Đồ Án môn học thiết kế bảo vệ rơ le

Do nhu cầu về điện năng ngày càngtăng, hệ thống điện ngày càng được mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm cũng đồngnghĩa với việc khả năng xảy ra sự cố như chạm chập, ngắn mạch cũng tăng t

LÝ THUYẾN HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE

Nhiệm vụ và yêu cầu của rơle bảo bệ

1.1.1 Nhiệm vụ của relay bảo vệ

Các thiết bị bảo vệ đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện và loại trừ nhanh chóng các phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện Chúng giúp nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng, từ đó ngăn chặn và hạn chế tối đa hậu quả của sự cố Khi thiết kế và vận hành hệ thống điện, cần xem xét khả năng phát sinh hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường Nguyên nhân gây ra hư hỏng và sự cố trong hệ thống điện là điều cần được chú ý để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động.

- 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 một sự cố nguy hiểm trong hệ thống điện Việc phát hiện nhanh chóng và cách ly phần tử hư hỏng là rất quan trọng để ngăn chặn và giảm thiểu hậu quả nghiêm trọng của sự cố này.

Dòng điện cao tại vị trí sự cố và trong các thành phần trên đường từ nguồn đến điểm ngắn mạch có thể gây ra tác động nhiệt và lực cơ học, dẫn đến sự phá hủy các phần tử bị ngắn mạch cũng như các phần tử lân cận.

Ngắn mạch gây ra sự giảm điện áp tại vị trí sự cố và khu vực lân cận trong lưới điện, ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động bình thường của các hộ tiêu thụ 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

Trong hệ thống điện, ngoài các loại hư hỏng, còn tồn tại tình trạng làm việc không bình thường, trong đó quá tải là một vấn đề nghiêm trọng Dòng điện quá tải làm tăng nhiệt độ của các phần dẫn điện, dẫn đến việc cách điện có thể bị già cỗi hoặc phá hủy Để duy trì hoạt động liên tục và bảo vệ các phần tử khỏi hư hỏng, cần có thiết bị phát hiện hư hỏng nhanh chóng, cắt bỏ phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống Rơle là thiết bị tự động phổ biến nhất hiện nay, được sử dụng để bảo vệ các hệ thống điện Khái niệm Rơle không chỉ đề cập đến một thiết bị đơn lẻ mà còn là tổ hợp các chức năng bảo vệ và tự động hóa, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho từng phần tử và toàn bộ hệ thống điện Thiết bị bảo vệ này được gọi là thiết bị bảo vệ Rơle.

Thiết bị bảo vệ Rơle có nhiệm vụ chính là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện Ngoài ra, Rơle còn ghi nhận và phát hiện các tình trạng làm việc không bình thường, từ đó có thể tác động để báo tín hiệu hoặc cắt máy cắt Các thiết bị này thường phản ứng với tình trạng bất thường sau một thời gian duy trì nhất định, không yêu cầu tính tác động nhanh như các thiết bị bảo vệ Rơle chống hư hỏng.

1.1.2 Yêu cầu của rơle bảo bệ

Tính chọn lọc là khả năng của hệ thống bảo vệ trong việc phát hiện và loại trừ chính xác các phần tử gặp sự cố Nguyên lý hoạt động của tính chọn lọc có thể được phân chia thành nhiều phương diện khác nhau.

Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối là hệ thống bảo vệ chỉ hoạt động khi xảy ra sự cố trong một khu vực cụ thể, không đảm nhận nhiệm vụ dự phòng cho các thiết bị lân cận Ví dụ, bảo vệ so lệch dọc được sử dụng cho máy phát điện hoặc máy biến áp, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong việc bảo vệ thiết bị.

Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối không chỉ thực hiện nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng mà còn có khả năng dự phòng cho các phần tử lân cận Độ nhạy của hệ thống bảo vệ, được thể hiện qua hệ số nhạy kn, đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ.

