THIẾT KẾ RƠ LE BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY HÒA KHÁNH HUẾ

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Lời nói đầu Ngày điện phần thiết yếu sản xuất công nghiệp nh sống sinh hoạt ngời Để đảm bảo sản lợng chất lợng điện cần thiết, tăng cờng độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị làm việc ổn định toàn hệ thống, cần phải sử dụng cách rộng rãi có hiệu phơng tiện bảo vệ, thông tin, đo lờng, điều khiển điều chỉnh tự động hệ thống điện Trong số phơng tiện này, rơle thiết bị bảo vệ rơ le đóng vai trò quan trọng Trong trình vận hành hệ thống điện, lúc hệ thống hoạt động bình thờng, thực tế xảy tình làm việc không bình thờng cố nh ngắn mạch, tải phần tử hệ thống điện, mà nguyên nhân chủ quan khách quan Hệ thống Rơle phát tự động cô lập phần tử bị cố, đa hệ thống trở lại chế độ làm việc bình thờng Đờng dây truyền tải điện phần tử quan trọng hệ thống phát dẫn điện Hiểu biết vận hành, cố đờng dây, thiết bị bảo vệ đờng dây kiến thức quan trọng kỹ s nghành hệ thống điện Hiện nay, dới phát triển khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ rơle ngày đại, nhiều chức tác động xác nớc ta ngày nay, xu hớng sủ dụng rơle kỹ thuật số dần thay cho rơle điện dùng tiếp điểm cũ kỹ, hoạt động không an toàn thiếu xác Về mặt cấu trúc, đồ án gồm chơng lớn sau: Chơng I: Tính toán ngắn mạch Kết phần đợc dùng để tính toán chỉnh định kiểm tra độ nhạy cho bảo vệ đờng dây đợc trình bày chơng sau Chơng II: Giới thiệu số chức rơle số 7SA511 hãng SIEMENS Chơng III: Lựa chọn phơng thức bảo vệ cho đờng dây Hòa Khánh-Huế Chơng IV: Tính toán chỉnh định kiểm tra vùng bảo vệ, kiểm tra độ nhạy Ngoài có vẽ thuyết minh kèm theo Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt thầy cô môn Hệ thống điện bảo giúp đỡ em suốt năm ghế giảng đờng Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình cô giáo TS Trơng Lan Anh, ngời trực tiếp hớng dẫn bảo em hoàn thành đồ án Em hy vọng kiến thức em tích lũy đợc năn học, điều bảo cô Trơng Lan Anh, điều thu đợc Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc sau hoàn thành đồ án này, sử dụng hiệu cho thực tế sau Cảm ơn bố mẹ, anh chị, ngời thân ngời bạn, ngời giúp sức, động viên, chia sẻ khó khăn nhiều năm Tất giúp em hoàn thành đồ án Xin cảm ơn tất Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Chơng I: Tính toán ngắn mạch Ngắn mạch loại cố nguy hiểm, ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng lên lớn, dòng ngắn mạch chạy qua phần tử hệ thống điện gây tác dụng sau: - Phát nóng cục thiết bị, gây cháy nổ - Sinh lực khí lớn phần thiết bị điện, làm biến dạng gẫy vỡ phận ( sứ đỡ, dẫn ) - Gây sụt áp lới điện, làm động ngừng quay, ảnh hởng đến suất làm việc máy móc, thiết bị - Gây ổn định hệ thống điện máy phát bị cân công suất, quay theo vận tốc khác dẫn đến đồng - Tạo thành phần dòng điện không đối xứng, gây nhiễu đờng dây thông tin gần - Nhiều phần mạng điện bị cắt để loại trừ điểm ngắn mạch, làm gián đoạn cung cấp điện Do hậu xấu mà ngắn mạch gây cho hệ thống điện, đòi hỏi phải cô lập phần tử bị cố, bảo vệ phần lại hệ thống điện Các bảo vệ rơle đảm nhận nhiệm vụ này, phải phản ứng có cố tình trạng bất bình thờng xảy phần tử mà bảo vệ Để bảo vệ rơle thực nhiệm vụ mình, cần thiết phải tính toán ngắn mạch nhằm phục vụ công tác chỉnh định kiểm tra hoạt động rơle bảo vệ Chính việc tính ngắn mạch cần thiết Tính ngắn mạch dùng bảo vệ rơ le nhằm: phục vụ công tác chỉnh định kiểm tra hoạt động rơ le bảo vệ Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc I.1 Giới thiệu sơ đồ hệ thống điện Ta mô tả vị trí đặt bảo vệ cho phần tử hệ thống nh sơ đồ sau: BV5 BV6 BV3 BV4 HTĐ BV7 BV8 A BV1 BV2 T1 110kV B C BV9 Rever se directi BV10 on Trong đó: A- Đà Nẵng; B- Huế; C- Hòa Khánh 110kV Đờng dây CB đợc bảo vệ bảo vệ BV1 BV2 Đờng dây AB đợc bảo vệ bảo vệ BV5 BV6 Đờng dây AC đợc bảo vệ bảo vệ BV7 BV8 Trạm biến áp T1 đợc bảo vệ bảo vệ BV3 BV4 Trạm biến áp T2 đợc bảo vệ bảo vệ BV9 BV10 Vậy: Để bảo vệ cho đờng dây CB ta cần phải tính toán chỉnh định cho bảo vệ BV1 BV2 - BV1 tác động theo hớng dòng ngắn mạch từ B tới điểm ngắn mạch - BV2 tác động theo hớng dòng ngắn mạch từ C tới điểm ngắn mạch Trong nội dung phần đồ án tốt nghiệp này, em tính toán chỉnh định cho bảo vệ BV1 Bảo vệ BV2 làm tơng tự BV1 khác chỗ tính toán chỉnh định theo giá trị chiều dòng điện ngợc với BV1 Để phục vụ việc chỉnh định BV1, ta tính toán dòng ngắn mạch chế độ hệ thống cực đại cực tiểu dạng ngắn mạch xảy đờng dây CB Ta chia đờng dây thành đoạn nhau, gồm điểm tính ngắn mạch N1, N2, N3, N4, N5, ứng với điểm tính toán ngắn mạch, ta tính dòng ngắn mạch chạy qua BV1 thành phần dòng ngắn mạch chạy từ đầu C tới điểm ngắn mạch Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Ngoài ra, lý phối hợp tác động bảo vệ với BV1 phải phối hợp tác động với BV3, BV6, ta phải tính thêm điểm ngắn mạch N6 N7 vị trí: N6: điểm ngắn mạch 110kV trạm biến áp T1 N7: điểm ngắn mạch đờng dây Đà Nẵng-Huế, điểm mút cuối mà bảo vệ dòng cắt nhanh cấp BV6 bảo vệ đợc, khoảng cách từ B đến điểm ngắn mạch N7 chiếm khoảng 75% chiều dài đờng dây Huế-Đà Nẵng, hay khoảng cách từ A đến N7 25% chiều dài đờng dây 25%ì98 = 24,5 km Để đơn giản, tính ngắn mạch ta có giả thiết sau: - Bỏ qua R lấy X - Mạch từ không bão hoà - Bỏ qua dòng điện từ hoá máy biến áp - Bỏ qua thành phần điện dung dây dẫn-đất - Đối với chế độ hệ thống max tính N(3), N(1) - Đối với chế độ hệ thống tính N(3), N(1) - Tính toán giá trị hệ tơng đối bản, sau quy giá trị có tên Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc I.2: chọn biến dòng điện BI, biến điện áp Bu Chọn biến dòng điện BI Chọn tỷ số biến đổi máy biến dòng BI dùng cho bảo vệ BV1 Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo dòng làm việc lớn qua BI Dòng thứ cấp lấy 1A Dòng điện làm việc max chạy qua đờng dây 220kV Hòa Khánh-Huế đợc xác định từ hai điều kiện sau - Dòng làm việc cho phép theo chế độ phát nóng đờng dây ACSR-411,6 750 A - Dòng làm việc cỡng xảy cố đứt đờng dây Đà Nẵng-Huế, trạm biến áp T1 hoạt động tải với hệ số tải 1,4 Khi công suất truyền tải đờng dây Hòa Khánh-Huế 1,4ì125 = 175 MVA, dòng làm việc cỡng chạy đờng dây Hòa Khánh-Huế là: Icb = S ì U dm = 175 ì 220 = 0,459256kA Ilvmax = 459,256 A dòng làm việc lớn chạy đờng dây Hòa KhánhHuế dòng làm việc max chạy qua BI đặt bảo vệ BV1 IT: dòng điện danh định phía thứ cấp, chọn IT = A IS: dòng điện danh định phía sơ cấp, chọn IS Ilvmax= 459,256 A, chọn IS = 600 A Vậy tỷ số biến dòng là: nI = I S 600 = = 600 IT Chọn biến điện áp BU Chọn điện áp định mức cuộn sơ cấp US = 220/ kV; Điện áp định mức cuộn thứ cấp UT = 110/ V Vậy tỷ số biến điện áp là: nU = Tỷ số nZ đợc tính: nZ = U S 220 ì 10 / = = 2000 UT 110/ n U 2000 = = 3,33333 nI 600 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc I.3: tính thông số điện kháng phần tử hệ thống điện Chọn Scb= 100 MVA; Ucb = Utb = 230 kV Icb = 0,25102 kA Ta tính điện kháng thành phần dạng tơng đối I.3.1 Điện kháng đờng dây Điện kháng đờng dây Đà Nẵng - Hoà Khánh dài 15 km là: Điện kháng thứ tự thuận là: S cb X1 = x1ìlì U = 0,415ì15ì tb 100 = 0,01177 230 Điện kháng thứ tự không là: S cb X0 = x0ìlì U = 1,45ì15ì tb 100 = 0,04112 230 Điện kháng đờng dây Hoà Khánh - Huế dài 84 km là: Điện kháng thứ tự thuận là: S cb X1 = x1ìlì U = 0,415ì84ì tb 100 = 0,06590 230 Điện kháng thứ tự không là: S cb X0 = x0ìlì U = 1,45ì84ì tb 100 = 0,23025 230 Điện kháng đờng dây Đà Nẵng - Huế dài 98 km là: Điện kháng thứ tự thuận là: S cb X1 = x1ìlì U = 0,415ì98ì tb 100 = 0,07688 230 Điện kháng thứ tự không là: S cb X0 = x0ìlì U = 1,45ì98ì tb 100 = 0,26862 230 I.3.2.