đồ án bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Lời nói đầu Điện nguồn lượng vô quan trọng sống người Nó sử dụng hầu hết lĩnh vực kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ Chính để đảm bảo cung cấp điện cách liên tục đảm bảo với chất lượng cao hệ thống bảo vệ rơle thiếu hệ thống điện Hệ thống bảo vệ coi người gác đền trung thành việc đảm bảo cho hệ thống điện hoạt động cách tốt Nên việc hiểu biết hư hỏng tượng không bình thường xảy hệ thống điện với phương pháp thiết bị bảo vệ nhằm phát nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống, cảnh báo xử lý khắc phục chế độ không bình thường mảng kiến thức quan trọng kỹ sư ngành hệ thống điện Khi làm Đồ án môn học “Bảo vệ Rơle” giúp em có thêm thời gian việc tìm hiểu thêm nhiều kiến thức phương thức bảo vệ hệ thông điện Rơle Trong thời gian qua, nhờ hướng dẫn tận tình thầy giáo ThS.Tạ Tuấn Hữu, em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, với khả trình độ hạn chế nên đồ án chắn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy lần sau Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2010 Sinh viên: Đậu Viết Cường SV:Đậu Viết Cường Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu A PHẦN LÝ THUYẾT I Nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ rơle Nhiệm vụ : Khi thiết kế vận hành Hệ thống điện (HTD) cần phải kẻ đến khả phát sinh hư hỏng tình trạng làm việc không bình thường HTD Ngắn mạch cố nguy hiểm HTD, hậu :  Sụt thấp điện áp phần lớn HTD  Phá hủy phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua tác động nhiệt  Hồ quang chỗ ngắn mạch(NM) để lâu đốt cháy thiết bị gây hỏa hoạn  Phá hủy tính ổn định HTD hậu nguy hiểm gây tan rã HTD Ngoài loại hư hỏng, HTD có tình trạng làm việc không bình thường, số tình trạng tải Dòng điện tải làm tăng nhiệt độ phần tử dẫn đến giới hạn cho phép làm cách điện chúng bị già cỗi hoạc bị phá hủy Để ngăn ngừa phát sinh cố phát triển chúng thực biện pháp cắt nhanh phần tử bị cố, hư hỏng khỏi mạng điện, để loại trừ tình trạng làm việc không bình thường gây nguy hiểm cho thiết bị hộ dùng điện Và phần tử lại trì hoạt động bình thường giảm mức độ hư hại phần tử bị cố Như có thiết bị tự động bảo vệ thực yêu cầu trên, mạng điện đại làm việc thiếu hệ thống bảo vệ tự động theo dõi liên tục tình trạng làm việc chế độ làm việc phần tử HTD Thiết bị gọi rơle Vậy rơle phát cho tín hiệu cắt phần tử bị hư hỏng thông qua máy cắt(MC) ghi nhận phát tình trạng làm việc không bình thường phân tử HTD, tùy theo yêu cầu tác động để khôi phục chế độ vận hành bình thường báo tín hiệu cho nhân viên trực vận hành cắt máy cắt Yêu cầu bảo vệ rơle a Tính chọn lọc : Là khả bảo vệ phát loại trừ phần tử bị hư hỏng, cố khỏi HTD Khi có nguồn dự trữ cho hộ tiêu thụ, tác động tảo khả cho hộ tiêu thụ tiếp tục cung cấp điện Theo nguyên lý làm việc, chia làm loại bảo vệ sau : • Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối : việc tác động vùng quy định, có dự phòng cho phần tử bên cạnh SV:Đậu Viết Cường Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối : tác động vùng quy định, nhiệm vụ dự phòng Ví Dụ : Cho mạch điện sau : • Nếu NM N1 bảo vệ hoạt động, đương dây D3 hoạt động bình thường Còn NM N2 đường dây D1 cắt khỏi mạng từ hai phía nhờ MC1 MC2, đường dây D2 làm việc bình thường Do yêu cầu chọn lọc yêu cầu để đảm bảo cung cấp điện an toàn cho hộ tiêu thụ Nếu bảo vệ tác động chọn lọc cố lan rộng b Tác động nhanh Càng cắt nhanh phần tử bị cố hạn chế mức độ phá hoại phần tử đó, giảm thời gian sụt áp hộ tiêu thụ tăng khả giữ ổn định HTD Để giảm thời gian tác động nhanh cần phải giảm thời gian tác động thiết bị bảo vệ Tuy nhiên kết hợp chọn lọc phải thỏa mãn yêu cầu tác động nhanh, hai điều kiện mâu thuẫn kết hợp phải sử dụng thiết bị bảo vệ phức tạp đắt tiền Vì yêu cầu tác động nhanh đề tùy thuộc vào điều kiện cụ thể mạng điện tình trạng làm việc phần tử bảo vệ HTD Thời gian cắt cố : tC = tBV+ tMC Trong đó: tBC : thời gian tác động bảo vệ tMC : thời gian tác động máy cắt Ví Dụ : Cấp 500kV : tC = (0,08÷0,12)s Cấp 110÷220kV : tC = (0,15÷0,3)s Cấp 6, 10, 22, 35 kV : tC = (1,5÷3)s xa nguồn Thông thường : tBV= (0,04÷0.08)s tMC = (0,15÷0,6)s SV:Đậu Viết Cường Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Việc chế tạo bảo vệ vừa chọn lọc vừa tác động nhanh vấn đế khó khăn, bảo vệ phức tạp đắt tiền Để đơn giản thực cắt