HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH RƠLE BẢO VỆ TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI dành cho Kỹ sư và Công nhân kỹ thuật

NỘI DUNG TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH RƠLE BẢO VỆ TRÊN LƯỚI PHÂN PHỐI: 1. Tính toán ngắn mạch. 2. Mô phỏng trên phần mềm PSS/Adept. 3. Tính toán chỉnh định Rơle bảo vệ cho lưới trung tính cách điện. 4. Tính toán chỉnh định Rơle bảo vệ Đường dây trong lưới trung tính nối đất.

HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH ROLEBAOVE

1 Quy ñịnh chung

1.1 Mục ñích, phạm vi áp dụng

làm cơ sở ban hành phiếu chỉnh ñịnh bảo vệ rơle ñối với các thiết bị do Điện lực Gia Lai chịu trách nhiệm tính toán chỉnh ñịnh

1.2 Biên soạn, soát xét, phê duyệt

soát xét, Giám ñốc Điện lực Gia Lai phê duyệt ban hành

liệu này phải tuân thủ các quy ñịnh trong Quy trình Kiểm soát tài liệu-

ĐLGL-P3/QT.01

1.3 Trách nhiệm

hóa, v.v gồm bốn bộ phận sau: bộ phận tiếp thu, bộ phận thực hiện, bộ phận trì hoãn và bộ phận ñiều chỉnh

tính ở phía sơ cấp của máy biến dòng ñiện

biến của TI

ñiểm ñang xét sẽ cho dòng ngắn mạch có giá trị lớn nhất so với các chế ñộ vận hành

khác ở cùng dạng ngắn mạch

ñiểm ñang xét sẽ cho dòng ngắn mạch có giá trị nhỏ nhất so với các chế ñộ vận

hành khác ở cùng dạng ngắn mạch

không ñối xứng, cụ thể như sau:

+ Đối với dạng ngắn mạch hai pha hoặc hai pha chạm ñất: pha ñặc biệt là

pha không sự cố

+ Đối với dạng ngắn mạch một pha: pha ñặc biệt là pha sự cố

+ Đối với dạng ngắn mạch ba pha thì không có pha ñặc biệt

−−−− Dòng làm việc lớn nhất (I lvmax ): là dòng ñiện làm việc lâu dài lớn nhất

cho phép của thiết bị, cụ thể như sau:

+ Đối với máy biến áp: là dòng ñiện ñịnh mức của máy biến áp

+ Đối với ñường dây:

Giám ñốc ĐLGL

dòng ñiện vận hành liên tục cho phép của dây dẫn theo quy ñịnh trong Quy phạm

Trang bị ñiện - xem Phụ lục II

+ Đối với các ñường dây có lắp TI ñầu xuất tuyến, chọn giá trị nhỏ hơn

trong hai giá trị sau:

trong Quy phạm Trang bị ñiện

−−−− Vùng bảo vệ: vùng bảo vệ của một loại bảo vệ là vùng mà khi có sự cố

thích hợp với bảo vệ xét thì bảo vệ sẽ tác ñộng với thời gian ñịnh trước và ñược xác

ñịnh trước khi thực hiện tính toán bảo vệ

−−−− Bảo vệ cắt nhanh: là bảo vệ thực hiện tính chọn lọc bằng cách chọn dòng

ñiện khởi ñộng lớn hơn dòng ñiện ngắn mạch lớn nhất ở cuối vùng bảo vệ

−−−− Bảo vệ quá dòng: là bảo vệ tác ñộng khi dòng ñiện qua chỗ ñặt bảo vệ

vượt quá giá trị chỉnh ñịnh của rơle, bảo vệ sẽ tác ñộng sau một thời gian ñịnh trước gọi là thời gian chỉnh ñịnh

−−−− Bảo vệ quá dòng thứ tự không: là bảo vệ tác ñộng khi dòng ñiện thứ tự

không qua chỗ ñặt bảo vệ vượt quá giá trị chỉnh ñịnh của rơle

−−−− Bảo vệ phía sau liền kề: là bảo vệ ñặt ngay sau bảo vệ ñang xét (tính theo

chiều ñi từ nguồn ñến phụ tải)