Điện kháng máy biến áp Ta tính điện áp ngắn mạch UCN , UTN , UHN theo công thức sau: U CN = ( ) 1 ì U CN T + U CN H U TN H = ì (10,85 + 35,32 19,85) = 13,16% 2 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc ( ) ( ) U CN = 1 ì U CN T + U TN H U CN H = ì (10,85 + 19,85 35,32) = 2,31% lấy U CN = 2 U CN = 1 ì U CN H + U TN H U CNT = ì ( 35,32 + 19,85 10,85) = 22,16% 2 Điện kháng thứ tự thuận, nghịch, không cuộn dây cao, trung, hạ máy biến áp hệ đơn vị tơng đối là: XC = U CN S 13,16 100 ì cb = ì = 0,10528 100 S dmTN 100 125 XT = U HN S 22,16 100 ì cb = ì = 0,17728 XH = 100 S dmTN 100 125 I.3.3 Điện kháng hệ thống điện a Tính điện kháng thứ tự thuận Chế độ cực đại Xét có ngắn mạch Đà Nẵng ta có giá trị dòng ngắn mạch là: I(3)Nmax = 5,6 kA; I(1)Nmax = 5,2 kA; Điện kháng thứ tự thuận hệ thống điện chế độ cực đại là: X1max = (3) N ì S cb ì U cb = 100 ì = 0,04483 5,6 ì 230 Chế độ cực tiểu Khi có ngắn mạch 220kV Đà Nẵng ta có: I(3)Nmin = kA; I(1)Nmin = 3,6 kA Điện kháng thứ tự thuận hệ thống điện chế độ cực tiểu là: X1min = (3) N ì S cb ì U cb = 100 ì = 0,06276 ì 230 b Tính điện kháng thứ tự không Giá trị dòng ngắn mạch pha đợc tính theo: S ìS ì S cb cb (i) I(1)N = 3ìINa1 = ì X (i) ì = (i) cb = * U cb X ì U cb U cb ì (1) N INa1: dòng ngắn mạch pha A thành phần thứ tự thuận Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc (i ) : điện kháng tổng hợp toàn hệ thống điện tính đến điểm ngắn mạch Ni Trong ngắn mạch N(1), (i ) đợc tính theo (i ) = 1( i) + (2i) + (0i) = 1( i) + (0i) - Với 1(i) , (2i) lần lợt điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch toàn hệ thống tính đến điểm ngắn mạch Ni, có 1(i) = (2i) - (0i) điện kháng thứ tự không toàn hệ thống tính đến điểm ngắn mạch Ni, đợc tính cách vẽ sơ đồ thứ tự không Khi ngắn mạch A (thanh 220kV Đà Nẵng) Chế độ cực đại - Có X1 = X2 = X1max = 0,04483 Với X1max điện kháng thứ tự thuận hệ thống điện chế độ max - Dòng ngắn mạch pha là: (N1) = 5,2 kA - Điện kháng tổng hợp ngắn mạch N(1) ngắn mạch A là: S 100 cb X(1) = ì U ì (1) = ì 230 ì 5,2 = 0,14482 cb N Điện kháng thứ tự không toàn hệ thống tính đến điểm ngắn mạch A là: X0 = 0,14482- ì 0,04483 = 0,05516 Chế độ cực tiểu - Có X1 = X2 = X1min = 0,06276 Với X1min điện kháng thứ tự thuận hệ thống điện chế độ - Dòng ngắn mạch pha là: (N1) = 3,6 kA - Điện kháng tổng hợp ngắn mạch N(1) ngắn mạch A là: S 100 cb X(1) = ì U ì (1) = ì 230 ì 3,6 = 0,20918 cb N Điện kháng thứ tự không toàn hệ thống tính đến điểm ngắn mạch A là: Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc X0 = 0,20918 ì 0,06276 = 0,08366 Sơ đồ thay thứ tự không xảy ngắn mạch A là: 0,26862 X9 A 0,04112 0,23025 C 0,10528 0,17728 0,10528 0,17728 B Trong đó: X9 điện kháng thứ tự không hệ thống điện Hình 3.1 X2 = X4 = XC = 0,10528 điện kháng thứ tự không cuộn dây cao áp máy biến áp tự ngẫu X3 = X5 = XH = 0,17728 điện kháng thứ tự không cuộn dây hạ áp máy biến áp tự ngẫu X6 = 0,26862 điện kháng thứ tự không đờng dây AB X7 = 0,04112 điện kháng thứ tự không đờng dây AC X8 = 0,23025 điện kháng thứ tự không đờng dây CB Thu gọn sơ đồ ta có: Biến đổi X6, X7, X8 X10, X11, X12 D = X6 + X7 + X8 = 0,26862 + 0,04112 + 0,23025 = 0,53999 X10 = ì 0,26862 ì 0,04112 = = 0,02046 D 0,53999 X11 = ì 0,04112 ì 0,23025 = = 0,01753 D 0,53999 X12 = ì 