Bảo vệ rơ le trong hệ thống điên

Đồ án bảo vệ rơ le trong hệ thống điện, Các thông số trong mạch rơ le nhằm bảo vệ quá điện áp, dòng , công suất cho rơ le. Muốn duy trì sự hoạt động bình thường của hệ thống điện. Đề phòng gặp sự cố.

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RƠLE

I.Nhiệm vụ của bảo vệ Rơle :

Trong quá trình vận hành của hệ thống điện (HTĐ) có thể xuất hiến các tìnhtrạng sự cố và chế độ làm việc không bình thường của các phần tử Phần lớn các sựcố kèm theo hiện tượng dòng điện tăng cao ,điện áp giảm thấp

Các thiết bị có dòng điện lớn chạy qua đều bị đốt nóng có thể vượt quá mứccho phép dẫn đến hư hỏng Khi điện áp giảm quá thấp ,các bộ phận tiêu thụ điệnkhông thể làm việc bình thường nên tính ổn định của hệ thống giảm ,nếu tình trạngkéo dài có thể xuất hiện thêm sự cố

Muốn duy trì sự hoạt động bình thường của hệ thống điện khi xuất hiện sự cố ,cần phát hiện nhanh chóng chỗ sự cố và tách nó ra khỏi hệ thống Thiết bị bảo vệRơle là thiết bị tự động thực hiện tốt các nhiệm vụ nói trên

II.Yêu cầu cơ bản của bảo vệ Rơle :

1 Tính chọn lọc :

Khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏihệ thống Yêu cầu này là điều kiện để đảm bảo một cách chắc chắn việc cung cấpđiện cho các hộ tiêu thụ

2 Tác động nhanh :

Khi xảy ra sự cố thiết bị bảo vệ tác động càng nhanh càng tốt để hạn chế mứcđộ phá hoại, giảm thời gian cắt điện ở các hộ tiêu thụ điện và có khả năng giữ sựlàm việc ổn định cho hệ thống điện

3 Độ nhạy :

Để phát hiện những hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường củamạng điện ,bảo vệ cần có độ nhạy cần thiết để phát hiện sự cố kịp thời Độ nhạycủa bảo vệ đặt trưng bởihệ số độ nhạy KN

4 Tính đảm bảo :

Bảo vệ phải luôn luôn sẵn sàng khởi động và tác động một cách chắc chắntrong tất cả các trường hợp sự cố ngắn mạch trong vùng bảo vệ và các tình trạnglàm việc không bình thường của các phần tử bảo vệ Để tăng cường tính đảm bảocủa bảo vệ cần dùng Rơle có chất lượng cao ,làm việc chắc chắn đảm bảo chọn sơđồ bảo vệ đơn giản với Rơle ít tiếp điểm nhất nhưng vẫn đảm bảo sự làm việc tốtchắc chắn.Các thiết bị như cực nối , dây dẫn dùng đấu nối với các Rơle lại với nhauphải chắc chắn đảm bảo ,thường xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ

III Nhiệm vụ thiết kế được giao :

1 Bảo vệ bộ máy phát máy biến áp của nhà máy thủy điện A vớicông suất định mức P = 32MW :

2 Bảo vệ thanh góp cao áp 110KV của nhà máy điện A

3 Bảo vệ đường dây kép A-4 : (đường dây nối vào thanh góp nhà máy điệnA)

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

CHƯƠNG II

BẢO VỆ BỘ MÁY PHÁT - MÁY BIẾN ÁP

A ĐẶC ĐIỂM VỀ BỘ MÁY PHÁT - MÁY BIẾN ÁP VÀ KIỂU BẢOVỆ :

I Các số liệu kỹ thuật :

1 Máy phát điện:

a Máy phát thủy điện P=32MW :

Bảng II-1Mã hiệu Các thông số định mức Điện kháng tương đối

CB

850/120-60

SđmMVA

PđmMW

b Máy biến áp nối bộ với máy phát thủy điện :

Loại: TД-4000/110 có Sđm = 40 MVA

II Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường củamáy phát và máy biến áp :

1 Máy phát điện :

a Các sự cố trong máy phát điện :

- Ngắn mạch giữa các pha trong cuộn dây Stato

- Ngắn mạch một pha chạm đất cuộn dây Stato

- Chạm chập giữa các vòng dây trong cùng một pha

- Chạm đất 1 điểm mạch kích từ của máy phát

b Tình trạng làm việc không bình thường của máy phát điện:

- Do quá tải

- Do ngắn mạch ngoài

- Do điện áp ở đầu cực máy phát tăng cao

2 Máy biến áp :

a Các dạng hư hỏng của máy biến áp :

- Ngắn mạch giữa các pha với nhau

- Ngắn mạch 1 pha chạm đất

- Chạm chập giữa các vòng dây trong cùng 1 pha

b Các tình trạng làm việc không bình thường của máy biến áp :

- Ngắn mạch bên ngoài máy biến áp

- Máy biến áp làm việc quá tải

- Dầu máy biến áp tụt dưới mức cho phép

III Đặc điểm các bảo vệ bộ máy phát - máy biến áp :

Bảo vệ cho bộ máy phát - máy biến áp nhằm loại trừ các dạng hư hỏng và tìnhtrạng làm việc không bình thường nói trên Đối với bộ máy phát - máy biến áp tacó thể phối hợp nó vào loại bảo vệ nào đó dùng chung cho toàn khối ,điều này có

ưu điểm là giảm số lượng thiết bị bảo vệ so với trường hợp máy phát - máy biến áplàm việc độc lập

1 Bảo vệ chung cho toàn bộ máy phát - máy biến áp :

Vì sơ đồ nối điện của nhà máy là nối bộ máy phát - máy biến áp nên ta có thểdùng chung cho cả bộ

+ Bảo vệ so lệch dọc chống ngắn mạch 1 pha , nhiều pha

+ Bảo vệ quá dòng chống ngắn mạch ngoài và quá tải

2 Bảo vệ đặt riêng cho máy phát :

+ Bảo vệ chống chạm đất trong cuộn dây Stato

+ Bảo vệ mạch kích từ chống chạm đất 1 điểm cuộn kích từ

+ Bảo chống điện áp tăng cao tại đầu cực máy phát

3 Bảo vệ đặt riêng cho máy biến áp :

+ Bảo vệ thứ tự không chống ngắn mạch 1 pha phía điện áp cao

+ Bảo vệ Rơle hơi chống hư hỏng bên trong máy biến áp

B TÍNH TOÁN CÁC BẢO VỆ ĐẶT CHUNG CHO CẢ BẢO VỆ :

I Bảo vệ so lệch :

1 Sơ đồ bảo vệ dọc :

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

Bảo vệ so lệch dọc đặt chung cho bộ máy phát - máy biến áp có tác dụng loạitrừ các sự cố sau :