−−−− Hệ số sơ ñồ (k sd ): là hệ số có giá trị bằng tỷ số giữa dòng ñiện ñi vào rơle

với dòng thứ cấp của TI trong chế ñộ ñối xứng của lưới ñiện

−−−− Hệ số trở về (k tv ): là hệ số có giá trị bằng tỷ số giữa giá trị làm cho rơle

ñang ở trạng thái tác ñộng trở lại trạng thái bình thường với giá trị làm cho rơle tác ñộng

−−−− Giá trị chỉnh ñịnh rơle bảo vệ: là giá trị cài ñặt cho rơle, dùng chỉ ñịnh

ngưỡng tác ñộng của rơle

trị chỉnh ñịnh của bảo vệ

2.2 Tài liệu viện dẫn

19/2006/QĐ-BCN ngày 11 tháng 7 năm 2006 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp

3 Nội dung

3.1 Tính toán ngắn mạch

3.1.1 Thu thập thông số

Điện kháng quy về thanh cái 22&35kV tại các TBA 110kV E41,

E42, E43, E44 và E50 - xem Phụ lục IV

gồm: Sñm, Uñm, Iñm, uN%

nhánh

tính bảo vệ cắt chạm ñất không chọn lọc của ñường dây

−−−− Đối với lưới có trung tính nối ñất:

ñiện còn phải lấy thông số ñiện kháng của máy biến áp tạo trung tính ñặt tại TBA

110kV (nếu có)

3.1.2 Lựa chọn dạng và ñiểm tính ngắn mạch, công thức tính ngắn mạch

−−−− Lựa chọn dạng và ñiểm tính ngắn mạch:

Khi lựa chọn cần phải xem xét các vấn ñề sau:

ngắn mạch

−−−− Công thức tính ngắn mạch:

Thành phần TTT của dòng ngắn mạch ở pha ñặc biệt - ñối với cả lưới trung tính cách ñiện và trung tính nối ñất, ñược tính theo công thức:

X X

I I

k

cb n

k

c

∆ Σ

Σ = 1 +

) ( 1

*

Trong ñó:

(n) - dạng ngắn mạch;

c - hệ số thay ñổi sức ñiện ñộng nguồn - tra Bảng 3 của Phụ lục I;

lục I;

Thành phần TTK của dòng ngắn mạch chỉ ñược xem xét khi tính chỉnh

ñịnh bảo vệ rơle cho lưới có trung tính nối ñất, thành phần này có giá trị phụ thuộc

vào dạng ngắn mạch Do vậy khi tính toán chỉnh ñịnh phải căn cứ vào tổng trở TTT

và TTK tính ñến ñiểm ngắn mạch ñể quyết ñịnh xem sẽ tính ngắn mạch cho dạng

nào - xem mục 3.4.2

I I

) 1 ( 2 ) 1 ( 1 ) 1 (

X X

X I

I

k k

k k

k

Σ Σ

Σ Σ

2 )

1 , 1 ( 1 ) 1 , 1 (

Trong ñó:

I k

) 1 (

ngắn mạch một pha nối ñất;

I k

) 1 , 1 (

ngắn mạch hai pha nối ñất;

n k

) ( 1 ) (

TTK (sơ ñồ thay thế TTN giống như sơ ñồ TTT) Trong sơ ñồ TTK chỉ thể hiện các phần tử có dòng TTK ñi qua

Trong sơ ñồ này phải thể hiện ñầy ñủ các phần tử tính từ nguồn ñến ñiểm ngắn mạch

3.1.4 Tính trở kháng của các phần tử (trong hệ ñơn vị tương ñối cơ bản)

S u

X

cb

ñm ñm

cb N

2

*

* 100

%

Trong ñó:

tính toán ngắn mạch sau này;

của Phụ lục I;