0,26862 ì 0,23025 = = 0,11454 D 0,53999 X13 = X2 + X3 + X12 = 0,10528 + 0,17728 + 0,11454 = 0,39710 X14 = X4 + X5 + X11 = 0,10528 + 0,17728 + 0,01753 = 0,30009 10 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc chơng iv: tính toán chỉnh định kiểm tra độ nhạy Bảo vệ khoảng cách MC6 MC1 C MC2 MC5 A MC4 MC3 B T1 Ký hiệu A: Đà Nẵng, B: Huế,Hình C: Hòa Khánh Bảo vệ khoảng cách có vùng bảo vệ, cụ thể có: - Vùng I bảo vệ khoảng cách đặt đầu C bảo vệ đợc 85% chiều dài đờng dây CB, tính từ đầu C - Điện kháng đờng dây BA nhỏ điện kháng cuộn dây cao áp máy biến áp tự ngẫu T1 Vùng II bảo vệ khoảng cách BV1 đặt đầu C bảo vệ đợc toàn chiều dài đờng dây CB, bảo vệ thêm đợc 30% chiều dài đờng dây BA tính từ đầu B - Vùng III bảo vệ khoảng cách BV1 bảo vệ cho toàn đờng dây CB, bảo vệ đợc toàn chiều dài đờng dây BA Cụ thể có: Vùng 1: Bảo vệ cắt nhanh - Thời gian tác động, tI s - Điện kháng khởi động sơ cấp XIkđ = 0,85ìXCB = 0,85ì0,415ì84 = 29,631 Với XCB = 0,415ì84 = 34,86 điện kháng thứ tự thuận đờng dây Hòa Khánh-Huế - Điện trở khởi động sơ cấp: + Đối với cố pha-pha: RIkd = 0,85ìRCB + 0,5ìRhq = 0,85ì6,72 + 0,5ì9 = 10,212 Với RCB = 0,08ì84 = 6,72 điện trở thứ tự thuận đờng dây Hòa KhánhHuế Rhq điện trở hồ quang, Rhq = 59 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc + Đối với cố pha-đất: RIkd = 0,85ìRCB + Rhq + Rc = 0,85ì6,72 + + 15 = 29,712 Rc điện trở cột điện nối đất, Rc = 15 Vùng 2: Bảo vệ có thời gian - Thời gian tác động: tII = tI + t = 0,3s t = 0,3s cấp chọn lọc thời gian - Điện kháng khởi động sơ cấp: X IIkd = X CB + 0,3 ì X BA = 34,86 + 0,3 ì 40,67 = 47,061 Với XBA = 0,415ì98 = 40,67 điện kháng thứ tự thuận đờng dây Đà Nẵng-Huế - Điện trở khởi động sơ cấp + Đối với cố pha-pha: R IIkd = R CB + 0,3 ì R BA + 0,5 ì R hq = 6,72 + 0,3ì7,84 + 0,5ì9 = 13,572 Với RBA = 0,08ì98 = 7,84 điện trở thứ tự thuận đờng dây Đà Nẵng-Huế + Đối với cố pha-đất: R IIkd = R CB + 0,3 ì R BA + R hq + R c = 6,72 + 0,3ì7,84 + + 15 = 33,072 Vùng III: Bảo vệ có thời gian - Thời gian tác động tIII = tII +t = 0,6s - Điện kháng khởi động sơ cấp: B C III X kd = X CB + X BA = 34,86 + 40,67 = 75,53 T1 - Điện trở khởi động sơ cấp: RZC + Đối với cố pha-pha A R III kd = R CB + R BA + 0,5 ì R hq = 6,72 +7,84 + 0,5ì9 = 19,06 RZB + Đối với cố pha-đất: III tC II R III kd = R CB + R BA + R hq + R c = 6,72 +7,84 +t + 15 = 38,56 C I I Hình dới tsẽ biểu diễn vùng bảo vệ thời gian tác tđộng rơle bảo vệ B C t khoảng cách đặt Hòa Khánh; ký hiệu C: Hòa Khánh; B: Huế; A: Đà Nẵng I I Z kdB Z kdC Z IIkdC 60 Z III kdC Hình Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Đặc tính khởi động rơle khoảng cách đặt Hòa Khánh Tỷ lệ biến đổi dòng điện BI là: nI = 600 A/1 A Tỷ lệ biến đổi điện áp BU là: nU = 220 kV/0,11 kV Ta có X kdT = nI n ì X kdS R kdT = I ì R kdS nU nU Trong XkdS điện kháng khởi động sơ cấp () XkdT điện kháng khởi động thứ cấp cài đặt vào rơle () RkdS điện trở khởi động sơ cấp với hai chế độ cố pha-pha (P-P) phađất (P-Đ), () RkdT điện trở khởi động thứ cấp cài đặt vào rơle, tơng ứng có hai chế độ cố pha-pha pha-đất () Từ công thức trên, với điện trở điện kháng khởi động sơ cấp tính đợc trên, ta có bảng kết tính toán chỉnh định rơle khoảng cách đặt Hòa Khánh nh sau: Vùng t(s) Vùng I Vùng II Vùng III 0,3 0,6 XkdS Xkd() XkdT 29,631 47,051 75,53 RkdS() P-P P-Đ 8,8893 14,1153 22,659 10,212 13,572 19,06 Chỉnh định vùng phát cố 61 29,712 33,072 38,56 RkdT() P-P P-Đ 3,0636 4,0716 5,718 8,9136 9,9216 11,568 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc - Điện kháng giới hạn phía thứ cấp là: III (X + A)T = 2ì X kdT = 2ì22,659 = 45,318 () - Điện kháng giới hạn