+ Ngắn mạch 1 pha hay nhiều pha trong cuộn dây MBA

+ Ngắn mạch 1 pha hay nhiều pha trong cuộn dây Stato máy phát điện cầnphải được cắt nhanh ở tất cả các phía và bảo vệ so lệch dọc đảm bảo cắt nhanh cácphần tử trong vùng bảo vệ

Để tăng độ nhạy của bảo vệ ta dùng loại Rơle có máy biến dòng bảo hòa trunggian và sơ đồ bảo vệ so lệch 3 pha

Tổ nối dây máy biến dòng phía cao áp (110KV) là Δ, phía hạ áp là Y Ta sửdụng sơ đồ nối dây như vậy để bù lại sự lệch pha giữa dòng sơ cấp phía cao áp vàdòng thứ cấp phía hạ áp của máy biến áp động lực nối theo tổ nối dây Y0/Δ -11

2 Xác định dòng sơ cấp ở các phía của bảo vệ Rơle tương ứng vớicông suất của biến áp, chọn máy biến dòng cho bảo vệ và xác địnhdòng thứ cấp tương ứng trong các nhánh bảo vệ và xác định tổ nốidây BI :

+

Các loại biến dòng có tổ nối dây Δ có dòng sơ cấp chọn theo 3.Uđm để dòngthứ cấp thứ cấp trong nhánh bảo vệ không được lớn hơn 5A quá nhiều

Với Sđm : Công suất định mức máy biến áp nối bộ máy phát :Sđm = 40MVA

1 Dòng sơ cấp ở các phía của bộ MF thủy

điện MBA ứng với

công định mức của nó 3.121

40000 = 191,085 (A)

5 , 10 3

40000

= 2202,036(A)

4 Dòng thứ cấp trong các nhánh của bảo vệ

085 , 191

3 = 4,132(A) 22023000,0365.= 3,67 (A)

2 Xác định dòng không cân bằng tính toán :

Phía sơ cấp chưa kể đến thành phần không cân bằng hoàn toàn I ''

Kcb khi ngắnmạch ngoài ở nhánh tự dùng

IKcbtt = I' Kcbtt + I '' Kcbtt

Trong đó :

I Kcbtt : là thành phần không cân bằng do máy biến dòng gây ra

I' Kcbtt = KKCK Kđn fI INng max

Với : KKCK : hệ số ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ trong quá trìnhquá độ , lấy KKCK = 1

fI = 0,1: sai số lớn nhất cho phép của BI

I'' Kcbtt : thành phần không cân bằng do việc điều chỉnh điện áp ở phíacao áp : I'' Kcbtt = Δ U I α Nngmax

Với : Δ U : sai số tương đối tương đối cho việc điều chỉnh điện áp ở phía caoáp của MBA, do máy biến áp có mức điều chỉnh (2 x 2,5)%

INng max : thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất Tra phụ lục tính ngắn mạch mục (II.1) ta có : INng max = 2,045 (KA) = 2045(A)

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

Iα Nngmax :thành phần chu kỳ của dòng điện ngắn mạch chạy qua phía điềuchỉnh điện áp Tra phụ lục tính ngắn mạch mục (II.1) ta có :

IαNng max =1,096 (KA) = 1096(A)

Vậy IKcbtt =1.1.0,1.2045 + 0,05.1096= 259,3 (A)

3 Sơ bộ xác định dòng khởi động sơ cấp của bảo vệ :

a Theo điều kiện chỉnh định dòng không cân bằng cực đại :

IKđ ≥ Kat IKcbtt

Với Kat : hệ số an toàn (tin cậy) kể đến sai số của Rơle và độ dự trữ Kat = 1,3

⇒ IKđ ≥ 1,3.IKcbtt = 1,3.259,3 = 337,09 (A)

b Theo điều kiện chỉnh định dòng từ hóa nhảy vọt khi đóng máy biến áp không tải: IKđ ≥ Khc IđmBA

Trong đó :

Iđm : dòng điện định mức tương ứng với công suất định mức của máy biến áp

ở phía điện áp 10,5KV

Iđm =

121 3

4 Sơ bộ kiểm tra độ nhạy của bảo vệ :

∗ Hệ số độ nhạy của bảo vệ xác định theo công thức : KN =

IRΣ : dòng trong cuộn dây Rơle

IKđR : dòng khởi động của Rơle tương ứng với số vòng ở phía có dòng IR chạyqua

Ta kiểm tra độ nhạy trong hai trường hợp :

+ Ngắn mạch 2 pha phía 10,5 KV trong tình trạng hệ thống làm việc cực tiểu + Khi ngắn mạch 1 pha chạm đất phía 110 KV khi máy cắt ở phía này cắt ra, nghĩalà ngắn mạch xảy ra trong trường hợp đóng thử máy biến áp Giả thiết rằng trong các trường hợp trên toàn bộ dòng ngắn mạch chạy qua máy biến dòng đặt ở phíamáy phát

+ Khi ngắn mạch 2 pha phía 10,5 KV (ngắn mạch tại điểm N1 ) Tra phụ lục (II 2)của phần tính toán ngắn mạch bảo vệ bộ máy phát - máy biến áp

2 ( 1

.

U n

I

N = .10115,5

5 / 3000 3

) 1 (

2

5 , 10

110 cb

10 115 808 ,

110 1

.

cb

cb Kđ

U

U n

I

=

5 , 10

115 5 / 3000

09 ,

337 = 6,15 (A)

∗ Xác định độ nhạy của bảo vệ :

+ Khi ngắn mạch 2 pha phía 10,5KV(N1)

811 ,

525 ,

8 = 1,386 < 2

Qua tính toán ta thấy độ nhạy của bảo vệ phía 10,5KV có Kn > 2 nên tiếp tục tínhtoán bảo vệ Rơle loại PHT-562 vì hệ số độ nhạy khi ngắn mạch 2 pha ở phía điệnáp máy phát lớn hơn giá trị tối thiểu rất nhiều

Để tăng độ nhạy của bảo vệ Rơle khi ngắn mạch 1 pha chạm đất phía 110KVkhi đóng thử MBA thì có thể không tính đến thành phần dòng điện không cân bằng

I'' Kcbtt ( do việc điều chỉnh định đầu phân áp gây nên) với điều kiện là thay đổi đầuphân áp chỉ thực hiện khi cắt MBA và khi thay đổi đầu phân áp chỉ thực hiện khicắt MBA và khi thay đổi cả các đại lượng của Rơle PHT-562 Giả thiết chỉ hợp lýkhi việc điều chỉnh đầu phân áp không phải tiến hành thường xuyên Vì vậy mọitính toán và chỉnh định của bảo vệ phải tiến hành cho đầu phân áp một Sau đây tatính toán cho hai trường hợp khi đầu phân áp cao nhất và thấp nhất (+5 % và - 5

%)