Uñm - ñiện áp ñịnh mức phía cao áp của MBA, kV

+ Điện áp ngắn mạch % các cuộn dây của máy biến áp

S u

X

cb

ñm ñm

cb NC

2

*

* 100

S u

X

cb

ñm ñm

cb NT

2

*

* 100

S u

X

cb

ñm ñm

cb NH

2

*

* 100

%

Trong ñó:

Z

x X

X

cb

ñv

L L

L - chiều dài của ñường dây, km;

Bảng 1 của Phụ lục I

U

S x X

vị tương ñối cơ bản;

lý lịch của máy biến áp, Ω;

3.2 Tính toán ngắn mạch bằng chương trình PSS/ADEPT

3.2.1 Hệ ñơn vị tương ñối

ñối Sử dụng hệ ñơn vị tương ñối trong nhiều trường hợp làm ñơn giản ñược phép

tính, ít nhầm lẫn hơn so với dùng ñơn vị có tên

lượng ñó trong hệ ñơn vị có tên với một lượng cơ bản (cb) ñã chọn tính trong cùng

ñơn vị

cb pu

U

U

U = ;

cb pu

I

I

I = ;

cb pu

S

S

cb pu

Z

X

X =

cb cb

S = 3 * * ;

cb

cb cb

I

U Z

* 3

=

cb

kV cb

S

U2 ) (

=

Trong chương trình PSS/ADEPT thường lấy :

3.2.2 Lập file từ ñiển dữ liệu

cho phép người dùng lập các thông số của thiết bị như: tổng trở, giá trị dòng ñịnh mức, thông số về ñộ tin cậy…của các thiết bị như ñường dây, cáp, MBA, DCL, tụ

ñiện…ñể phục vụ cho việc tính toán của chương trình mà không phải lập lại mỗi khi

tính toán

3.2.3 Cấu trúc file từ ñiển dữ liệu

MBA

Sλ Định mức sự cố do bão

một khoảng trống

buộc; tất cả các dòng khác (*2, *1, *, *R) là tuỳ chọn

! historical data that has always been in pti.con

3.2.4 Tính toán thông số ñường dây

liệu của dây dẫn có dạng như sau:

hình 3-1 như sau:

Hình 3-1

xuất hiện hình 3-2 như sau:

Hình 3-2

+ Người sử dụng cần cài ñặt ñầy ñủ các tuỳ chọn trước khi tính toán thông số ñường dây

+ Đặt tuỳ chọn ñơn vị tính toán:

kính là: inches, toạ ñộ của dây dẫn là feet, khoảng cách là: inches Và kết quả xuất

System) thì: R, X là ohms/km, ñường kính là mm, toạ ñộ của dây dẫn là m, khoảng

+ Đặt file thông số dây dẫn (conductor file): ñặt ñường dẫn ñể lấy thông

số dây dẫn cho việc tính toán ñiện kháng và ñiện dẫn ñường dây File mặc ñịnh của chương trình là: *.csv nằm trong ñường dẫn sau: C:\Programfiles\PTI\PSS-ADEPT5\Example\

−−−− Các bước tính toán thông số ñường dây:

trình PSS/ADEPT nhấp ñúp chuột vào biểu tượng hình 3-3, trên màn hình xuất hiện hộp thoại hình 3-4:

Hình 3-3

Hình 3-4 + Đặt tên mạch cần tính và chọn vị trí của tâm trụ ñiện theo tọa ñộ ngang

từ lề bên trái -> chọn Ok ñể kết thúc tuỳ chọn Sau khi kết thúc tuỳ chọn trên màn hình xuất hiện hộp thoại hình 3-5 với 1 vòng tròn thể hiện toạ ñộ và tên mạch ñiện như sau:

Hình 3-5

+ Sau ñó kích ñúp chuột vào biểu tượng hình tròn nằm trong ô vuông có

ñường viền hình nét ñứt trên màn hình sẽ xuất hiện hộp thoại hình 3-6 như sau:

Hình 3-6

dây và khoảng cách của các dây so với toạ ñộ chọn Chọn loại dây dẫn và dây chống sét từ file dữ liệu

3-7 hoặc vào analysis -> chọn impedance:

Hình 3-7

ra bảng ở dạng như hình 3-8 sau:

Hình 3-8

+ Sau ñó kích chuột vào nút save results, kết quả ñược lưu vào file có dạng ñuôi *.csv như hình 3-9

Hình 3-9

không và tương hỗ người sử dụng có thể lưu tổng trở vào File từ ñiển dữ liệu ñã có sẵn hoặc tạo một file từ ñiển mới

lưu file kết quả tính toán ở dạng tổng trở thứ tự thuận và thứ tự không(Z0-Z1 per circuit)

màn hình xuất hiện hình 3-10 như sau:

Hình 3-10

3.2.5 Tính toán thông số MBA

−−−− Cách tính toán thông số MBA: Sử dụng chương trình possip.exe

−−−− Cách nhập thông số MBA vào chương trình PSS/ADEPT:

3.2.6 Tính toán ngắn mạch

−−−− Để tính toán ngắn mạch trong lưới ñiện ta thực hiện theo các bước sau:

+ Để tính toán ngắn mạch ñầu tiên ta phải ñặt các tuỳ chọn của tính toán

ngắn mạch:

màn hình xuất hiện hình 3-11

trở quá ñộ hay siêu quá ñộ của máy ñiện ñể tính dòng ngắn mạch Kháng trở siêu quá ñộ thì luôn nhỏ hơn kháng trở quá ñộ và ñược dùng ñể xác ñịnh dòng ñiện tức thời khi xảy ra ngắn mạch (trong khoảng thời gian 2 chu kỳ ñầu) Kháng trở quá ñộ

ñược sử dụng ñể tính dòng ngắn mạch sau thời gian siêu quá ñộ

Hình 3-11

là tổng trở trung gian, tổng trở chạm Mặc ñịnh tổng trở sự cố bằng 0 khi ngắn mạch chạm ñất hoàn toàn Tổng trở sự cố chỉ ñược dùng khi ngắn mạch 1 pha chạm ñất qua ñiện trở

−−−− Người sử dụng cần cài ñặt các tuỳ chọn trên thẻ short circuit rồi chọn

Ok

biểu tượng hình 3-12 gắn vào nút cần tính toán ngắn mạch

Hình 3-12

hiện hình 3-13 Người sử dụng chọn loại ngắn mạch cần tính toán-> chọn Ok

+ Biểu tượng hình 3-16 có chức năng xoá ñiểm ngắn trên lưới ñiện:

Hình 3-16

lưới ñiện:

Hình 3-17

hiện tính toán một cách liên tục và riêng lẻ tất cả các dạng ngắn mạch (ñược cài ñặt trong thẻ analysis option) tại mỗi nút trong toàn hệ thống ñiện và nó chỉ tính ñộ lớn dòng ñiện của mỗi dạng ngắn mạch

mạch 3 pha và ngắn mạch 1 pha chạm ñất PSS/ADEPT sẽ tính như sau: ñầu tiên sự

cố 3 pha xảy ra tại nút 1 và ta có ñược dòng ngắn mạch 3 pha; kế tiếp, sự cố 1 pha xảy ra tại nút 1 và dòng ngắn mạch một pha ñược tính; sau ñó ngắn mạch 3 pha và ngắn mạch 1 pha ñược ñặt giống như vậy ở nút 2 Kết quả ta sẽ có ñược 4 dòng ngắn mạch

là không có sự cố trên lưới và nó sẽ tính phân bổ công suất ñể thiết lập ñầu phân áp của MBA, tính dung lượng bù của tụ bù và ñiện áp tại các nút trước khi sự cố Các tải tĩnh ñược qui ñổi thành tổng trở không ñổi dựa trên công suất và ñiện áp tại các nút mà tải ñấu vào Máy ñiện ñược xem như là một kháng trở nối tiếp với suất ñiện

ñộng, ñộ lớn và góc của suất ñiện ñộng ñược xác ñịnh ở bài toán phân bổ công suất