Yêu cầu: =1,5 ÷2 đối với bảo vệ chính

= 1,2÷1,5 đối với bảo vệ dự phòng

>2 đối với bảo vệ so lệch

Cắt nhanh phần tư bị ngắn mạch giúp hạn chế phá hoại thiết bị, giảm thời gian sụt áp ở hộ tiêu thụ, và giảm xác suất hư hỏng nặng hơn Điều này nâng cao khả năng duy trì sự ổn định cho máy phát điện và toàn bộ hệ thống điện Tuy nhiên, yêu cầu tác động nhanh lại không đảm bảo tính chọn lọc.

Bảo vệ rơ le được phân loại thành hai loại: tác động nhanh và tác động tức thời Tác động nhanh xảy ra khi thời gian tác động không vượt quá 50ms, tương đương với 2,5 chu kỳ của dòng điện tần số 50Hz Trong khi đó, tác động tức thời diễn ra mà không qua bất kỳ khâu trễ nào, tạo ra phản ứng ngay lập tức trong hệ thống.

Trong lưới điện phân phối, các thiết bị bảo vệ thường được sử dụng với độ chọn lọc tương đối Bảo vệ chính có thời gian cắt sự cố từ 0,2 đến 1,5 giây, trong khi bảo vệ dự phòng thường có thời gian cắt từ 1,5 đến 2,0 giây Độ tin cậy của hệ thống bảo vệ là yếu tố quan trọng cần được đảm bảo.

+ Độ tin cậy đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng và chắc chắn

Độ tin cậy tác động là khả năng đảm bảo hoạt động bảo vệ diễn ra chính xác ngay cả khi xảy ra sự cố trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ.

Độ tin cậy không tác động đề cập đến khả năng hệ thống duy trì hoạt động chính xác mà không bị ảnh hưởng bởi các lỗi trong quá trình vận hành bình thường hoặc các sự cố xảy ra ngoài các điều kiện bảo vệ đã được thiết lập.

Kinh tế trong việc lựa chọn thiết bị bảo vệ cho hệ thống cao áp và siêu cao áp thường không phải là yếu tố quyết định, vì chi phí mua sắm và lắp đặt chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng giá trị công trình Thay vào đó, bốn yếu tố kỹ thuật cần được xem xét kỹ lưỡng, bởi nếu không đáp ứng được, sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng cho hệ thống điện Đối với lưới trung và hạ áp, do số lượng thiết bị cần bảo vệ lớn và yêu cầu bảo vệ không cao như lưới truyền tải cao áp, việc cân nhắc tính kinh tế trong việc chọn thiết bị bảo vệ là cần thiết để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật với chi phí tối ưu nhất.

Chọn phương thức bảo vệ cho máy biên áp

1.2.1 Những hư hỏng và các chế độ làm việc bất thường của MBA a) Hư hỏng bên trong máy biến áp bao gồm:

Chạm đất giữa các vòng dây

Ngắn mạch giữa các cuộn dây

Chạm đât (vỏ) và ngắn mạch chạm đất

Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp

Thùng dầu bị thủng hoặc dò dầu b) Hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường bên ngoài máy biến áp

Ngắn mạch nhiều pha trong hệ thống

Ngăn mạch một pha trong hệ thống

Qúa bão hòa mạch từ

1.2.2 Chọn phương thức bảo vệ cho máy biên áp

+) Bảo vệ so lệch có hãm

+) Bảo vệ quá dòng có thời gian

+) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh

+) Bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự không

+) Bỏa vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không

Hình I 1 Phương thức bảo vệ cho máy biến áp

Chọn phương thức bảo vệ cho đường dây

1.3.1 Những hư hỏng và các chế độ làm việc bất thường của đường dây

Ngắn mạch (nhiều pha hoặc một pha ), chạm đất 1 pha

Qúa điện áp Đứt dây hoặc quá tải

1.3.2 Chọn phương thức bảo vệ cho đường dây

+) Bảo vệ quá dòng có thời gian

+) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh

+) Bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự không

+) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không

Hình I 2 Phương thức bảo vệ cho đường dây

Nguyên lý bảo vệ sử dụng trong phương thức bảo vệ cho máy biến áp và đường dây

1.4.1 Bảo vệ quá dòng điện

Bảo vệ quá dòng điện là hệ thống bảo vệ hoạt động khi dòng điện vượt quá mức cho phép trong phần tử được bảo vệ Để đảm bảo tính chọn lọc, bảo vệ quá dòng điện được phân thành hai loại.