5 Tính lại dòng điện khởi động sơ cấp của bảo vệ không kể đếnthành phần I’’ Kcbtt :

IKcbtt= I’ Kcbtt = IKcb Kđn f1 INng max = 1.1.0,1.2045 = 204,5 (A)

+ Xác định dòng khởi động sơ cấp của bảo vệ IKđ theo điều kiện chỉnh định dòngkhông cân bằng cực đại :

IKđ ≥ Kat IKcbtt =1,3 204,5 = 265,85 (A)

Như vậy dòng khởi động sơ cấp của bảo vệ tính toán theo điều kiện này vẫn đượcchọn theo điều kiện tính toán : IKđ = 265,85 (A)

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

6 Xác định số vòng dây của cuộn dây máy biến dòng bảo hòa trunggian :

+ Xác định dòng thứ cấp của máy biến dòng đặt ở phía 110KV tương ứng với côngsuất định mức của máy biến áp được bảo vệ

Đối với đầu phân áp cao nhất :

IT =

110

05

,

1

3

0

3

3 085 ,

191 = 4,349 (A)

Dòng điện thứ cấp trong mạch bảo vệ phía 10KV tương ứng với công suất định mứccủa máy biến áp là :

IT = ICBT = 3,67 (A)

∗ Xác định số vòng dây các cuộn dây của máy biến dòng bảo hòa trung gian phía

cơ bản là phía có dòng thứ cấp lớn nhất, ở đây là phía cơ bản 10KV và phía không

cơ bản là phía 110KV theo công thức :

Wcbtt =

KđRcb

KđR

I F

Trong đó :

FKđR :sức từ động (A/V) khởi động của Rơle loại PHT-562 thì FKđR =60(A/V)Wcbtt :số vòng dây của máy biến dòng bảo hòa trung gian ở phía cơ bản tínhtoán

IKđRcb : dòng điện khởi động Rơle tính đổi về phía cơ bản, nó bằng tỷ số biếnđổi của máy biến dòng ở phía cơ bản có tính đến sơ đồ đấu dây

Số vòng dây từ phía khác được xác định từ điều kiện cân bằng các sức từđộng trong máy biến dòng bảo hòa trung gian khi máy biến áp được bảo vệ làmviệc bình thường và khi có ngắn mạch ngoài theo biểu thức :

WItt =Wcb

IT

cbT

I I

IcbT ; IIT : Dòng thứ cấp phia cơ bản và không cơ bản ứng với công suất địnhmức

∗ Số liệu tính toán cụ thể ở bảng sau : Bảng II-3

Tên các đại lượng tính toán

Ký hiệu và cách tính

toán Đối với đầu phân ápGiá trị hằng số

cao nhất + 5 % Đối với đầu phân ápthấp nhất - 5 % Dòng khởi động của Rơle

5 , 10

110

.

cb

cb I

Kđ

U

U n

I

5 , 10

115 5 / 3000

05 , 1 85 ,

115 5 / 3000

95 , 0 85 ,

4,61 (A) Số vòng tính toán của cuộn

dây máy biến dòng bảo hòa

trung gian phía cơ bản Wcbtt = KđRcb

KđR

I

F

095 , 5

Dòng khởi động của Rơle

dây máy biến dòng bảo hòa

trung gian phía 110KV WItt = Wcb IT

cbT

I

I

935 , 3

67 , 3

67 , 3

Sơ bộ chấp nhận số vòng

Thành phần dòng không

cân bằng tính toán cho việc

chọn lấy tròn số vòng phía

110KV(khi máy cắt ở điểm

tính toán)

I ’’Kcbtt =

Itt

I Itt

) 10 259 , 10

= 27,669 (A)

97 , 10

10 97 ,

= 96,911 (A) Dòng điện không cân bằng

sơ cấp tính toán có kể đến

khởi động sơ cấp của bảo vệ IKđ >Kat IKcbtt = 301,819 (A)232,169.1,3 = 391,834(A)301,411.1,3Giá trị chính xác của dòng

khởi động Rơle phía cơ bản IKđcb=

5 , 10

110

.

cb

cb I

Kđ

U

U n

I

5 , 10

115 5 / 3000

05 , 1 819 , 301

= 5,784(A)

5 , 10

115 5 / 3000

95 , 0 834 , 391

= 6,794 (A) Số vòng dây của các cuộn

dây của máy biến dòng bảo

hòa cuối cùng được chấp

7 Tính toán độ nhạy của bảo vệ :

+ Những trường hợp ngắn mạch tính toán để kiểm tra độ nhạy của bảo vệcũng như trong phụ lục mục II

+ Độ nhạy sẽ tính cho những trường hợp máy biến áp làm việc ở đầu phân ápthấp nhất, khi làm việc ở đầu phân áp cao nhất độ nhạy của bảo vệ cao hơn chút ít

a Dòng trong máy biến dòng bảo hòa trung gian khi ngắn mạch 2 pha phía điện ápmáy phát :

+ Dòng thứ cấp phía điện áp máy phát :

IRcb= .

5 , 10

) 2 (

110 cb

cb

U U

Tra phụ lục tính toán ngắn mạch 2 pha tại N1 (mục II.2) để bảo vệ cho bộmáy phát - máy biến áp ta được :

820 95 , 0

= 14,219 (A)+ Dòng thứ cấp phía điện áp 110KV :

IR(110) = 3

5 / 400

593 ,

0 103= 12,845 (A)+ Hệ số độ nhạy :

∑ =

60

110 ) 110 ( W I W

60

10 845 , 12 11 219 ,

5 / 3000

.

cb

cb N

U

U I

5 , 10 5 / 3000

115 808 ,

a Nhiệm vụ của sơ đồ :

- Rơle 13RI, 14RT báo tín hiệu khi có quá tải đối xứng sau thời gian t = 9(s)

- Rơle 15RI, 21RU < , 22RG : chống ngắn mạch đối xứng

- Rơle 16RI, 17RT : chống quá tải không đối xứng

- Rơle 18RI, 19RT : chống ngắn mạch ngoài không đối xứng với thời gian t19RT

b Hoạt động của sơ đồ :

- Khi bị quá tải đối xứng có dòng qua Rơle 13RI là IR Nếu IR > IKđ13RI sẽ tác độngbáo tín hiệu với thời gian t14RT = 9(s) để loại trừ khả năng tự mở máy của các động

2 Tính các giá trị chỉnh định :

a Dòng điện khởi động của các RI :

∗ Bảo vệ chống quá tải đối xứng (13RI , 14RT)

KTV : hệ số trở về, lấy KTV = 0,85

IđmF : dòng điện định mức của máy phát

IđmF : dòng điện định mức của máy phát

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

Th

LI 2

+

Từ BU

05 , 1

.IđmF =

85 , 0

05 , 1

.2200 = 2717,647 (A)+ Chọn máy biến dòng có tỉ số biến dòng : nI = 3000/5

+ Dòng điện khởi động thứ cấp :

647 ,

2717 = 4,529 (A)

Chọn Rơle dòng điện kiểu điện từ ЭT- 521 10 ,có giới hạn dòng điện đặt (2,5 ÷ 10) A.