Sau ñó chương trình mới thực hiện bài toán tính toán ngắn mạch

3.3 Tính chỉnh ñịnh rơle bảo vệ cho lưới trung tính cách ñiện

3.3.1 Trường hợp thiết bị ñược bảo vệ là máy biến áp trạm trung gian

−−−− Lựa chọn dạng và ñiểm tính ngắn mạch:

cao áp của máy biến áp, trong ñó:

Mục ñích: tính dòng ngắn mạch ñi qua từng máy biến áp ñể chọn dòng khởi ñộng của bảo vệ quá dòng cắt nhanh ñặt ở phía cao áp máy biến áp

+ Tính dòng ngắn mạch I(2)min tại thanh cái hạ áp sau ñó quy ñổi về phía cao áp của máy biến áp, trong ñó:

thức nào thì tính ngắn mạch ở phương thức ñó

Mục ñích: tính dòng ngắn mạch ñi qua từng máy biến áp, sau ñó quy

ñổi về phía cao áp ñể kiểm tra ñộ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gian ñặt ở phía

cao áp máy biến áp

trạm trung gian, trong ñó:

máy biến áp có tổng trở khác nhau thì tính với phương thức máy biến áp có tổng trở lớn hơn vận hành

Mục ñích: tính dòng ngắn mạch ñi qua từng máy biến áp ñể kiểm tra

ñộ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gian ñặt ở phía hạ áp máy biến áp

−−−− Tính chỉnh ñịnh bảo vệ quá tải

+ Bảo vệ quá tải: làm nhiệm vụ báo tín hiệu hoặc cắt quá tải MBA Đối

với MBA hai cuộn dây bảo vệ quá tải bố trí ở phía sơ cấp Với MBA ba cuộn dây, bảo vệ quá tải có thể ñược bố trí ở hai hoặc cả ba cuộn dây

+ Dòng chỉnh ñịnh:

Trong ñó:

với rơle cơ, bằng 0,95 ñối với rơle số);

với tỷ số của TI, nấc ñặt của rơle và yêu cầu về ñộ nhạy của bảo vệ

ñường dây không có ñộng cơ; bằng 1,3 nếu như trên ñường dây có ñộng cơ Hệ số

trong quá trình vận hành phải thường xuyên theo dõi ñể hiệu chỉnh hệ số kmm cho phù hợp

với rơle cơ, bằng 0,95 ñối với rơle số);

n

I K

I

I

kñ sñ

Trong ñó:

nI - tỷ số biến của TI

I

I k

kñ nh

) 2 ( min

Trong ñó:

bảo vệ;

+ Thời gian chỉnh ñịnh:

Trong ñó:

t - thời gian chỉnh ñịnh cắt của bảo vệ;

0,3 giây ñối với rơle số

−−−− Tính chỉnh ñịnh bảo vệ quá dòng cắt nhanh

+ Dòng chỉnh ñịnh:

kat - hệ số an toàn, lấy bằng 1,1÷1,15 ñối với rơle tĩnh hoặc rơle số, bằng 1,2 ñối với rơle cảm ứng hoặc rơ le ñiện từ;

Phía nhị thứ: áp dụng công thức (3-17)

+ Độ nhạy của bảo vệ:

I

I k

kñ

N nh

min

Trong ñó:

thường lấy bằng dòng ngắn mạch 2 pha;

Yêu cầu ñộ nhạy: knh > 1,0

+ Thời gian chỉnh ñịnh: t = 0

Chú thích:

cấp cắt nhanh có thời gian, phối hợp với bảo vệ cắt nhanh phía sau kề nó, dòng khởi

ñộng và thời gian ñược tính như sau:

Ikñ = kat*IkñCNsau*kfm

t = tCNsau +∆t Trong ñó:

IkñCNsau: dòng ñiện khởi ñộng của bảo vệ cắt nhanh phía sau liền kề;

tCNsau: thời gian chỉnh ñịnh của bảo vệ cắt nhanh phía sau liền kề;

trước với bảo vệ phía sau liền kề khi xảy ra ngắn mạch lớn nhất ở cuối vùng bảo vệ của bảo vệ phía sau

