luận văn đề tài '''' bảo vệ rơle''''

Đồ án bảo vệ rơle ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân 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) ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 2 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 1. Bảo vệ quá dòng cho MBA2 29 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 1. Bảo vệ quá dòng cho MBA3 36 V. Tính toán bảo vệ cho đường dây 2 40 Kết Luận 46 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 3 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! Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: Trần Văn Khang ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 4 Đề Bài : Hãy tính toán bảo vệ rơ le cho sơ đồ hệ thống điện như hình vẽ sau: BA 2 N6 BA 1 U 1 =6,3kV U N1 %=10,5 U 1 =6,3kV U N1 %=10,5 U 1 =6,3kV U N1 %=10,5 BA 3 U4=115 KV ĐD 1 ĐD 2 MC4 N4 MC5 N5 MC1 MC2 MC3 N1 N2 N3 MF1 MF3 MF2 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 5  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 Tên : KHANG Chữ cái Nhà máy điện Trạm biến áp Đường dây S đmMF (MVA) X d ’’ (Ω) E * S đmBA (MVA) L (km) T 100(1) 1.05(1) R 200(1) N 0.13(1) 120(1) V 75(2) 1.1(1) Ă 63(2) N 0.13(2) 120(2) K 80(3) 1.05(1) G 200(3) (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 : r 0 =0.12 Ω/km ; x 0 =0.4 Ω/km  Đường dây 2 làm bằng dây AC0-300: r 0 =0.1 Ω/km ; x 0 =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 : maxlv I 3 1 max 1 100.10 9164,29 9,17 3. 3.6,3 dmMF lv dmMF dm S I I A kA U      - Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm N1: (3) 1N I ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 6 (3) 11 " 1,05 . .9,17 74,1 0,13 N dmMF d E I I kA x     Dựa vào dòng làm việc lớn nhất ta chọn máy biến dòng có: : { 10000 5 S T IA IA    Hệ số biến dòng : 2000 i k  - Dự kiến đấu máy biến dòng hình sao đủ, suy ra : 1 sd k  - Chọn bội số mở máy của các động cơ khởi động trở lại sau khi cắt sự cố : 1,6 mm k  - Hệ số an toàn : 1,2 at k  - Chọn rơle loại kỹ thuật số : 0,97 tv k   + Dòng khởi động : max 1,2.1,6.9164,7 18140 0,97 at mm lv kđ tv k k I IA k    + Dòng khởi động của rơle : 1 . 18140 2000 sd kdR kđ i k II k  =9,07A + Dòng đặt rơle : dR kdR II nên ta chọn 10 dR IA + Dòng khởi động thực tế của bảo vệ là : 2000 . 10. 20000 1 i kdBV dR sd k I I A k    + Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ : (3) 3 min 1 3 3 74,1.10 . . 3,2 2 2 20000 NN nh kdBV kdBV II k II     3,2 nh 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 cuộn cắt : .s BI cc II (3) 3 1 0,05. 0,05.7,1.10 355 cc N I I A   ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 7 . 10000 s BI IA > 355 cc IA Vậy máy biến dòng đã chọn đảm bảo tin cậy. b. Bảo vệ cắt nhanh + Dòng ngắn mạch ngoài max : (3) 1 74100 NngMax N I I A + Dòng khởi động : . 1,2.74100 88920 kd at NngMax I k I A   + Dòng khởi động của rơle : 1 . 88920 44,46 2000 sd kdR kđ i k I I A k    + Dòng đặt rơle : dR kdR II nên ta chọn 45 dR IA + Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh là : 2000 . 45. 90000 1 i kdCN dR sd k I I A k    + Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ: (3) 3 min 1 3 3 74,1.10 . . 0,82 2 2 90000 NN nh kdCN kdCN II k II     0,82 2 nh 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) 2. 2.90000 180000 N kdCN I I 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 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 8 RI1 RI2 RI4 RI5 RI6 RI7 RT1 RG1 Th1 C.C . . . (-) (-) (+) (+) (+) (+) (+) BI RI3 RI9RI8 . . RT2 (-) (+) . . . RG2 (-) (+) RG3 (-) (+) Th2 Th3 . . 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 : ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 9 3 1 1 1 100.10 9164,29 9,17 3. 