∗ Bảo vệ chống ngắn ngoài đối xứng (15RI, 21RU < )

+ Chọn máy biến dòng có tỷ số biến đổi : nI = 3000/5

+ Dòng điện khởi động thứ cấp :

882 ,

+ Chọn máy biến áp có nU = 10000/100

+ Điện áp khởi động :

+ Chọn Rơle điện áp kiểu điện từ ЭH-524/200 có giới hạn đặt (55÷200)V

∗ Bảo vệ quá dòng không đối xứng (16RI, 17RT):

IKđS = 0,1.IđmF = 0,1 2200 = 220 (A)

Với máy biến dòng có tỷ số biến đổi nI = 3000/5

- Dòng điện khởi động thứ cấp :

220 = 0,367 (A)

- Chọn Rơle dòng điện kiểu điện từ ЭT-521/10,6 có giới hạn dòng điện đặt(0,15÷0,6)A

∗ Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài không đối xứng 18RI:

+ Theo kinh nghiệm : IKđS = 0,6.IđmF = 0,6 2200 = 1320 (A)

Với máy biến dòng có tỷ số biến đổi nI = 3000/5

+ Dòng điện khởi động thứ cấp :

1320 = 2,2 (A)

+ Chọn Rơle dòng điện khởi động kiểu điện từ ЭT-521/6 có giới hạn dòng điện đặt(1,5÷6)A

b Thời gian làm việc của các Rơle thời gian :

- Rơle thời gian báo quá tải đối xứng và không đối xứng :

3 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ :

Đối với các bảo vệ quá tải chúng ta không cần kiểm tra độ nhạy mà chỉ kiểmtra độ nhạy của bảo vệ chống ngắn mạch

- Độ nhạy của bảo vệ được kiểm tra theo dòng ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ làdòng ngắn mạch nhỏ nhất chạy qua bảo vệ :

a Khi ngắn mạch đầu bộ máy phát - máy biến áp :

Tra phụ lục tính ngắn mạch (II.4.a ) ta có :

I( 3 )

2

N =INmin= 0,629 (KA) = 629 (A)

+ Dòng qua Rơle :

110 cb

629 10115,5= 11,481 (A)+ Độ nhạy của bảo vệ :

10 663 ,

771 ,

7 = 1,501 > 1,2

c Kiểm tra độ nhạy của Rơle áp 21RU< :

+ Độ nhạy của bảo vệ :

KN = (3)

N

KđBV

U U

Trong đó :

U( 3 )

N : điện áp giữa các pha tại chỗ đặt bảo vệ khi ngắn mạch trựctiếp 3 pha ở cuối vùng bảo vệ đối với chế độ mà áp trên có giá trị lớn nhất

Tra phụ lục tính ngắn mạch mục (II.4.a) ta có : UN = 3,818 (KV)

- Vậy điện áp đặt vào Rơle là :

10 818 ,

Vậy kết quả tính toán tất cả các hệ số KnI và KnU đều đảm bảo độ nhạy

4 Kiểm tra độ nhạy khi ngắn mạch không đối xứng :

Tra phụ lục tính ngắn mạch (II.5.a) bảo vệ máy phát - máy biến áp ta đượcdòng thứ tự nghịch qua bảo vệ là :

2N2

I

5 , 10

110 cb

731 ,

5 = 2,605 > 1,5

+ Kết luận : Rơle đã chọn đảm bảo độ nhạy

C TÍNH TOÁN BẢO VỆ RIÊNG CHO MÁY PHÁT :

I Bảo vệ chống chạm đất một điểm cuộn dây Stato:

+ Để bảo vệ chống chạm đất trong sơ đồ bộ ta dùng Rơle điện áp RU

+ Sơ đồ bảo vệ gồm :10RU, 11RT và 12RTh

+ Khi làm việc theo sơ đồ bộ máy phát không trực tiếp liên hệ về điện vớimạng điện Nên khi chạm đất một điểm cuộn dây Stato,dòng điện dung chủ yếu do

do cuộn dây Stato cung cấp thường không vượt quá giá trị nguy hiểm (5A) đối vớimáy phát điện Vì vậy trong trường này khi máy phát điện có chạm đất không cầncắt máy cắt mà chỉ cần báo tín hiệu

+ Khi làm việc bình thường dòng điện trong các pha như nhau nên hầu nhưkhông có dòng điện và điện áp thứ tự không Trên cực của 10RU chỉ có điện ápkhông cân bằng do sóng điện áp bậc cao thứ tự không gây nên Nếu điện áp khởiđộng của 10RU lớn hơn điện áp không cân bằng thì bảo vệ sẽ không tác động Khimột pha chạm đất dòng điện trong các pha mất đối xứng và điện áp thứ tự khôngxuất hiện Nếu nó vượt quá giá trị chỉnh định của 10RU thì bảo vệ sẽ tác động vàqua Rơle thời gian 11RT và 12RTh phát hiện để người trực vận hành biết để loạitrừ

1 Điện áp khởi động của Rơle RU chọn theo 2 điều kiện sau :

a Áp khởi động của RU lớn hơn điện áp không cân bằng max :

UKđ10RU ≥ UKcb max

b Áp khởi động của RU chọn theo điều kiện ổn định nhiệt của Rơle RU :

UKđ 10RU = 15 (V)

+ Chọn theo điều kiện (b) thường thỏa mản điều kiện (a)

+ Thường dùng Rơle điện áp kiểu điện từ ЭH-562/60 giới hạn đặt (15÷60)V

2 Nguyên tắc bảo vệ :

+ Bảo vệ có thể tác động tức thời khi có ngắn mạch một pha chạm đất.Nhưng ở đây ta dùng Rơle thời gian RT để tăng tính đảm bảo của bảo vệ để tránhkhông chỉnh định theo giá trị quá độ của dòng điện dung khi có chạm đất trong điệnáp máy phát Thời gian lớn nhất của bảo vệ để cắt các sự cố trong mạng điện áp cótrung tính trực tiếp nối đất

+ Ta chọn thời gian của bảo vệ (Rơle 11RT) t11RT = 2 (s)

+ Chọn Rơle thời gian loại ЭB -142, có thời gian đặt (2÷20)s

+ Vôn mét (V) để kiểm tra định kì điện áp và xác định sơ bộ vị trí điểmchạm đất

II Bảo vệ chống chạm đất 1 điểm trong mạch kích từ :

1 Sơ đồ nguyên lý :

+ Đối với máy phát thủy điện do những đặc điểm riêng nên chưa chế tạođược bộ chống chạm đất hai điểm mạch kích từ hoàn chỉnh nên khi chạm đất 1điểm mạch kích từ là dừng máy phát