- Bảo vệ quá dòng có thời gian

- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh a) Bảo vệ quá dòng có thời gian

Theo nguyên lý bảo vệ, dòng điện khởi động của thiết bị bảo vệ cần phải lớn hơn dòng điện làm việc lớn nhất của đường dây Tính chọn lọc của bảo vệ được đảm bảo thông qua nguyên tắc phân cấp thời gian tác động, trong đó bảo vệ gần nguồn cung cấp sẽ có thời gian tác động lớn hơn.

Thông số khởi động : Dòng điện khởi động của bảo vệ

Ikđ = k at k k mm tv Ilvmax, trong đó kat là hệ số an toàn thường lấy từ 1,1 đến 1,2 Hệ số tự mở máy của các động cơ kmm thường dao động từ 2 đến 3 Hệ số trở về ktv của rơ-le phụ thuộc vào tính chất cơ và điện của cấu tạo rơ-le, trong trường hợp lý tưởng ktv = 1, nhưng thực tế thường có ktv < 1.

Ilvmax: dòng làm việc max

Nếu xét đến hệ số sơ đồ và hệ số biến đổi ni của biến dòng điện thì dòng điện khởi động của role bằng

Ikđ = k at k n mm k sđ i k tv Ilvmax

Có 2 loại đặc tính thời gian làm việc của bảo vệ có thới gian: đặc tính độc lập và đặc tính phu thuộc. pt

Hình I trình bày ba phối hợp đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng điện trong lưới điện hình tia, bao gồm sơ đồ lưới điện hình tia, đặc tính độc lập và đặc tính phụ thuộc.

Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính độc lập, không phụ thuộc vào trị số dòng điện, trong khi bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc lại tỉ lệ nghịch với dòng điện: dòng càng lớn thì thời gian tác động càng ngắn Việc chọn thời gian làm việc được thực hiện theo nguyên tắc từng cấp, trong đó thời gian làm việc của hai bảo vệ kề nhau được chọn lớn hơn nhau một lượng Δt Bảo vệ quá dòng cắt nhanh là một phần quan trọng trong hệ thống bảo vệ này.

Bảo vệ quá dòng cắt nhanh là hệ thống bảo vệ giúp đảm bảo tính chọn lọc bằng cách thiết lập dòng điện khởi động lớn hơn giá trị dòng ngắn mạch tối đa tại vị trí đặt bảo vệ khi xảy ra sự cố ở đầu phần tử tiếp theo.

Hình I 4 Sơ đồ nguyên lý chọn dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh

Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh: Ikd = kat.INngmax

INngmax: dòng điện MM lớn nhất khi có nm ở phần tử tiếp theo.

Thời gian làm việc của bảo vệ: t 0s (t 0,1)

Bảo vệ cắt nhanh có nhược điểm là không thể bảo vệ toàn bộ đối tượng cần bảo vệ và thiếu tính chọn lọc trong các lưới phức tạp với nhiều nguồn cung cấp Hơn nữa, vùng tác động của hệ thống bảo vệ này có thể thay đổi do hiện tượng ngắn mạch và chế độ làm việc của hệ thống.

Do đó, bảo vệ quá dòng cắt nhanh không thể là phương pháp bảo vệ duy nhất cho một phần tử nào đó, mà cần phải kết hợp với các biện pháp bảo vệ khác để đảm bảo an toàn hiệu quả.

Bảo vệ so lệch dòng điện hoạt động dựa trên nguyên tắc so sánh biên độ dòng điện giữa hai đầu của phần tử được bảo vệ Khi sự sai lệch giữa hai dòng điện vượt quá giá trị khởi động đã định, hệ thống bảo vệ sẽ được kích hoạt Đây là loại bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối, với vùng tác động được xác định bởi vị trí của hai tổ máy biến dòng ở đầu và cuối phần tử, từ đó nhận tín hiệu dòng điện để thực hiện so sánh.