3.6,3 dmMF dmMF dmMF S I A kA U     Dựa vào dòng làm việc lớn nhất ta chọn máy biến dòng có: : { 10000 5 S T IA IA    Hệ số biến dòng : 2000 i k  - Vì máy phát đấu hình sao nên máy biến dòng phải đấu hình tam giác. Vì thế nên 3 Sd k  . - Để bảo vệ cho máy phát 1 ta sẽ tính toán dòng khởi động theo một trong hai điều kiện : + Dòng khởi động phải lớn hơn dòng định mức của máy phát. + Dòng khởi động phải lớn hơn dòng không cân bằng cực đại : kd kcbMax II Ta có : 1 9,17 dmMF IA ax . . . kcbM kcb dn i NngMax I k k f I Trong đó : Chọn 5,1 kcb k (hệ số kể đến thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch) 0,5 dn k  ( vì máy biến dòng cùng loại) 0,1 i f  ( sai số của máy biến dòng) (3) 1 74100 NngMax N I I A  . . . 1,5.0,5.0,1.74100 5557,5 kcbMax kcb dn i NngMax I k k f I A   Ta thấy : 1 9170 dmMF IA > 5575,5 kcbMax IA Nên ta chọn dmMF I làm dòng khởi động tính toán. - Dòng khởi động : 1 . 1,2.9170 11004 kd at dmMF I k I A   - Dòng khởi động của rơle : 3 . 11004 9,5 2000 sd kdR kđ i k I I A k    - Dòng đặt rơle : dR kdR II nên ta chọn 10 dR IA - Dòng khởi động thực tế của bảo vệ so lệch dọc là : [...]... vậy bảo vệ đảm bảo yêu cầu 2 2 Trong đó : Z dd1  X dd1  Rdd1  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 Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 19 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Hình 5 2 Bảo vệ. .. 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 Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 32 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân - Dòng làm việc... khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh là : I kdCN  I dR ki 240  14  3360 A ksd 1 + Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ: (3) I N min 3 IN4 3 2756 knh     0,7 I kdCN 2 I kdCN 2 3360 knh  0,7  2 :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) I N 4  2.I kdCN  2.3360  6720 A b Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá dòng cho máy biến... thực tế của bảo vệ là : I kdBV  I dR ki 1200  10  12000 A ksd 1 - Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ : (3) I N min 3 IN2 3 41243 knh     2,98 I kdBV 2 I kdBV 2 12000 knh  2,98  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 cuộn cắt : Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 25 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân I... 0,05.41243  2062 A 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 Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 33 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân cuộn cắt...  4000 A > I cc  1120,1A Vậy biến dòng đảm bảo độ tin cậy cần thiết c Sơ đồ Sơ đồ bảo vệ quá dòng cho máy phát điện3 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 Xem (Hình 1) Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 34 ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân 2 Bảo vệ so lệch dọc cho máy phát 3 (MF3) a Phần tính... 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 lv max Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 24 b c ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE I lv max ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân SdmMF 2 75.103  I dmMF 2    5499 A 3.U dm 3.10,5 (3) + Dòng ngắn mạch... 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 Trần Văn Khang – CNKTĐ1A Page 12 ********** (-) RG3 (-) RT2 (+) (+) RT1 (-) (+) (+) RG2 RG1 Th3 (-) Th2 (-) Th1 C.C GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân (+) ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE (+) (+) RI1 RI2 RI3 (+) RI4 RI5 RI7 RI6 RI8 RI9 BI Hình 3 2 Bảo vệ so lệch dọc cho máy . 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. (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 1. Bảo vệ quá dòng cho MBA3 36 V. Tính toán bảo vệ cho đường. 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. ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠLE ********** GVHD: Th.S Nguyễn Văn Quân Trần Văn