2 Đặc điểm của sơ đồ :

RI : Rơle khởi động báo hiệu và cắt máy cắt

RI : có 2 cực

+ Một cực nối đất

+ Một cực nối vào đầu dương của mạch kích từ

Ở đây ta chọn sơ đồ nối 1 cực của RI vào mạch kích từ qua nguồn áp phụ xoaychiều (vì sơ đồ này có nhiều ưu điểm)

- Tụ C : có tác dụng ngăn chặn dòng 1 chiều của mạch kích từ vào Rơle,cách ly mạch kích từ có điện áp cao với mạch bảo vệ

- Dòng vào Rơle hầu như không phụ thuộc vào vị trí điểm chạm đất và dungkháng của tụ C rất lớn so với cảm kháng của mạch kích từ Vì thế bảo vệ không cóvùng chết

3 Hoạt động của sơ đồ :

Bình thường không có dòng vào Rơle khi chạm đất 1 điểm trong mạch kích từ,lúc này sẽ có dòng từ nguồn phụ mạch xoay chiều khép mạch qua RI và tác động đicắt máy cắt ngoài máy phát

III Bảo vệ chống điện áp tăng cao tại đầu cực máy phát :

Do máy phát thủy điện không có bộ phận điều chỉnh tác động nhanh nên tốcđộ tăng điện áp tại đầu cực máy phát do mất tải đột ngột hoặc cắt ngắn mạch ngoàilà rất cao mặt khác do đặc điểm là máy phát nối với các đường dây tải điện đi xa

-20Th

+

+ U~

Cắt MC N

nên làm cho dòng kích từ cao dễ làm cho điện áp đầu cực máy phát tăng cao khi cósự cố nên cần đặt bảo vệ chống điện áp tăng cao.

1 Sơ đồ nguyên lý :

2 Điện áp khởi động của 8RU:

Chọn áp khởi động của bảo vệ bằng (1,5÷1,7)Uđm

UKđS =1,5.10,5 = 15,75 KV = 15750 (V)

Chọn máy biến điện áp có tỷ số biến đổi nU= 20000/100

Áp khởi động qua Rơle 8R :

Chọn Rơle điện áp kiểu điện từ ЭH-524/200 có giới hạn đặt (55÷200)V

3 Thời gian làm việc của 9RT :

Chọn t9RT = 0,5 (s)

4 Nguyên lý làm việc :

Khi điện áp tại đầu cực máy phát vượt quá trị số cho phép tương ứng lúc đóđiện áp đặt vào 8RU > UKđR thì 8RU đóng tiếp điểm , sau thời gian chỉnh định củaRơle 9RTđưa tín hiệu đi cắt 1MC

D BẢO VỆ RIÊNG CHO MÁY BIẾN ÁP :

I.Bảo vệ dòng thứ tự không chống ngắn mạch 1pha phía điện ápcao (110KV):

Bảo vệ được nối vào 1 máy biến dòng đặt ở trung tính trực tiếp nối đất củamáy biến áp Bảo vệ gồm 1 Rơle dòng BI, 1rơle thời gian và 1 rơle tín hiệu

1 Sơ đồ bảo vệ :

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

8RU 9RT 2CC

cắt 1MC

+

-MF

MBA 1MC

2BI

2 Dòng khởi động sơ cấp của bảo vệ :

Được chọn theo các điều kiện sau :

a Điều kiện chỉnh định dòng không cân bằng khi ngắn mạch ngoài :

IKđS ≥ IKcbtt ⇔ IKđS = Kat IKcbtt

b Theo điều kiện phối hợp về độ nhạy của bảo vệ đường dây nối với thanh góp củatrạm hoặc nhà máy phải phối hợp với bảo vệ nhạy nhất theo điều kiện này thì :

IKđS ≥ 3.Kat I0tt

⇒ IKđS = Kat 3I0tt = 1,2.3.0,197 = 0,709 (KA)

+ Chọn máy biến dòng có tỷ số biến đổi nI =1000/5

+ Dòng qua Rơle :

10 709 ,

Với : IoN : dòng thứ tự không tại chỗ đặt bảo vệ (t = 0)

Tra phụ lục tính toán ngắn mạch (II.6.b) ta có :

= 30.0,709,442= 1,87 >1,2 Bảo vệ đạt yêu cầu về độ nhạy

4 Thời gian làm việc của bảo vệ :

Chọn Rơle thời gian loại ЭB-133 ,có tKđR = (0,5÷0,9)s

II.Bảo vệ Rơle hơi cho máy biến áp :

Thực tế thì tất cả các hư hỏng trong nội bộ máy biến áp đều làm cho dầu bốchơi Cường độ bốc hơi phụ thuộc vào tính chất và mức độ hư hỏng Như vậy ta lợidụng các tính chất tạo ra khi hư hỏng vào mục đích bảo vệ rơle hơi.

+ Sơ đồ bảo vệ :

- Rơle hơi đặt trên ống nối bình dẫn dầu với thùng dầu và tác động theo áplực hơi trong ống Rơle gồm 2 tiếp điểm thủy ngân hoạt động theo tốc độ thành lậpkhí

- Có nhiều loại rơle hơi khác nhau, nguyên tắc tác động chung là bình thườngtrong bình rơle chứa đầy dầu đặt 2 phao nối với bầu thủy ngân có tiếp điểm thủyngân, khi làm việc bình thường các tiếp điểm thủy ngân mở

- Khi dầu bốc hơi ra ngoài còn yếu chúng tập trung lên phía trên đẩy mứcdầu trong rơle xuống thấp, phao thứ nhất hạ xuống và khép tiếp điểm thứ nhất đibáo tín hiệu

Nếu như mức dầu bốc hơi nhanh, tức có hư hỏng nghiêm trọng hơi bốc lên mạnhhơn đẩy phao thứ 2 chìm xuống, khép tiếp điểm 2 đi cắt máy cắt

- Rơle hơi cũng có thể tác động khi ngắn mạch ngoài do cuộn dây của máyphát nóng quá mức làm cho dầu bốc hơi Để rơle tác động chính xác ta phải chỉnhđịnh sao cho bảo vệ không làm việc khi ngắn mạch ngoài

Sơ đồ bảo vệ bộ MF-MBA :

CHƯƠNG III

BẢO VỆ HỆ THỐNG THANH GÓP

110KV

Xác suất sự cố trên thanh góp bé hơn so với trên đường dây.Nhưng nếu xảy

ra sự cố trên thanh góp hậu quả sẽ rất nghiêm trọng, mất điện toàn bộ đường dâynối vào hệ thống thanh góp Vì vậy việc bảo vệ thanh góp là cần thiết Đối vớithanh góp ta không cần đặt bảo vệ chống quá tải mà chủ yếu đặt bảo vệ để chốngcác dạng ngắn mạch bởi thanh góp đã chọn có khả năng quá tải lớn hơn nhiều sovới các phần tử nối vào nó

- Để bảo vệ hệ thống thanh góp 110KV ta dùng bảo vệ so lệch toàn phần BIđặt trên tất cả các mạch nối với thanh góp

I.Nhiệm vụ thiết kế :

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

24RTh 23RH

Th

Th Đến TDT

Cắt 1MC

Cắt 2MC

-25RG

Tính toán bảo vệ cho hệ thống thanh góp 110KV của nhà máy thủy điện

A Đây là hệ thống 2 thanh góp có thanh góp vòng được cấp điện từ 4 bộ máy phát máy biến áp

-II.Sơ đồ bảo vệ hệ thống 2 thanh góp có thanh góp vòng :

Sơ đồ bảo vệ gồm có các bộ phận chính :

1 Bộ phận khởi động :

Gồm rơle 7RSL, 8RSL, 9RSL để phân biệt ngắn mạch trong hay ngoài vùngbảo vệ

2 Bộ phận chọn lọc sự cố :

a Bộ chọn lọc sự cố thanh góp I:

Gồm các Rơle : 1RSL, 2RSL, 3RSL nối vào thanh góp I tác động khi ngắnmạch trên TGI và cắt các máy cắt thuộc thanh góp I

b Bộ phận chọn lọc sự cố thanh góp II:

Gồm các rơle 4RSL, 5RSL, 6RSL nối vào thanh góp II tác động khi ngắnmạch trên thanh góp II và cắt các máy cắt thuộc thanh góp II

3 Bộ phận kiểm tra báo tín hiệu đứt mạch thứ cấp BI :

Gồm các Rơle 10RI, 11RT, 12RG

4 Bộ phận khóa bảo vệ khi đóng thử máy cắt vòng :

Gồm các Rơle 13RGT, 14RG, 15RG

+ Khi đóng thử máy cắt vòng (5MC) vào thanh góp Nếu có sự cố chỉ đượcphép cắt máy cắt vòng mà không được cắt các máy cắt khác Bộ phận khởi động7RSL, 8RSL, 9RSL làm việc thông qua tiếp điểm giữa của 13RGT và tiếp điểmtrên của 14RG cắt máy cắt vòng Tiếp điểm dưới của 13RGT khép làm tiếp điểmdưới của 15GT mở ra cắt âm nguồn khóa bảo vệ nối vào thanh góp I và II (khôngcho các máy cắt vào thanh góp 1 và 2 cắt ra khi đóng thử máy cắt vòng)

5 Bộ phận khóa bảo vệ khi đóng máy cắt nối (MCN):

Gồm Rơle 16RG, 14RG và 15RG

+ Khi đóng MCN (6MC) từ khóa điều khiển đến MCN tiếp đểm trên cùngcủa 16RGT khép lại đóng MCN Khi có sự cố trên thanh góp bộ phận khởi động7RSL, 8RSL, 9RSL thông qua tiếp điểm dưới của 14RG và tiếp điểm giữa của16RGT đi cắt MCN Tiếp điểm dưới của 16RGT khép làm mở tiếp điểm 15RG cắt

âm nguồn, khóa bảo vệ nối vào thanh góp I và II (không cho máy cắt nối vào thanhgóp I và II cắt ra)

Hộp đổi nối HĐ5 : khóa không đưa nguồn đến bảo vệ

Cầu dao CD2 : ngắn mạch các BI khóa các bộ bảo vệ

Cầu dao CD1 : đóng ,loại bộ chọn lọc để cho bảo vệ tác động cả 2 thanh góp

II.Tính toán các tham số của bảo vệ :

1 Tính dòng khởi động của bảo vệ thanh góp :

a Theo dòng khởi động của bảo vệ thanh góp :

Dòng khởi động của bảo vệ không tác động đối với dòng không cân bằng tính toán

IKđ = Kat IKcbtt

Kđn : hệ số tính đến sự đồng nhất của các máy biến dòng :Kđn =1

fi = 0,1 : Sai số lớn nhất cho phép của BI INngmax : thành phần chu kỳ dòng ngắn mạch lớn nhất có thể đi qua biến dòngcủa phần tử tính toán khi có ngắn mạch ở ngoài

Tra phụ lục tính toán ngắn mạch (mục III.1) cho bảo vệ thanh góp ta được :

INngmax = 3,299 KA = 3299A

IKcbtt = 1.1.0,1.3,297.103 = 329,7 (A)

Dòng khởi động của Rơle phía sơ cấp :

IKđS = Kat Ipt max = 1,5.329,7 = 494,55 (A)

b Theo dòng phụ tải cực đại khi đứt mạch bảo vệ :

IKđ ≥ Kat Ipt max

- Chọn Kat = 1,2

- Khi các máy biến dòng của sơ đồ bảo vệ chọn như nhau thì Ipt max là dòng điện điqua phần tử mang tải lớn nhất Với giả thiết là mạch thứ cấp máy biến dòng bị đứtphần tử mang tải lớn nhất ở đây là phần tử số 2 (hộ 2)

10 3 max =

121 3

10 08 , 32

40 2 + 2 3 = 244,828 (A)

⇒IKđs = 1,2.244,828 = 293,794 (A)

So sánh 2 điều kiện trên ta chọn dòng khởi động của bộ khởi động và bộ chọn lọctrong điều kiện

Với : IKđs = 494,85 (A)

Chọn máy biến dòng với tỉ số biến đổi nI = 500/5

Dòng khởi động của Rơle phía thứ cấp

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

85 ,

494 = 4,948 (A)

Chọn Rơle dòng điện kiểu điện từ ЭT-521 10có giới hạn dòng điện đặt (2,5-10)A

2 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ :

Độ nhạy của bảo vệ được kiểm tra khi ngắn mạch 2 pha trên thanh góp ở chế độ cựctiểu

Tra phụ lục tính toán ngắn mạch (mục III.2) cho bảo vệ thanh góp :

5 / 500

10 49 ,

= 14,9 Độ nhạy của bảo vệ :

Kết luận : Độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu

3 Chọn dòng điện khởi động của Rơle kiểm tra mạch thứ cấp của BI:Dòng khởi động của Rơle kiểm tra đứt mạch thứ cấp máy biến dòng chọn lớn hơndòng điện không cân bằng ở chế độ làm việc cực đại của hệ thống

IKđ ≥ Kat fi KKcb INngmax

Nhưng thực tế chọn theo điều kiện : IKđRI = (0,2÷0,3) IđmBI

- Chọn IKđRI = 0,3.IđmBI = 0,3.5 = 1,5 (A)

- Chọn Rơle dòng điện kiểu điện từ ЭT-521/ 2 có giới hạn dòng điện đặt (0,5÷2)A

4 Thời gian làm việc của 11RT:

t11RT : Thời gian báo tín hiệu đứt mạch thứ hay kể từ lúc dòng điện đi qua10RI đến 11RT

Để bảo vệ đứt mạch thứ không tác động nhầm khi ngắn mạch ngoài thì thờigian báo tín hiệu đứt mạch thứ là : t11RT = tmax (bảo vệ ngoài) + ∆t

CHƯƠNG IV BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY KÉP 110KV

Trong hệ thống điện đường dây dài với điện áp cao thường có xác suất sự cốkhá lớn so với các phần tử khác trong hệ thống điện Vì vậy ta cần đặt các loại bảovệ để ngăn ngừa sự cố như các dạng ngắn mạch đường dây Ở đây ta tính toán bảocho đường dây kép 110KV nối từ thanh góp cao áp nhà máy điện A đến phụ tải số

4 (nhánh A-4) Các loại bảo vệ của đường dây là :

+Bảo vệ so lệch ngang có hướng

+ Bảo vệ khoảng cách

- Bảo vệ gồm :

+ RI : Rơle dòng điện

+ RW : Rơle định hướng công suất làm nhiệm vụ lựa chọn các hư hỏng, đểRơle công suất làm nhiệm vụ được cần phải nối các cuộn dây dòng điện và điện ápsao cho Rơle khép tiếp điểm tương ứng khi công suất ngắn mạch đi từ thanh gópvào đường dây

Ngoài ra còn có Rơle trung gian, Rơle tín hiệu để cắt MC và báo tín hiệu

Dòng điện vào Rơle RI, RW bằng hiệu dòng điện thứ cấp của 1BI và 2BI.Cuộn áp của RW được đặt trên thanh góp 110KV, Rơle dòng điện làm nhiệm vụkhởi động

R : Là điện trở hạn chế dòng qua Rơle

- Trạng thái bình thường cũng như khi ngắn mạch ngoài

IIS = IIIS

Với IIS, IIIS là dòng sơ cấp chạy trong đường dây D1 và D2 của lộ kép

A-4 và dòng qua Rơle tương ứng

IR = IIT - IIIT = IKcb

IIT,IIIT : Dòng thứ cấp trong máy biến dòng 1BI và 2BI đặt trên hai đường dâycần bảo vệ

+ Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì :

IIS ≠ IIIS⇒ IIT ≠ IIIT

Lúc này dòng vào Rơle rất lớn

+ Nếu IR ≥ IKđR Thì bảo vệ sẽ tác động cắt đường dây bị hư hỏng

1 Chọn dòng khởi động của bảo vệ :

Dòng khởi động của bảo vệ được chọn theo hai điều kiện :

a Bảo vệ không đuợc tác động được tác động đối với dòng không cân bằng :

Khi ngắn mạch ngoài tại thanh góp của trạm biến áp 4 trong điều kiện 2đường dây cùng làm việc song song

KKCK : hệ số ảnh hưởng đến thành phần không chu kỳ , lấy KKCK = 1

Kat : hệ số an toàn , lấy Kat = 1,5

Kđn : hệ số đồng nhất của các BI , lấy Kđn = 1

fi : sai số cho phép của BI , lấy fi = 0,1

Vậy IKcbtt = 1.1.0,1.1,0055.103 = 100,55 (A)

⇒ Dòng khởi động của bảo vệ IKđBV = Kat.IKcbtt = 1,5.100,55 = 150,825 (A)

b Không được tác động khi một trong hai đường day song song được cắt ra từ đầukia , muốn vậy dòng điện khởi động của rơle phải chọn lớn hơn dòng điện phụ tảitổng của 2 đường dây

4 103 =

121 3

5 ,

5 ,

1 131,371 = 231,832 (A) Từ hai điều kiện trên ta chọn dòng điện khởi động của bảo vệ theo điều kiện (b) vớiIKđBV = 231,832 (A) làm giá trị tính toán

Chọn máy biến dòng có tỷ số biến đổi nI = 300/5

Dòng khởi động của rơle là :

IKđR =

5 / 300

832 ,

231 = 3,863 (A)

Chọn rơle điện từ kiểu ЭT-521/6 có giới hạn dòng điện đặt (1,5 ÷ 6)A.

c Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ :

Độ nhạy của bảo vệ được kiểm tra với điểm ngắn mạch tính toán ở thanh cáicao áp của trạm biến áp phụ tải 4 đồng thời máy cắt đầu kia cắt ra

Tra phụ lục tính toán ngắn mạch mục (IV.2b) ta có :

10 889 ,

= 3,83 > 2 Như vậy độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu

II Bảo vệ khoảng cách :

- Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ dùng rơle tổng trở có thời gian tác động phụthuộc vào quan hệ giữa điện áp UR và dòng điện IR đưa vào rơle và góc pha ϕR giữachúng

Nguyên tắc tác động theo đại lượng ZR Nhiệm vụ này thực hiện được là nhờ rơletổng trở có hướng đặc tính là vòng tròn

1 Các bộ phận của bảo vệ khoảng cách :

+ Bộ phận khởi động : làm nhiệm vụ khởi động cho bảo vệ khi xuất hiện ngắnmạch, đó là các Rơle 24RI, 25RI, 26RI

+ Bộ phận xác định khoảng cách và định hướng công suất : gồm các Rơle 14RZ,15RZ,16 RZ kiểm soát vùng I nhờ 17RGT với thời gian tI

+ 19RZ, 20RZ, 21RZ : kiểm soát vùng II nhờ 22RT

+ 24RI, 25RI, 26RI : kiểm soát vùng III nhờ 27RT với tIII

Các rơle khoảng cách không kiểm soát vùng III

2 Chọn các tham số bảo vệ khoảng cách :

a Vùng I của bảo vệ gồm các Rơle :14RZ, 15RZ, 16RZ và 17RGT :

Điện trở vùng I là (Z1) chọn theo điều kiện sao cho bộ phận khoảng cách vùng

I không tác động khi ngắn mạch ngoài phạm vi đường dây bảo vệ Chiều dài củavùng I thường chọn bằng 85% chiều dài đường dây bảo vệ

Thời gian làm việc của bảo vệ vùng I tI = 0,1s

b Vùng II của bảo vệ gồm các Rơle : 19RZ, 20RZ, 21RZ và 22RT

Vùng II của bảo vệ phải lấy bao gồm phần đường dây còn lại Để bảo vệ mộtcách chắc chắn vùng bảo vệ không phải vượt ra ngoài phạm vi ấy Ở đây ta chọnphạm vi bảo vệ của vùng II bao gồm phần còn lại của đường dây được bảo vệ đếnmáy biến áp số 4

ZII = ZDA-4 + ZBA = 14,54 + j.13,91+ 1,27 + j.27,77 = 15,81+j.41,68 (Ω).Thời gian tII phải phối hợp với thời gian tác động của bảo vệ MBA : tII= tI +∆t Chọn ∆t = 0,5s ⇒ tII = 0,6s

