết bị không cao bằng các thiết bị cần bảo vệ ở các nhà máy điện lớn hoặc lưới truyền tải cao áp và siêu cao áp do vậy cần cân nhắc đến tính kinh tế trong chọn thiết bị bảo vệ sao cho đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật với chi phí thấp nhất.
LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ
Cơ sở lựa chọn phương thức bảo vệ
+ Theo cấu tạo, loại máy biến áp, công suất và điện áp
+ Theo chế độ vận hành, chế độ trung tính
+ Theo kinh nghiệm vận hành và các hư hỏng thường có của máy biến áp
Các dạng sự cố và chế độ làm việc bất thường
- Các vòng dây trong máy điện chạm chập nhau
+ Các chế độ làm việc bất thường
- Mất cân bằng công suất
- Dao động điện và mất ổn định của hệ thống
Đề xuất phương thức bảo vệ
2.3.1 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh
+ Bảo vệ dòng điện cắt nhanh là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng điện khởi động của bảo vệ lớn hơn trị số dòng điện mở máy lớn nhất đi qua chỗ đặt bảo vệ khi hư hỏng ở đầu phần tử tiếp theo.
+ Nhiệm vụ: cắt nhanh (tức thời hoặc cỡ 0,1s) phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống đảm bảo cho hệ thống an toàn và vẫn làm việc bình thường.
+ Nguyên lý làm việc: là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng điện khởi động của bảo vệ lớn hơn trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua chỗ đặt bảo vệ khi có hư hỏng ở phần tử tiếp theo.
+ Thông số khởi động: Dòng điện khởi động Ikđ50 = kat INngmax
- INngmax: Là dòng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ (thường là dòng N (3) ).
- kat: hệ số an toàn; xét tới ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ, việc tính toán không chính xác dòng ngắn mạch và sai số của rơle Thông thường kat= 1,2 ÷1,3
- Không kể đến ktv vì khi ngắn mạch ngoài bảo vệ không khởi động.
- Vùng tác động: không bao trùm toàn bộ chiều dài đường dây được bảo vệ và thay đổi theo dạng ngắn mạch, chế độ vận hành của hệ thống.
Hình 1 : Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh đường dây một nguồn cung cấp
2.3.2 Bảo vệ dòng điện có thời gian
+ Nhiệm vụ: loại bỏ phần tử bị sự cố sau thời gian t ra khỏi hệ thống nhằm loại bỏ dòng điện sự cố đảm bảo hệ thống làm việc bình thường và an toàn.
+ Nguyên lý làm việc: tính chọn lọc của bảo vệ quá dòng có thời gian được đảm bảo bằng nguyên tắc phân cấp thời gian tác động Bảo vệ càng gần nguồn cung cấp thì thời gian tác động càng lớn.
+ Dòng điện khởi động: Ikđ = k at k k mm tv Ilvmax
Trong đó : kmm = 2÷3 là hệ số mở máy
Ilvmax : dòng làm việc cực đại ktv = 0,85÷0,95 với rơle cơ; kv = 1 với rơle số
+ Thời gian làm việc của bảo vệ: có 2 đặc tính thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng có thời gian: Đặc tính độc lập và đặc tính phụ thuộc
Hình 2: Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng điện
+ Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính độc lập không phụ thuộc vào trị số dòng điện chạy qua bảo vệ, còn của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ(dòng càng lớn thì thời gian tác động càng nhỏ).+ Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính độc lập không phụ thuộc vào trị số dòng điện chạy qua bảo vệ, còn của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ(dòng càng lớn thì thời gian tác động càng nhỏ).
Hình 3: Bảo vệ quá dòng đặc tuyến thời gian phụ thuộc
- Đặc tính thời gian độc lập.
- Đặc tính thời gian phụ thuộc.
- Vùng tác động: toàn bộ đường dây.
2.3.3 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh thứ tự không
+ Nhiệm vụ: cắt nhanh (tức thời hay cỡ 0,1s) phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống đảm bảo cho hệ thống an toàn và vẫn làm việc bình thường.
+ Nguyên lý làm việc: tương tự như bảo vệ quá dòng cắt nhanh nhưng bảo vệ này hoạt động dựa trên trị số dòng thứ tự không của đường dây được bảo vệ Khi dòng này lớn hơn dòng khởi động của bảo vệ thì bảo vệ sẽ tác động.