dới phía thứ cấp là: (X - A)T = ì (X + A) T = X III kdT = 22,659 () - Với trờng hợp dòng tải max, điện áp phía sơ cấp (Umin, Imax gần giống cố), ta tính đợc điện trở: RA2S = U ì I Lmax = 0,9 ì 220 ì 0,459256 = 248,914 () Phía thứ cấp: RA2T = nI 600 / ì R LS = ì 248,914 = 74,674 () nU 220 / 0,11 RA1T = 0,8ìRA2T = 0,8ì74,674 = 59,739 () Hình cho ta đặc tính khởi động đặc tính vùng phát cố bảo vệ khoảng cách đặt Hòa Khánh jX X+A X3 X2 X1 R1 R2 R3 R3E R1E R2E R RA1T 450 Trong đó: X-Ađộng thứ cấp vùng 1, vùng 2, vùng3 X1, X2, X3: lần lợt điện kháng khởi rơle bảo vệ khoảng cách Hình R1, R2, R3 lần lợt điện trở khởi động thứ cấp vùng1, vùng 2, vùng rơle bảo vệ khoảng cách có cố pha-pha 62 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc R1E, R2E, R3E lần lợt điện trở khởi động thứ cấp vùng1, vùng 2, vùng rơle bảo vệ khoảng cách có cố pha-đất Rơle bảo vệ khoảng cách đặt Hòa Khánh phát đợc cố tổng trở mà rơle đo đợc nằm vùng phát cố nh (vùng bao hình chữ nhật to nhất) 63 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Bảo vệ dòng pha có hớng Đối với bảo vệ dòng, ta có ba cấp tác động theo thời gian Cấp I: Bảo vệ cắt nhanh có hớng - Thời gian tác động tI s - Giá trị khởi động sơ cấp IIkđ = katìINng.max Với kat = 1,2 hệ số an toàn INng.max giá trị dòng ngắn mạch lớn chạy qua bảo vệ BV1 từ phía C, tra bảng 16 ta đợc INng.max = 1,49603 kA giá trị dòng ngắn mạch pha N5 chế độ max Vậy ta tính đợc IIkd = 1,2ì1,49603 = 1,79524 kA Vùng bảo vệ cấp I đợc biểu diễn nh hình Hòa Khánh Huế 67 I >> I(kA) (3) max (1) max (3) (1) Ikd INng.max l(km) 0 21 42 63 84 (1) CNmin L L(1) CNmax L(3) CNmin Theo đó: L(3) CNmax Chế độ max hệ thống, xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng cắt Hình nhanh bảo vệ đợc khoảng 78,5% chiều dài đờng dây (65,9 km); xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng cắt nhanh bảo vệ đợc khoảng 50% chiều dài đờng dây (42 km) 64 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Chế độ hệ thống, xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng cắt nhanh bảo vệ đợc khoảng 55% chiều dài đờng dây (46,2km); xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng cắt nhanh bảo vệ đợc khoảng 32,5% chiều dài đờng dây (27,3 km) Cấp II: bảo vệ có thời gian MC5 A MC6 MC1 C MC2 BV1 B MC3 N7 BV6 BV5 N6 BV2 BV4 BV3 MC4 T1 + Dòng ngắn mạch pha chế độ5max qua bảo vệ BV6 có ngắn mạch Hình N7 là: 0,50628 kA Dòng khởi động bảo vệ dòng cấp I bảo vệ BV6 là: Ikd.BV6 = 0,50628 kA + Dòng ngắn mạch pha chế độ max qua bảo vệ BV3 có ngắn mạch N6 là: 1,32992 kA Giá trị dòng khởi động bảo vệ dòng cấp I bảo vệ BV3 là: Ikd.BV3 = 1,2ì1,32992 = 1,595904 kA I Huế Do Ikd.BV3Hòa > Khánh kd.BV6 , nên cấp II bảo vệ dòng BV1 phối hợp với cấp II bảo vệ dòng BV3 67 mạch I >> pha chế độ max qua bảo vệ BV1 có ngắn mạch N5 + Dòng ngắn I(kA) là: IN5max = 1,49603 kA (3) Tuy nhiên, Imax < kd.BV3 , nên cấp II bảo vệ dòng bảo vệ N5max (1) max 100% chiều dài đờng dây Hòa Khánh-Huế Do đó: (3) Chỉnh định cấp II BV1: (1) I - Thời gian tác động: tII = tI + t = 0,3s I kd - Giá trị khởi động sơ cấp: IIkd.BV1 = IN5max= 1,49603 kA Vùng bảo vệ bảo vệ dòng cấp II BV1 đợc biểu diễn nh hình l(km) 0 21 63 42 (1) CNmin L L(1) CNmax L(3) CNmin Hình 65 84 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Theo đó: Chế độ max hệ thống, xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng cấp II bảo vệ đợc 100% chiều dài đờng dây (84km); xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng cấp II bảo vệ đợc khoảng 70,8% chiều dài đờng dây (59,5 km) Chế độ hệ thống, xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng cấp II bảo vệ đợc