Hình I 5 Sơ đồ nguyên lí bảo vệ so lệch dòng điện

Dòng điện so lệch chạy qua relay: I ˙ D = ˙ I R = ∆ I ˙ = ˙ I S 1 − ˙ I S 2

Tình trạng làm việc bình thường và ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ

Hình I 6 Đồ thị vecto dòng điện khi ngắn mạch ngoài vùng và chế độ bình thường

Trong trường hợp lí tưởng ta có I ˙ S 1 = ˙ I S 2 nên I ˙ T 1 = ˙ I T 2 và dòng điện đi vào role

I ˙ R = ˙ I T 1 − ˙ I T 2 = 0 nên bảo vệ so lệch dòng điện không tác động.

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ

Hình I 7 Đồ thị vecto dòng điện khi ngắn mạch trong vùng

Trường hợp có 2 nguồn cung cấp:thì I ˙ S 1 ¿ I ˙ S 2 cả về trị số và góc pha, do đó dòng điện thứ cấp cũng khác nhau I ˙ T 1 ¿ I ˙ T 2 và dòng điện đi vào role

Nếu | I R | ≥ I kđ bảo vệ sẽ tác động cắt các máy cắt của phần tuwr được bảo vệ

Trường hợp chỉ có 1 nguồn cung cấp:

Khi đó dòng điện chạy qua role là I ˙ R = ˙ I T 1 ,nếu | I R | ≥ I kđ thì bảo vệ sẽ tác động.Chọn dòng khởi động

Trong quá trình hoạt động bình thường hoặc khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch, dòng điện ở phía thứ cấp của hai máy biến dòng BI1 và BI2 sẽ có sự khác biệt do sai số của máy biến dòng hoặc hiện tượng bão hòa mạch từ.

Để đảm bảo bảo vệ so lệch hoạt động hiệu quả, dòng khởi động của bảo vệ cần phải được điều chỉnh lớn hơn dòng không cân bằng lớn nhất trong trường hợp xảy ra ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ.

Trong đó:Ikcbttmax = kđn.kkck.fimax.INngmax

Hệ số kđn đánh giá mức độ đồng nhất của các BI, có giá trị bằng 0 khi các BI cùng loại và có đặc tính từ hóa giống nhau, cùng dòng ISC Ngược lại, kđn đạt giá trị 1 khi các BI khác biệt hoàn toàn, với một bộ có sai số và một bộ không Hệ số kkck phản ánh thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch ngoài.

INngmax: 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.

Hình I 8 Nguyên lí bảo vệ so lệch có hãm

Để nâng cao độ nhạy của hệ thống bảo vệ và ngăn chặn tác động sai lệch do dòng không cân bằng gây ra bởi sai số BI do ngắn mạch ngoài, nguyên lý hãm bảo vệ được áp dụng.

Dòng điện so lệch xác định: I ˙ sl =∆ ˙ I = ˙ I T 1 − ˙ I T 2

Dòng điện hãm xác định: I ˙ H = ˙ I T 1 + ˙ I T 2

Trong chế độ làm việc bình thường và ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, Ilv < Ih nên role không tác động.

Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ dòng điện ở 1 đầu sẽ đổi chiều lúc này Ilv

>Ih nên role so lệch sẽ làm việc.

Khi chỉ có một nguồn cung cấp, sự cố trong vùng bảo vệ sẽ làm cho dòng điện sự cố chỉ chạy qua một đầu Để đảm bảo bảo vệ hoạt động hiệu quả, dòng điện làm việc cần phải được chọn lớn hơn dòng điện hãm, tức là Ilv phải lớn hơn kH.IH.

Trong đó kH: là hệ số hãm và kH 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.