−−−− Đối với máy biến áp, bảo vệ cắt nhanh chỉ ñặt ở phía cao áp, không ñặt ở

phía hạ áp

3.3.2 Trường hợp thiết bị ñược bảo vệ là ñường dây:

−−−− Lựa chọn dạng và ñiểm tính ngắn mạch:

vận hành ở phương thức nào thì tính ngắn mạch ở phương thức ñó

Mục ñích: ñể chọn dòng khởi ñộng bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50) của máy cắt ñầu ñường dây

Các máy biến áp ñầu nguồn cấp ñiện cho ñường dây vận hành ñộc lập, khi ñó chọn máy biến áp có trở kháng lớn nhất là máy biến áp cấp ñiện cho

ñường dây

Mục ñích: ñể kiểm tra ñộ nhạy bảo vệ quá dòng cắt nhanh ñặt tại ñầu

ñường dây

lập, khi ñó chọn máy biến áp có trở kháng lớn nhất là máy biến áp cấp ñiện cho

ñường dây

Mục ñích: ñể kiểm tra ñộ nhạy bảo vệ quá dòng có thời gian ñặt tại

ñầu ñường dây

−−−− Tính chỉnh ñịnh bảo vệ quá dòng có thời gian

+ Dòng chỉnh ñịnh:

k

k k

v

mm at

ñường dây không có ñộng cơ; bằng 1,3 nếu như trên ñường dây có ñộng cơ

có nhiều ñộng cơ, trong quá trình vận hành phải thường xuyên theo dõi ñể hiệu

với rơle cơ, bằng 0,95 ñối với rơle số);

Ilvmax - dòng làm việc lớn nhất của ñường dây - xem mục 2.1

+ Thời gian chỉnh ñịnh: thời gian chỉnh ñịnh từng cấp bảo vệ tính theo

công thức (3-19)

−−−− Tính chỉnh ñịnh bảo vệ quá dòng cắt nhanh

công thức (3-20), kiểm tra ñộ nhạy tính theo công thức (3-21)

−−−− Tính chỉnh ñịnh bảo vệ cắt chạm ñất theo ñiện áp 3U 0

Định ra thời gian cắt chạm ñất của các lộ ñường dây: ñường dây có

xác suất xảy ra sự cố nhiều thì cho cắt trước, ñường dây có xác suất xảy ra sự cố ít thì cho cắt sau

+ Thời gian TĐL của các ñường dây:

thanh cái

i = 1: là ñường dây có thời gian cắt chạm ñất bé nhất, chọn bằng 0,5 hoặc 1,0 giây

i = n: là ñường dây có thời gian cắt chạm ñất lớn nhất

ñường dây TĐL ñầu tiên: tTĐL = 0,5 giây

tTĐL(i) = 2.tcñ(i+1) + tTĐL(i+1) - 2.tcñ(i) + 0,5 (giây) (3-24)

−−−− Tính chỉnh ñịnh bảo vệ cắt chạm ñất theo dòng ñiện 3I 0

+ Tính trị số dòng ñiện ñiện dung của một lộ ñường dây

Đối với ñường dây trên không:

L U

Trong ñó:

ñất, km;

Nếu lộ cần tính dòng chạm ñất có cả ñường dây trên không và cáp ngầm thì dòng chạm ñất của lộ ñường dây này sẽ bằng tổng dòng chạm ñất của

ñường dây trên không và cáp ngầm

+ Tính chỉnh ñịnh bảo vệ cắt chạm ñất theo dòng 3I 0 không hướng

Trong ñó:

bằng 1 nếu như trên ñường dây không có tụ ñiện; bằng 2 nếu như trên ñường dây có

tụ ñiện;

thời gian cắt chạm ñất lớn nhất của bảo vệ phía sau liền kề

Độ nhạy của bảo vệ:

I

I k

kñ

L nh

3 0 Σ

Trong ñó:

ñường dây ñược bảo vệ), A;

1,5 ñối với ñường dây trên không

+ Tính chỉnh ñịnh bảo vệ cắt chạm ñất theo dòng 3I 0 có hướng

nhất ñấu cùng thanh cái sinh ra

dòng 3I0 không hướng