Dòng điện khởi động: Ikđ50N = kat I0Nngmax
I0Nngmax: dòng ngắn mạch thứ tự không ngoài cực đại a Nguyên lý làm việc
+ Bộ phận đo khoảng cách làm việc như một Ohm kế ZR = U I R
Với ZR là tổng trở mà rơle đo được
UR là điện áp trên cực của rơle.
IR là dòng điện qua rơle.
Hình 4: Sơ đồ nguyên lý làm việc của bảo vệ khoảng cách
+ Dòng điện vào rơ le: IR = n I i
ni: tỷ số biến dòng của BI
+ Điện áp vào rơ le UR = N U
+ Xét chế độ vận hành bình thường
Z = ZD + Zpt = (RD + Rpt) + j(XD+Xpt)
Thông thường: XD >>RD -> arctan X R D
Rpt >>Xpt -> cosφ = 0,8 ÷ 1 + Khi có ngắn mạch trên đường dây tổng trở Z giảm xuống ZN
+ Ngưỡng khởi động của bảo vệ khoảng cách chọn theo điều kiện
+ Khi có ngắn mạch: Xét khi t=0 theo điều kiện tác động của rơle: ZN > Zkđ
+ Khi có ngắn mạch trên đầu phụ tải thì bảo vệ khoảng cách không được tác động: Zkđ < ZD b Đặc tính của bảo vệ khoảng cách
Trên thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phép đo khoảng cách, nên để bảo vệ khoảng cách tác động đúng ta phải mở rộng miền tác động của rơle khoảng cách, do đó đặc tính rất đa dạng:
+ Đặc tính MHO c Các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ khoảng cách
+ Sai số của BU và BI
+ Sai số của BU là fi%
+ Sai số của BI là fu%
+ Với bảo vệ khoảng cách: nZ = n n U
Trong đó: nZ là tỉ số biến của tổng trở, không cố định vì vậy ảnh hưởng đến phép đo của bảo vệ khoảng cách.
+ Ảnh hưởng của điện trở quá độ trong mạch vòng: Rqđ = Rhq + Rđ
- Rhq là điện trở của hồ quang ở chỗ bị ngắn mạch.
- Rđ là điện trở của đất và các thiết bị nối đất, được quy định cho từng cấp điện áp.
- Rqđ thường mang tính tác dụng làm tăng thành phần điện trở của điện trở đo được ZR tăng dẫn đến thời gian làm việc tăng.Được khắc phục bằng cách sử dụng các đặc tính thích hợp.
+ Phân bố của dòng ngắn mạch: Khi sự cố xảy ra trong vùng 2 và
3 tùy theo cấu hình lưới điện có dòng điện ngắn mạch IN và dòng đi qua rơle có thể có trị số khác Như vậy gây sai số cho phép đo khoảng cách.
+ Ảnh hưởng của dao động điện: Xuất hiện trong chế độ làm việc không bình thường, khi các máy phát điện bị mất đồng bộ, có thể khắc phục bằng các giải pháp vận hành. d Phạm vi ứng dụng của bảo vệ khoảng cách
+ Bảo vệ khoảng cách được sử dụng phổ biến để bảo vệ các đường dây tải điện, là bảo vệ chính hoặc bảo vệ dự phòng cho các máy phát điện, máy biến áp công suất lớn.
- Không phụ thuộc vào chế độ tải của hệ thống.
Nguyên lý 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
Hình 5: Sơ đồ nguyên lý so lệch dòng điện
+ Dòng vào rơle: IR = ΔI = II = IT1 – IT2 (dòng so lệch)
+ Xét tình trạng làm việc bình thường của bảo vệ
- Giả sử ngắn mạch tại N1, dòng ngắn mạch từ A đến, ta có:
IR = 0 (lý tưởng) => rơle không tác động.
- Khi ngắn mạch tại N2, có IS1 ≠ IS2, nên IT1 ≠ IT2, nên IR ≠ 0
- Nếu giá trị IR ≥ Ikđ thì bảo vệ sẽ tác động.
+ Dòng khởi động: Để bảo vệ làm việc đúng, ta phải đặt dòng khởi động của bảo vệ lớn hơn dòng không cân bằng lớn nhất( Ikcbttmax) khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ.
Trong đó: Ikcbttmax = fimax kđn kkck INngmax
- kđn : hệ số kể tới sự đồng nhất của các BI, bằng 0 khi các BI cùng loại, cùng đặc tính từ hóa, hoàn toàn giống nhau, có dòng ISC như nhau; bằng 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.