Tính toán điện kháng tương đương và lập sơ đồ thay thế

2.2.1 Xác định điểm ngắn mạch tính toán

Do đối tượng bảo vệ là đường dây nên chỉ tính toán các điểm ngắn mạch khác nhau trên đường dây

Yêu cầu: Chia mỗi đường dây thầy 4 đoạn bằng nhau và tính toán ngắn mạch cho từng điểm trên trên các đoạn đường dây

Hình 2 1 Sơ đồ xác định điểm ngắn mạch tính toán

2.2.2 Tính toán điện kháng tương đương

Tính trong hệ đơn vị tương đối gần đúng

Công suất cơ bản: Scb = 40 MVA Điện áp cơ bản: Ucb = Utbcác cấp = (115/24)

Giá trị điến kháng thứ tự thuận:

Chế độ cực đại: X 1 HTmax = S cb

Chế độ cực tiểu: X 1 HTmin = S cb

Giá trị điện kháng thứ tự không:

Chế độ cực đại: X 0 HTmax =1.7 × X 1 HTmax =1.7 × 0.0235=0.04

Chế độ cực tiểu: X 0 HTmin =1.7 × X 1 HTmin =1.7 × 0.0336=0.057

Chia đường dây L1 thành 4 đoạn bằng nhau: L 11 = L 12 = L 13 = L 14 = L 1

Giá trị điện kháng thứ tự thuận:

Chia đường dây L1 thành 4 đoạn bằng nhau: L 21 = L 22 = L 23 = L 24 = L 2

Giá trị điện kháng thứ tự thuận:

Ngắn mạch phục vẹ bảo vệ đường dây

2.3.1 Chế độ làm việc cực đại 2 MBA làm việc song song

Hình 2 2 Sơ đồ tương đương chế độ làm việc cực đại 2 MBA làm việc song song Xác định X 1∑, X 2∑ ,X 0∑ trong hệ số cực đại

Hình 2 3 Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không của N1

Tính X 1∑ ; X 2∑ ; X 0∑ tại các điểm ngắn mạch còn lại, ta có công thức:

Tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại, ta có bảng sau: Điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

Bảng 2 1 Điện kháng tại các điểm ngắn mạch trong chế độ cực đại

Xác địch các dòng ngắn mạch

Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch đều được tính theo công thức: 1 ( )

(với Eht=1)với XΔ (n) là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n.

Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha được tính theo công thức

Ta có bảng tóm tắt sau:

Bảng 2 2 Công thức tính toán với các loại ngắn mạch

+) Dòng ngắn mạch ba pha đối xứng N(3)

Trong hệ đơn vị có tên:

√ 3 × 24 087 +) Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất N (1)

√ 3 × 24 177 Dòng ngăn mạch 2 điểm chạm đất N(1,1)

Trong đơn vị có tên

+) Dòng ngắn mạch ba pha đối xứng N(3)

√ 3 × 24 = 7.687 ( kA ) +) Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất N (1)

X td = 1 0.495 =2.019 Trong hệ đơn vị có tên:

√ 3 × 24 =5.828( kA ) +)Dòng ngăn mạch 2 điểm chạm đất N(1,1)

Ngắn mạch tại điểm N2, nên dòng ngắn mạch đi qua BI1

Tương tự với các điểm ngắn mạch còn lại, ta có bảng sau: Điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

Bảng 2 3 Bảng tính toán ngắn mạch chế độ cực đại Đồ thị dòng ngắn mạch ở chế độ cực đại Max:

Hình 2 6 Đồ thị dòng ngắn mạch ở chế độ cực đại

2.3.2 Chế độ cực tiểu với máy biến áp làm việc độc lập

Hình 2 7 Sơ đồ thay thế chế độ cực tiểu với máy biến áp làm việc độc lập

Xác định X 1∑, X 2∑ ,X 0∑ trong hệ số cực tiểu

Tính X 1∑ ; X 2∑ ; X 0∑ tại các điểm ngắn mạch còn lại, ta có công thức:

Tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại, ta có bảng sau: Điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

Bảng 2 4 Điện kháng tại các điểm ngắn mạch trong chế độ cực tiểu

Xác địch các dòng ngắn mạch

Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch đều được tính theo công thức: 1 ( )

(với Eht=1)với XΔ (n) là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n.

Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha được tính theo công thức

Với chế độ cực tiểu ta tính cho 3 loại ngắn mạch là ngắn mạch 2 pha chạm nhay; ngắn mạch 1 pha chạm đất; ngắn mạch 2 pha chạm đất

Ta có bảng tóm tắt sau:

Bảng 2 5 Công thức tính toán với các loại ngắn mạch

+) Dòng ngắn mạch ba pha đối xứng N (2) : X ∆ N ( 2 ) 1 = X 2 ∑ N 1 = 0.225

=√ 3 × 2.22 × √ 3 40 × 24 =3.701 ( kA ) +) Dòng ngắn mạch 1 pha chạm đất N (1)

X td = 1 0.763 =1.31 Trong hệ đơn vị có tên:

√ 3 × 24 =3.783 +)Dòng ngăn mạch 2 điểm chạm đất N(1,1)

Ngắn mạch tại điểm N1 nên không dòng ngắn mạch đi qua BI

Tương tự với các điểm ngắn mạch còn lại, ta có bảng sau: Điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

Bảng 2 6 Bảng tính toán ngắn mạch chế độ cực tiểu Đồ thị dòng ngắn mạch ở chế độ cực tiểu Min:

Hình 2 10 Đồ thị dòng ngắn mạch ở chế độ cực tiểu

Ta có bảng tổng hợp Điể m N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

TÍNH TOÁN THÔNG SỐ BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY

Bảo vệ quá dòng cắt nhanh

3.1.1 Tính dòng khởi động cho bảo vệ

Trị số dòng điện khởi dộng của bảo vệ quá dòng cắt nhanh được lựa chọn theo công thức: I 50 kđ = k at I Nngmax

Trong đó: kat – hệ số an toàn, lấy kat = 1,2

I Nngmax – dòng ngắn mạch ngoài cực đại là dòng ngắn mạch lớn nhất thường lấy bằng giá trị dòng ngắn mạch trên thanh cái cuối đường dây

Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây L2 là:

Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây L1 là:

3.1.2 Xác định vùng bảo vệ

Theo p hương pháp giải tích

Vùng bảo vệ được xác định dựa trên sự cân bằng giữa dòng kích khởi động của rơle và dòng ngắn mạch trong từng chế độ hoạt động của rơle.

40 4 a) Chế độ làm việc cực đại

Vậy vùng bảo vệ của BV1 là: l CN max 1 =5.418km

Vậy vùng bảo vệ của BV2 là: l CN 2 max =¿3.418 km b) Chế độ cực tiểu

Theo phương pháp giải tích.

Vùng bảo vệ được xác định dựa vào sự cân bằng giữa dòng khởi động của rơle và dòng ngắn mạch trong từng chế độ hoạt động của rơle.

Trong đó: X1∑ = X2∑ = X1Hmin + XB + (xlD ×l CN min 1 )/Xcb

√ 3 × 24 =2,1096 ⇒ l CN min =−0.78 km Vậy vùng bảo vệ của BV1 là: l CN 1 min =−0.78 km

X1∑ = X2∑ = X1Hmin + XB + X1d1+ (x1D2× l CN min 2 )/Xcb

√ 3 × 24 =1,3176 ⇒ l CN min 2 =−7.78 km Vậy vùng bảo vệ của BV2 là: l CN min 2 = -7.78(km) Đường dây L2

Hình 3 1 Đồ thị xác định bảo vệ cắt nhanh của L2

Từ đồ thị ta thấy, vùng bảo vệ cắt nhanh max của các bảo vệ:

Vùng bảo vệ của bảo vệ 2 là l CN max 2 =3 418 km tương đương: 57%

Từ đồ thị ta thấy, vùng bảo vệ cắt nhanh min của các bảo vệ:

Vùng bảo vệ của bảo vệ 2 là 0% Đường dây L1

Hình 3 2 Đồ thị xác định bảo vệ cắt nhanh của L1

Từ đồ thị ta thấy, vùng bảo vệ cắt nhanh max của các bảo vệ:

Vùng bảo vệ của bảo vệ 1 là l CN 1 max =5 418 km tương đương: 77.4%

Từ đồ thị ta thấy, vùng bảo vệ cắt nhanh min của các bảo vệ:

Vùng bảo vệ của bảo vệ 1 là 0%

Bảo vệ quá dòng có thời gian (51)

Dòng vảo vệ quá dòng có thời gian được lựa chọn theo công thức sau:

Hệ số an toàn kat được xác định là 1.2, trong khi hệ số mở máy kmm cho các phụ tải động cơ có dòng điện chạy qua vị trí bảo vệ là 1 Hơn nữa, hệ số trở về ktv có giá trị 0,95.