khoảng 77,6% chiều dài đờng dây (65,2km); xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng cấp II bảo vệ đợc khoảng 52,6% chiều dài đờng dây (44,2 km) Cấp III: bảo vệ dòng pha có thời gian - Thời gian tác động tIII = tII + t = 0,6s - Giá trị khởi động sơ cấp: III kd = k at ì k nm ì I lvmax k tv kat = 1,2 hệ số an toàn kmm = hệ số mở máy ktv = 0,95 hệ số trở Ilvmax = 0,459256kA dòng làm việc max chạy đờng dây Hòa Khánh-Huế, Vậy giá trị khởi động sơ cấp bảo vệ dòng cấp là: 66 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc 1,2 ì ì 0,459256 = 0,580113 kA 0,95 III kd = Vùng bảo vệ bảo vệ dòng cấp III đợc biểu diễn nh hình Hòa Khánh Huế 67I>> I(kA) (3) max (1) max (3) (1) III kd Theo đó, chế độ max nh chế độ xảy ngắn mạch pha hoặc0ngắn mạch pha bảo vệ dòng cấp III bảol(km) vệ đợc 100% 63 42 84 21 chiều0dài đờng dây Hòa Khánh-Huế Kiểm tra độ nhạy Có k n = I Hình Nng.min I III kd Trong kn hệ số độ nhạy INng.min: giá trị dòng ngắn mạch (N5) nhỏ nhất, theo kết tính toán ngắn mạch chơng ta có INng.min = I (1) N5min = 0,98375 kA Vậy ta có kn = 0,98375 = 1,696 > đạt yêu cầu 0,580113 Các giá trị dòng khởi động dòng khởi động phía sơ cấp, dòng khởi động phía thứ cấp đợc tính nh sau: IkdT = * I kdS nI Vậy ta đợc kết tính toán chỉnh định cho bảo vệ dòng pha có hớng nh bảng sau: Cấp t(s) IkdS (kA) IkdT (A) kn Cấp I 1,795236 2,99206 Cấp II 0,3 1,49603 2,493383 - 67 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Cấp III 0,6 0,580113 0,966855 1,696 Bảo vệ dòng thứ tự hớng Bảo vệ dòng thứ tự không đợc sử dụng để chống ngắn mạch chạm đất Với bảo vệ dòng thứ tự hớng, ta có ba cấp bảo vệ Cấp I: bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh có hớng - Thời gian tác động tI 0s - Giá trị khởi động sơ cấp: I I 0kd = k at ì I 0max Với I0max dòng qua bảo vệ thứ tự không BV1 có ngắn mạch pha xảy Huế, tra bảng 17 ta đợc I0max = 0,82537 kA Vậy dòng khởi động cấp I bảo vệ thứ tự không đợc tính: I Ikd = 1,2 ì 0,82537 = 0,99044kA Vùng bảo vệ cấp I đợc biểu diễn nh hình Huế Hòa Khánh 67N I >> I0(kA) I (1) 0max I (1) 0min I Ikd I 0max 21 63 42 84 l(km) CN Theo chế độ max nếuLxảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng thứ tự Lmax CN không cắt nhanh bảo vệ đợc 87% chiều dài đờng dây (74km), chế độ vệ dòng thứ tự không bảo vệ đợc 72% xảy ngắn mạch phaHình bảo chiều dài đờng dây (60km) A Cấp II: bảo vệ có thời gian B BV6 N7 BV5 N6 C BV1 BV2 BV3 68 T1 Hình BV4 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc + Dòng ngắn mạch chế độ max qua bảo vệ thứ tự không BV6 có ngắn mạch N7 là: 0,78222 kA Giá trị dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự không cấp I bảo vệ I BV6 là: 0kd.BV6 = 0,78222 kA + Dòng ngắn mạch chế độ max qua bảo vệ thứ tự không BV3 có ngắn mạch N6 là: 0,58084 kA Giá trị dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự không cấp I bảo vệ I BV3 là: 0kd.BV3 = 1,2ì0,58084 = 0,69701 kA I I Do 0kd.BV3 < 0kd.BV6 , nên cấp II bảo vệ dòng thứ tự không BV1 phối hợp với cấp II bảo vệ dòng thứ tự không BV6 Do đó: Chỉnh định cấp II bảo vệ thứ tự không BV1: - Thời gian tác động: tII = tI + t = 0,3s - Giá trị khởi động sơ cấp: II I 0kd.BV1 = katì 0kd.BV6 = 1,2ì0,78222 = 0,93866 kA Vùng bảo vệ cấp II bảo vệ dòng thứ tự không BV1 nh hình 10 Huế Hòa Khánh 67N I >> I0(kA) I(1)0max 1() 0min I IIkd 0 21 42 63 L Hình 10 69 84 l(km) Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Theo đó, chế độ max xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng thứ tự không cấp II bảo vệ đợc 100% chiều dài đờng dây Hòa Khánh-Huế; chế độ bảo vệ đợc 92% chiều dài đờng dây Hòa Khnáh-Huế (77km) Cấp III: bảo vệ dòng thứ tự thời gian - Thời gian tác động tIII = tII + t = 0,6s - Giá trị khởi động sơ cấp: III 0kd = k at ì I dm Với kat = 0,5 hệ số an toàn Idm giá trị dòng điện định mức phía sơ cấp BI tức ta có Idm = 500 A III Vậy 0kd = 0,5 ì 0,5 = 0,25kA Huế 67N >> I0(kA) I (1) 0max I (1) 0min I Ikd l(km) 21 63 84 Vùng bảo vệ bảo vệ dòng42thứ tự hớng cấp III nh hình 11 Hình 11 Theo đó: chế độ max nh chế độ min, xảy ngắn mạch pha bảo vệ dòng thứ tự hớng cấp III bảo vệ đợc 100% chiều dài đờng dây Hòa Khánh-Huế Kiểm tra độ nhạy kn = I 0min 0,66893 = = 2,676 > thoả mãn I kd 0,25 Với I0min: giá trị dòng ngắn mạch qua bảo vệ thứ tự không BV1 có ngắn mạch pha chế độ Ta có kết tính toán chỉnh định cho bảo vệ dòng thứ tự hớng nh sau: Cấp t(s) IkdS (kA) IkdT (A) kn Cấp I 0,99044 1,65073 Cấp II 0,3 0,93866 1,56443 - 70 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Cấp III 0,6 0,25 71 0,41667 2,76 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Mục lục Trang Chơng I : Tính toán ngắn mạch I.1 Giới thiệu sơ đồ hệ thống điện I.2 Chọn biến dòng điện BI, biến điện áp BU Chọn biến dòng điện BI Chọn biến điện áp BU I.3 Tính thông số điện kháng phần tử hệ thống điện I.3.1 Điện kháng đờng dây I.3.2 Điện kháng máy biến áp I.3.3 Điện kháng hệ thống điện I.4 Tính toán ngắn mạch pha 12 A Ngắn mạch đờng dây Hòa Khánh-Huế 12 B Ngắn mạch pha N6, N7 14 Ngắn mạch N6 14 Ngắn mạch N7 15 (1) I.5 Tính toán ngắn mạch pha N 18 I.5.1 Chế độ cực đại 19 A Ngắn mạch đờng dây Hòa Khánh-Huế 19 Điện kháng thứ tự không 19 Điện kháng thứ tự thuận, điện kháng thứ tự nghịch 21 Tính dòng ngắn mạch pha 22 B Điểm ngắn mạch N6, N7 26 Điểm ngắn mạch N6 26 Điểm ngắn mạch N7 28 I.5.2 Chế độ cực tiểu 33 A Ngắn mạch đờng dây Hòa Khánh-Huế 33 Điện kháng thứ tự không 33 Điện kháng thứ tự thuận, điện kháng thứ tự nghịch 35 Tính dòng ngắn mạch pha 36 B Điểm ngắn mạch N6, N7 39 Điểm ngắn mạch N6 39 Điểm ngắn mạch N7 41 Chơng II : Tìm hiểu rơle 7SA511 hãng Siemens 47 Hoạt động thiết bị hoàn chỉnh 47 72 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Đặc tính cắt Lôgic cắt Tự động đóng lại Tự động đóng lại pha Tự động đóng lại pha Tự động đóng lại pha ba pha Chơng III : Sơ đồ phơng thức bảo vệ Yêu cầu thiết bị bảo vệ Nguyên tắc lựa chọn phơng thức bảo vệ Chơng IV : Tính toán chỉnh định kiểm tra độ nhạy Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ dòng pha có hớng Bảo vệ dòng thứ tự hớng 73 49 52 54 56 57 57 59 59 60 63 63 68 72 [...]... tính dòng ngắn mạch một pha chạy qua 2 bảo vệ là BV1 và BV2 đặt ở 2 đầu đờng dây Hòa Khánh-Huế, và tính dòng thứ tự không chạy qua các bảo vệ trên, đồng thời ta tính thêm ngắn mạch tại các điểm N6, N7, cũng nhằm mục đích chỉnh định sau này nh trong trờng hợp ngắn mạch ba pha 19 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc I.5.1 Chế độ cực đại A Ngắn mạch trên đờng dây Hòa khánh-huế 1 Tính điện kháng thứ tự... ngắn mạch một pha qua BV1 khi có ngắn mạch một pha tại Ni là: IBV1 = 2ìICNa1 + ICNa0 Dòng qua bảo vệ thứ tự không BV1 khi có ngắn mạch một pha tại Ni là: I0BV1 = 3ìICNa0 Vậy từ bảng 13 và bảng 14 ta có bảng kết quả dòng dòng qua bảo vệ BV1 khi có ngắn mạch một pha trên đờng dây Hòa Khánh-Huế nh sau: Bảng 15: Kết quả tính ngắn mạch 1 pha chế độ hệ thống cực tiểu Vị trí NM N1 N2 N3 N4 N5 ICNa1 3,82718... pha truyền qua BV1 đến điểm ngắn mạch Ni là: IBV1 = 2ìICNa1 + ICNa0 Dòng đi qua bảo vệ thứ tự không BV1 là: I0BV1 = 3ìICNa0 24 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Vậy từ bảng 7 và bảng 8 ta có bảng kết quả dòng ngắn mạch truyền qua bảo vệ BV1 khi có ngắn mạch tại Ni nh sau: Bảng 9: Dòng ngắn mạch 1 pha chế độ max qua bảo vệ BV1 Vị trí NM N1 N2 N3 N4 N5 ICNa1 4,98513 3,35157 2,54505 2,07180 1,77159... thuận của đờng dây dài 84km X5 là điện kháng của cuộn dây cao áp máy biến áp T1 X6 là điện kháng của cuộn dây hạ áp máy biến áp T1 X7 là điện kháng của cuộn dây cao áp máy biến áp T2 X8 là điện kháng của cuộn dây hạ áp máy biến áp T2 X9 là điện kháng thứ tự không của hệ thống điện (X9max, X9min) X10 là điện kháng thứ tự không của đờng dây dài 98km X11 là điện kháng thứ tự không của đờng dây dài 15km... sức điện động của hệ thống ở đơn vị tơng đối cơ bản Bảo vệ BV1 đặt tại đầu đờng dây Hòa Khánh-Huế, đặt tại phía thanh cái C Tổng trở ngắn mạch thứ tự thuận của toàn hệ thống điện tính đến điểm ngắn mạch Ni là: 1(i) = 1 + ( 2 + 1BNi ) ì ( 3 + 1CNi ) 2 + 3 + 4 Dòng ngắn mạch 3 pha tổng tại Ni : I = 1 1( i) Thành phần dòng ngắn mạch qua bảo vệ BV1 truyền tới điểm ngắn mạch: 13 Ket-noi.com din... không của đờng dây dài 84km 12 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc i.4: tính toán Ngắn mạch ba pha Mặc dù ngắn mạch ba pha rất hiếm khi xảy ra, song hậu quả của nó thờng là nặng nề nhất, do dòng ngắn mạch ba pha thờng có giá trị lớn nhất Chính vì vậy việc tính ngắn mạch ba pha là rất cần thiết A ngắn mạch trên đờng dây Hòa Khánh-Huế Sơ đồ thay thế thứ tự thuận khi có ngắn mạch trên đờng dây Hòa Khánh-Huế... điện kháng thứ tự thuận của đờng dây AB X3 = 0,01177 là điện kháng thứ tự thuận của đờng dây AC X1CNi là điện kháng thứ tự thuận của đoạn đờng dây tính từ thanh cái C tới điểm ngắn mạch Ni (đoạn C- Ni) X1BNi là điện kháng thứ tự thuận của đoạn đờng dây tính từ điểm ngắn mạch Ni tới thanh cái B (đoạn B- Ni) Có XN1Ni + XN5Ni = 0,06590 = X4 là điện kháng thứ tự thuận của đờng dây CB E = 1 là sức điện động... dây AC X5 = X7 = 0,10528 lần lợt là điện kháng cuộn dây cao áp máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 X6 = X8 = 0,17728 lần lợt là điện kháng cuộn dây hạ áp máy biến áp tự ngẫu T1 và T2 X0CNi là điện kháng thứ tự không của đoạn đờng dây CNi X0BNi là điện kháng thứ tự không của đoạn đờng dây BNi X12 = X0CNi + X0BNi = 0,23025 là điện kháng thứ tự không của đờng dây CB Thu gọn sơ đồ trên ta đợc X13 = X14 = X5 + X6... thanh cái C Huế truyền tới diểm ngắn mạch 22 Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc Dòng đi qua bảo vệ thứ tự không BV1 khi có ngắn mạch một pha tại Ni là: I0BV1 = 3ìICNa0 Từ các công thức trên và dựa vào bảng 4 và bảng 5, ta có bảng kết quả tính các dòng ngắn mạch thành phần khi có ngắn mạch một pha trên đờng dây Hòa Khánh-Huế trong chế độ max nh sau: Bảng 6: Dòng ngắn mạch 1 pha trong chế độ hệ thống... ì = ì 2 + 3 + 4 0,15455 Trong đơn vị có tên giá trị các dòng ngắn mạch này là: IBV1(kA) = IBV1ì 100 230 ì 3 (kA) Từ các công thức trên ta tính đợc dòng ngắn mạch qua bảo vệ BV1 khi có ngắn mạch xảy ra trên đờng dây Hòa Khánh-Huế, kết quả ghi ở bảng dới: Bảng 2: Dòng ngắn mạch 3 pha qua BV1 khi hệ thống ở chế độ cực đại Vị trí NM N1 N2 N3 N4 N5 X1CN i 0 0,01647 0,03294 0,04941 0,06590 X1BN i 0,06590 ... bảo vệ bảo vệ BV1 BV2 Đờng dây AB đợc bảo vệ bảo vệ BV5 BV6 Đờng dây AC đợc bảo vệ bảo vệ BV7 BV8 Trạm biến áp T1 đợc bảo vệ bảo vệ BV3 BV4 Trạm biến áp T2 đợc bảo vệ bảo vệ BV9 BV10 Vậy: Để bảo. .. định kiểm tra hoạt động r le bảo vệ Chính việc tính ngắn mạch cần thiết Tính ngắn mạch dùng bảo vệ rơ le nhằm: phục vụ công tác chỉnh định kiểm tra hoạt động rơ le bảo vệ Ket-noi.com din n cụng... phần lại hệ thống điện Các bảo vệ r le đảm nhận nhiệm vụ này, phải phản ứng có cố tình trạng bất bình thờng xảy phần tử mà bảo vệ Để bảo vệ r le thực nhiệm vụ mình, cần thiết phải tính toán ngắn