- fimax = 0,1 sai số cực đại cho phép của BI làm việc trong tình trạng ổn định.
+ Vùng tác động: có vùng tác động 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 chọn lọc tuyệt đối, không có khả năng làm dự dòng cho các bảo vệ khác.
+ Độ nhạy: Kn = I I Nmin kđ
INmin: là dòng ngắn mạch cực tiểu khi có sự cố trong vùng bảo vệ
Vì Ikđ lớn nên Kn giảm nên thường phải sử dụng các biện pháp để nâng cao độ nhạy và tăng độ tin cậy của bảo vệ so lệch bằng cách sử dụng nguyên lý của rơle so lệch có hãm hoặc sử dụng rơle so lệch tổng trở cao.
ĐỊNH ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ VÀ CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN
BIẾN DÒNG ĐIỆN Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 110/22Kv gồm 2 máy biến áp Máy biến áp này được cung cấp từ một nguồn của hệ thống điện Từ hệ thống điện (HTĐ) kết nối đến thanh cái 110kV của trạm biến áp và phía hạ áp của trạm có điện áp 22kV để cung cấp cho phụ tải qua đường dây
Hình 6: mô tả đối tượng cần bảo vệ
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: SNmax = 1000 + 28*540 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: SNmin = 700 +28*50 MVA
Công suất định mức: SBđm=2*30` MVA
1.1.3.Đường Dây Đường Dây Chiều Dài Loại
S2=3+0,3*8=5,4 MWA,tS2= 0,2 (s) Đặc tính thời gian của rơle rất dốc:
1.2.Chọn tỷ số biến đổi của các BI
-Chọn tỷ số biến đổi của máy biến dòng BI 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: n i =I Sdd
Vì vậy, hệ số biến dòng của BI 5 : n 5 = I I sdd
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN
2.1 Mục đích và yêu cầu của việc tính toán ngắn mạch
- 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. 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 2 pha chạm đất N (1,1)
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 đầu nên ảnh hưởng của phụ tải có thể
- Bỏ qua điện trở ở điện áp U > 1000V vì lúc này thành phần điện trở R rất bé so với thành phần điện kháng.
- Dung dẫn ký sinh trên đường dây, điện trở máy biến áp và cả đường dây.
- Hệ thống điện 3 pha là đối xứng.
2.3.1 Vị trí điểm ngắn mạch
Hình 7: Mô tả vị trí điểm ngắn mạch
2.3.2 Tính toán điện kháng các phần tử
Tính toán trong hệ đơn vị tương đối, gần đúng với các đại lượng cơ bản:
Công suất cơ bản: Scb = SBđm= 60 (MVA) Điện áp cơ bản: Ucb = Utb các cấp (115kV; 38,5kV)
Dòng điện cơ bản: 3 cb cb cb
Giá trị điện kháng thứ tự thuận:
Chia đường dây L1 thành 4 đoạn bằng nhau L 11=L 12 =L 13 =L 14 =L 1
4 Giá trị điện kháng thứ tự thuận :
Chia đường dây L2 thành 4 đoạn bằng nhau L 21=L 22 =L 23 =L 24 =L 2
4 Giá trị điện kháng thứ tự thuận :
2.4 Ngắn mạch phục vụ bảo vệ đường dây
2.4.1 chế độ cực đại 2 MBA làm việc song song
Tính ngắn mạch ở chế độ MAX:
+ 2MBA làm việc song song
Hình 8: Sơ đồ tương đương trong chế độ cực đại
Tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại, ta có các công thức :
Ta có bảng sau : Điểm ngắn mạch X 1 ∑ =X 2 ∑
Bảng 1:Điện kháng tại các điểm ngắn mạch trong chế độ cực đại
Xác định dòng ngắn mạch Để tính toán chế độ ngắn mạch không đối xứng ta sử dụng phương pháp các thành phần đối xứng.Điện áp và dòng điện được chia thành 3 thành phần:thành phần thứ tự thuận,thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không.
Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận pha A của mọi dạng ngắn mạch đều có tính theo công thức :
Trong đó X ( ) n là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n
Trị số dòng điện ngắn mạch siêu quá độ có thể tính theo công thức:
Ta có bảng tóm tắt sau:
Dạng ngắn mạch n X (n) Δ m (n) Tính toán
Sơ đồ thay thế tổng quát:
Tính ngắn mạch tại điểm N1:
Ta có: m (3) =1; X (3) Δ =¿ 0+ Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận, không tại điểm
+ Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ:
2.4.2 Các điểm NM từ N2 đến N9:
Tính toán tương tự như điểm N1
Ta có bảng kết quả tính toán NM ở chế độ MAX như sau:
Bảng 2: giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch trong chế độ cực đại Đồ thị quan hệ giữa dòng INmax và chiều dài đường dây:
2.4.2 Chế độ cực tiểu với một máy biến áp làm việc độc lập
Sơ đồ thay thế và thông số của lưới ở chế độ MIN:
Hình 9: Sơ đồ tương đương
Xác định X 1 ∑ ; X 2∑ , X 0 ∑ trong chế độ cực tiểu
X 1∑ =X 2 ∑ =X HTmin +X B = 0,0714 + 0,105 = 0,1764 Với X HTmin = 0,0714 Tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại, ta có công thức
Ta có bảng sau : Điểm ngắn mạch X 1 ∑ =X 2 ∑
Bảng 3: Điện kháng tại các điểm ngắn mạch trong chế độ cực tiểu Tính ngắn mạch tại điểm N1:
=¿ X 2 ∋∑ = 0,1764+ Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận, không tại điểm ngắn mạch:
+ Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ:
2 Các điểm NM từ N2 đến N9:
Tính toán tương tự như điểm N1
Ta có bảng kết quả tính toán NM ở chế độ MIN như sau :
Bảng 4: giá trị dòng ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch trong chế độ cực tiểu Đồ thị quan hệ giữa dòng INmin ; I0Nmin và chiều dài đường dây:
TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÀI ĐẶT CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ QUÁ DÒNG
NĂNG BẢO VỆ QUÁ DÒNG 3.1 Tính toán thông số khởi động của bảo vệ
3.1.1 Tính toán thông số khởi động Để bảo vệ cho đường dây, ta sử dụng 2 phương án bảo vệ sau:
+ Bảo vệ quá dòng cắt nhanh dòng pha
+ Bảo vệ quá dòng có thời gian dòng pha Tính toán thời gian tác động của bảo vệ quá dòng cực đại với đặc tính thời gian phụ thuộc I* = I I N kd và Tp là hằng số thời gian, với thời gian cắt của các phụ tải: t pt 1 = tL1 = 0,3 (s) ; t pt 2 = tL2 = 0,2 (s)
3.1.2 Bảo vệ qua dòng cắt nhanh (50)
Trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh dòng pha được lựa chọn theo công thức:
Với k at : hệ số an toàn, lấy bằng 1,1÷1,2
I Nngmax : dòng ngắn mạch ngoài cực đại, thường lấy bằng giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái cuối đường dây.
+ Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây L2 là:
I k 50 2 = k at I N 9 ngmax = 1,2 1,427 = 1,7124 (kA) + Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây L1 là:
3.1.3 Bảo vệ quá dòng có thời gian (51)
Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian được tính theo:
K - hệ số chỉnh định, chọn
I lv max : dòng làm việc cực đại
+ Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng trên đoạn đường dây L2 là:
I kđ 51 2 = k at k k mm về I lv max =1,6.80,98 = 129,568 (A)
+ Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng trên đoạn đường dây L1 là:
I kđ 51 1 ¿ k at k k mm về I lv max = 1,6 158,96 = 254,336 (A) Tính toán thời gian tác động của bảo vệ quá dòng có thời gian từ đặc tính thời gian dốc tiêu chuẩn của rơle t = I 13,5 r −1 Tp với Ir = I I N kđ
Chọn đặc tính thời gian phụ thuộc có độ dốc tiêu chuẩn t 13,5
- Với bảo vệ đường dây L2 : o Tại điểm ngắn mạch N9
* Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch trên đường dây L 2 Điểm NM N9 N8 N7 N6 N5