Chọn rơle loại ЭB-121 có giới hạn đặt (0,25÷3,5)s

c Vùng III của bảo vệ gồm Rơle 24RI, 25RI, 26RI và 27RT:

Các rơle khoảng cách không kiểm soát vùng III và bảo vệ trong trường hợpnày làm việc như bảo vệ quá dòng có hướng và IKđ được chọn như là bảo vệ quádòng cực đại

IKđ =

tv

mm at

2

731 ,

131 = 65,865 (A)

Vậy IKđBV = 1,2.2,05,.8565,865= 232,466 (A)

Với BI có tỷ số nI = 300/5

Dòng qua Rơle:

466 ,

232 = 3,874 (A)

3 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ :

Độ nhạy của bảo vệ được kiểm tra theo dòng điện đi qua bảo vệ khi ngắn mạchcuối đường dây và cuối vùng dự trữ :

Thông thường chọn : KNBVchính ≥ 1,5

KNBVdự trữ ≥ 1,2

+ Khi ngắn mạch cuối đường dây bảo vệ

Tra phụ lục tính ngắn mạch bảo vệ đường dây kép mục (IV.2.a) có:

I( 2 )

N = 1,116 (KA)

Vì bảo vệ khoảng cách chỉ đặt trên 1 đường dây do đó dòng ngắn mạch chỉ bằngmột nửa I( 2 )

Độ nhạy của bảo vệ :

10 2 / 116 ,

= 2,4 > 1,5 Như vậy độ nhạy đã đảm bảo

+ Khi ngắn mạch cuối vùng dự trữ (sau MBA B4) :

Tra phụ lục tính toán ngắn mạch mục (IV.2.b) ta có :

II.Bảo vệ thứ tự không :

+ Đường dây được bảo vệ là đường dây 110KV có dòng chạm đất lớn nên ta phảiđặt bảo vệ thứ tự không có hướng

+ Bảo vệ phải tác động một cách chắc chắn khi ngắn mạch cuối vùng bảo vệ, ngoài

ra bảo vệ không được tác động đối với dòng không cân bằng

- Bảo vệ gồm các rơle 29RI là bộ phận khởi động :

30 RW là bộ phận định hướng công suất

31 RT là bộ phận tạo thời gian tránh tác động nhầm khi có ngắn mạchthoáng qua

1 Dòng khởi động của bảo vệ : được chọn theo điều kiện :

Tránh dòng không cân bằng khi ngắn mạch ngoài :

IKđBV ≥ IKcbtt.KatI( 3 )

max Nng

Trong đó :

IKcbtt = KKCK Kđn fi I( 3 )

max Nng

+ KKCK : hệ số ảnh hưởng đến thành phần không chu kỳ, KKCK = 1

+ Kat : hệ số an toàn, Kat = 1,5

+ Kđn : hệ số đồng nhất của các BI cùng loại, lấy Kđn = 1

+ fi : sai số cho phép của các BI, fi = 0,1

Tra phụ lục tính toán ngắn mạch (mục IV.1) của bảo vệ đường dây kép :

Từ 2 điều kiện (a) và (b) chọn dòng khởi động của bảo vệ là : IKđBV = 301,65 (A)

- Chọn máy biến dòng có tỷ số biến dòng : nI = 300/5

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

- Dòng khởi động của Rơle : IKđR =

65 ,

301 = 5,027 (A)

Chọn Rơle điện kiểu điện từ ЭT-521/10 có giới hạn dòng điện đặt (2,5÷10)A

2 Thời gian tác động của bảo vệ :

Thời gian tác động của bảo vệ phải được phối hợp với bảo vệ thứ tự khôngkhác.Giả thiết thời gian tác động của bảo vệ thứ tự không của MBA giảm áp số 4 làtB1 = 0,1s

Khi đó thời gian tác động của bảo vệ thứ tự không của đoạn đường dây B4 là :tđd4 = tB4 +∆t

Chọn ∆t = 0,5s ⇒ tđd4 = 0,1 + 0,5 = 0,6s

Chọn Rơle loại ЭB-121 có giới hạn thời gian đặt (0,25÷3,5)s

3 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ :

KN =

KđBV

BV N

I

I0 min3

Với I0N : là dòng ngắn mạch thứ tự không khi ngắn mạch chạm đất trên thanh gópcao áp của trạm giảm áp B4 (ở chế độ cực tiểu)

Tra phụ lục tính toán ngắn mạch mục (IV.4) ta được :

I( 1 )

0N= 0,494 (KA)

⇒ I0BV = I0N = I( 1 )

0N/2 = 0,247 (KA) Vậy : KN =

KđBV

N

I

I / 2

3 ( 1 )

65 , 301

10 247 , 0

= 2,456 > 1,5 Như vậy độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN NGẮN

MẠCH

Mục đích tính toán ngắn mạch dùng trong bảo vệ Rơle là nhằm tìm dòng ngắnmạch cơ sở Tính toán dòng khởi động của Rơle cũng như kiểm tra độ nhạy củachúng

I.Khái niệm chung các tham số :

Trong tính toán ngắn mạch các dạng ngắn mạch không đối xứng ta áp dụngqui tắc đẵng trị thứ tự thuận và áp dụng các phương pháp biến đổi

Chiều của dòng thứ tự thuận và thứ tự nghịch trên sơ đồ thay thế, còn chiều củadòng thứ tự không phụ thuộc vào cách đấu dây của máy biến áp

1 Các số liệu dùng để tính toán ngắn mạch :

a Nhà máy điện A :

Nhà máy thủy điện A dùng máy phát CB-850/120-60 có :

Sđm = 40 MVA ; Uđm = 10,5 KV

Sức điện động máy phát qui đổi về phía cao áp :

EA

F= 11,391

5 , 10

115 = 124,758 (KV) Điện kháng của máy phát điện qui về phía cao áp:

10 2

22

5 , 10

76 = 19,01 (Ω)

b Nhà máy điện B :

Nhà máy nhiệt điện B dùng máy phát TCB-30 có :

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η

5 ,

5 ,

10 2

22

5 , 10

53 = 17,986 (Ω)

II.Tính toán ngắn mạch phục vụ cho tính toán bảo vệ bộ máyphát - máy biến áp :

1 Tính toán dòng ngắn mạch chạy qua máy biến dòng :

Khi ngắn mạch 3 pha tại điểm N1 sau máy cắt đặt ở nhánh tự dùng bộ máyphát - máy biến áp của nhà máy A, khi vận hành ở chế độ cực đại để chọn dòngkhởi động cho bảo vệ so lệch

+ Sơ đồ thay thế tính toán như sau :

Ở chế độ cực đại nhà máy thủy điện A vận hành 4 tổ máy, nhà máy nhiệt điện B

XA

Ftđ

43 ,

2 0 đm

đm N

S

U

100 40

121 5 ,

Biến đổi sơ đồ :

Svth : NGUYỄNĐÌNH TRI ηLỚP 96Đ1C η