Ilvmax – dòng điện làm việc lớn nhất trên đường dây L

Chọn dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng có thời gian trên đoạn đường dây L2

Chọn dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng có thời gian trên đoạn đường dây L1

I kđ 51 1 = 1.6 × I 1lvmax = 1.6 × 262.432 = 419.891 ( A )= 0.42 ( kA ) Đặc tính thời gian của relay: t = 80

3.2.1 Chế độ phụ tải cực đại Đường dây L2

Xét tại điểm ngắn mạch N9: IN9max = 2.105 kA

0.252 = 8.345 t9 = tpT+∆t = 0.5 + 0.5 = 1 (s) Đặc tính thời gian tác động của N9: t = 80

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây ta có: Điểm N5 N6 N7 N8 N9

Bảng 3 1 Tính toán tính thời gian điểm ngắn mạch chế độ cực đại của L2 Đường dây L1

Thời gian tác động của bảo vệ tại điểm ngắn mạch N5 trên đường dây L1: t 1 5 = max { t 2 5 , t pt1 } + Δ t =max { 0.372 ; 0 5 } + 0.5 = 0.5 + 0.5 = 1 ( s )

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây ta có: Điểm N1 N2 N3 N4 N5

Bảng 3 2 Tính toán tính thời gian điểm ngắn mạch chế độ cực đại của L1

3.2.2 Chế độ phụ tải cực tiểu

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây L2, ta có: Điểm N5 N6 N7 N8 N9

Bảng 3 3 Tính toán tính thời gian điểm ngắn mạch chế độ cực tiểu của L2

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây L1, ta có: Điểm N1 N2 N3 N4 N5

Bảng 3 4 Tính toán đặc tính thời gian điểm ngắn mạch chế độ cực tiểu của L1

Dựa vào các thông số tính toán, chúng ta có thể xây dựng đồ thị đặc tính thời gian của các bảo vệ quá dòng đường dây trong hai chế độ công suất của hệ thống.

Hình 3 3 Đồ thị đặc tính thời gian của các bảo vệ quá dòng đường dây chế độ cực đại

Hình 3 4 Đồ thị đặc tính thời gian của các bảo vệ quá dòng đường dây chế độ cực tiểu

Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ Độ nhạy được xác định theo công thức k N = I Nmin

Relay bảo vệ của đường dây L1: k 1 N = I N 5min

Nên độ nhạy của bảo vệ trên L1 thỏa mãn

Relay bảo vệ của đường dây L2: k 2 N = I N 9 min

Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian

Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian:

Trong đó: ko – hệ số chỉnh định , lấy k0 = 0.3

Isdd: đòng điện định danh sơ cấp của BI

Dòng điện khởi động trên đoạn đường dây L2:

Thời gian làm việc của bảo bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian chọn lọc theo đặc tính độc lập t2 = tpT2+∆t = 0.5 + 0.5 = 1 t 1 = max{ t 2 , t pt1 } + Δ t = 1 + 0.5 = 1.5\(s\)

Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ Độ nhạy được xác định theo công thức k N = I Nmin

Relay bảo vệ của đường dây L1: k N 51 N = I 0 N 5 min

Nên độ nhạy của bảo vệ trên L1 thỏa mãn Relay bảo vệ của đường dây L2: k N 51 N = I 0 N 9 min

Tiêu đề	Đồ Án Môn Học Thiết Kế Bảo Vệ Rơ Le
Tác giả	Hoàng Ngọc Minh
Người hướng dẫn	TS. Vũ Thị Anh Thơ
Trường học	Trường Đại Học Điện Lực
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Điện, Điện Tử
Thể loại	đồ án
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	59
Dung lượng	1,41 MB