Bảng 5 :Thời gian tác động của từng điểm ngắn mạch ở chế độ cực đại trên đường dây L 2 o Thời gian bảo vệ làm việc tại điểm N5 trên đường dây L1 là : t1(N5) = max(t2(N5); tpt1) + ΔI = It=0,31+0,3=0,61 s
* Tính toán tương tư cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây L 1 : Điểm NM N5 N4 N3 N2 N1
Bảng 6 :Thời gian tác động của từng điểm ngắn mạch ở chế độ cực đại trên đường dây L 1
0.5 tBV1/IN max tBV2/IN max
Hình 10: Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng có thời gian ở chế độ cực đại
Chọn đặc tính thời gian phụ thuộc có độ dốc tiêu chuẩn t 13,5
- Với bảo vệ 2 o Tại điểm ngắn mạch N9
* Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch trên đường dây L 2 : Điểm NM N9 N8 N7 N6 N5
Bảng 7 :Thời gian tác động của từng điểm ngắn mạch ở chế độ cực tiểu trên đường dây L 2 o Thời gian bảo vệ làm việc tại điểm N5 trên đường dây L1 là : t1(N5) = max(t2(N5); tpt1) + ΔI = It=0,3266+0,3=0,6266 s
* Tính toán tương tư cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây L 1 : Điểm NM N5 N4 N3 N2 N1
Bảng 8 : Thời gian tác động của các điểm ngắn mạch ở chế độ cực tiểu trên đường dây L 1
0.5 tBV1/IN min tBV2/IN min
Hình 11: Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng có thời gian ở chế độ cực tiểu
3.1.4 Bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự không (51N)
Dòng khởi động I kđ = K I ddBI (lấy K=0,3)
Bảo vệ cho đoạn đường dây L2 : I ddBI của TI2 = 100 A
Bảo vệ cho đoạn đường dây L1 : I ddBI của TI1 = 150 A
Thời gian tác động theo đặc tính đã cho
Chọn loại đặc tính độc lập Đường dây L2: t02 = tpt2 + ∆ t = 0,2 + 0,3 = 0,5 (s) Đường dây L1: t01 = t02 + ∆ t = 0,5 + 0,3 = 0,8 (s)
CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT VÙNG TÁC ĐỘNG CHỨC NĂNG CỦA BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY
CỦA CÁC BẢO VỆ 4.1 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gian (51) Độ nhạy được xác định theo công thức:
+ Đối với bảo vệ trên đường dây L 1 :
+ Đối với bảo vệ trên đường dây L 2 :
4.2 Xác định vùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh
Theo tính toán ở phần trên, dòng điện khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh bằng: Đường dây L1:
IkđL1_50 = kat.IN5max = 1,2*2,212 = 2,6544 (kA) Đường dây L2:
IkđL2_50 = kat.IN9max = 1,2*1,427 =1,7124 (kA)
IN min IN max Ikđ L1 Ikđ L2
Hình 12: Vùng bảo vệ của quá dòng cắt nhanh
- Chế độ làm việc cực đại :
Vùng bảo vệ lớn nhất (Lmax) khi ngắn mạch 3 pha N(3)
Khi đó ta suy ra, vùng bảo vệ lớn nhất:
bảo vệ được 77,53% đường dây L1
- Chế độ làm việc cực tiểu :
Vùng bảo vệ nhỏ nhất – vùng chắc bảo vệ chắc chắn (Lmin ):khi ngắn mạch 2 pha chạm nhau N(2)
bảo vệ được 49,68 % đường dây L1
- Chế độ làm việc cực đại :
Vùng bảo vệ lớn nhất (Lmax) khi ngắn mạch 3 pha N(3)
13 S,09 % bảo vệ được 53,09% đường dây L2
- Chế độ làm việc cực tiểu :
Vùng bảo vệ nhỏ nhất – vùng chắc bảo vệ chắc chắn
(Lmin ):khi ngắn mạch 2 pha chạm nhau N(2)
Bảo vệ2không bảo vệ được đường dây L2trong chế độ cực tiểu
+ Xét kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gian và độ nhạy bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự không thì các bảo vệ của các đường dây L1,L2 đều đảm bảo yêu cầu.
+ Xét bảo vệ quá dòng cắt nhanh
- Chế độ cực đại: o Đối với đường dây L1, bảo vệ của đường dây bảo vệ được 77,53% đường dây Chiều dài bảo vệ khoảng 13,955 km. o Đối với đường dây L2, bảo vệ của đường dây bảo vệ được 53,09% đường dây Chiều dài bảo vệ khoảng 6,9 km.
- Chế độ cực tiểu: o Đối với đường dây L1, bảo vệ của đường dây bảo vệ được 49,68% đường dây Chiều dài bảo vệ khoảng 8,942 km. o Đối với đường dây L2, bảo vệ của đường dây không bảo vệ được đường dây L2 trong chế độ cực tiểu