nhanh không chọn lọc, sau dùng thiết bị tự động đóng lại phần tử bị cắt không chọn lọc c Độ nhạy Là khả bảo vệ “ cảm nhận” chế độ làm việc bình thường không bình thường cố HTD Thường độ nhạy đặc trưng hệ số độ nhạy: Đại lượng tác động tối thiểu Kn = Đại lượng đặt Độ nhạy bảo vệ thường đánh giá hệ số Kn + Đối với bảo vệ cực đại tác động đại lượng theo dõi tăng có hư hỏng K n xác định : Kn = I N I kd INmin : dòng NM nhỏ qua bảo vệ Ikd : giá trị dòng nhỏ mà bảo vệ tác động + Đối với bảo vệ tác động theo đại lượng giảm ( vd : bảo vệ áp ), đại lượng theo dõi giảm, hệ số Kn xác định Kn = U kd U N max Ukd : điện áp dư lại lớn hư hỏng UNmax : điện áp khởi động bảo vệ d Độ tin cậy - Là tính đảm bảo cho thiết bị bảo làm việc đúng, chắn Người ta phân biệt: - Độ tin cậy tác động : định nghĩa “ mức độ chắn rơ le hệ thống rơ le tác động đúng” - Độ tin cậy không tác động : “ mức độ chắn rơ le hệ thống rơle không làm việc sai” - Độ tin cậy tác động khả bảo vệ làm việc có cố xảy phạm vi xác định nhiệm vụ bảo vệ, độ tin cậy không tác SV:Đậu Viết Cường Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu động khả bảo vệ tránh làm việc nhầm chế độ vận hành bình thường cố xảy phạm vi bảo vệ quy định e Tính kinh tế - Đối với trang thiết bị điện cao áp siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chiếm vài phần trăm giá trị công trình Vì yêu cầu kinh tế không đề ra, mà bốn yêu cầu kỹ thuật đóng vai trò định, không thoả mãn yêu cầu dẫn đến hậu tai hại cho hệ thống điện - Đối với lưới điện trung áp hạ áp, số lượng phần tử cần bảo vệ lớn, yêu cầu thiết bị bảo vệ không cao thiết bị bảo vệ nhà máy điện lưới truyền tải cao áp Vì cần phải cân nhắc tính kinh tế lựa chọn thiết bị bảo vệ cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chi phí thấp - Năm yêu cầu nhiều trường hợp mâu thuẫn nhau, ví dụ muốn có tính chọn lọc độ nhạy cao cần phải sử dụng loại bảo vệ phức tạp, bảo vệ phức tạp, khó thỏa mãn yêu cầu độ tin cậy; yêu cầu cao kỹ thuật làm tăng chi phí cho thiết bị bảo vệ Vì thực tế cần dung hòa mức tốt yêu cầu trình lựa chọn thiết bị riêng lẻ tổ hợp toàn thiết bị bảo vệ, điều khiển tự động hệ thống điện 1.2 Các nguyên tắc bảo vệ học : 1.2.1 Bảo vệ dòng: Bảo vệ dòng điện loại bảo vệ tác động dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giá trị định trước Theo phương pháp đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ dòng điện chia làm hai loại: + Bảo vệ dòng điện cực đại + Bảo vệ dòng điện cắt nhanh Bảo vệ dòng điện cực đại : a, Chọn dòng điện khởi động bảo vệ dòng điện cực đại Theo nguyên tắc tác động, dòng điện khởi động bảo vệ phải lớn dòng điện phụ tải cực đại ILv.max đường dây bảo vệ Tuy nhiên việc chọn dòng điện khởi động phụ thuộc vào nhiều điều kiện nặng nề Dòng điện tự mở máy Im.m.max > Ilvmax : Im.m.max = km.m Ilvmax ; SV:Đậu Viết Cường Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Trong : km.m - hệ số tự mở máy động có trị số phụ thuộc vào loại động cơ, vị trí tương đối chỗ đặt bảo vệ động cơ, sơ đồ mạng điện số yếu tố khác Thường km.m = ÷ Dòng điện trở bảo vệ phải lớn dòng điện mở máy cực đại, nghĩa là: ITrV = kat km.m Ilv.max Trong kat - hệ số an toàn, thường lấy kat = 1,1 ÷ 1,2 Từ quan hệ dòng điện trở IV dòng điện khởi động Ikđ : IV I Kd = kTV Tính dòng điện khởi động bảo vệ IV k k = at m.m kTV kTV IKđ = ILVMax Hình Thí dụ cách tính dòng điện khởi động bảo vệ dòng điện cực đại (a) Sơ đồ nguyên lý SV:Đậu Viết Cường động (b) Chọn dòng điện khởi Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Hệ số trở kTV rơ le phụ thuộc tính chất điện cấu tạo rơ le Trong rơ le lý tưởng kTV = 1, thực tế ma sát phần động số yếu tố khác rơ le có kTV < Nếu xét đến hệ số sơ đồ hệ số biến đổi n i biến dòng điện dòng điện khởi động IkđR rơ le bằng: I kdR = kat km.m ksd I lv max kv ni b, Chọn thời gian làm việc Trong lưới điện hở có nguồn cung cấp, độ chọn lọc bảo vệ dòng điện cực đại đảm bảo cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc cấp Thời gian làm việc hai bảo vệ kề chọn lớn lượng Δt, bảo vệ đặt gần nguồn có thời gian làm việc lớn Bảo vệ dòng điện cắt nhanh : Bảo vệ dòng điện cắt nhanh loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc cách chọn dòng điện khởi động bảo vệ lớn trị số dòng điện ngắn mạch lớn qua chỗ đặt bảo vệ có hư hỏng đầu phần tử Hình Bảo vệ dòng điện cắt nhanh (a) Sơ đồ nguyên lý (b) Chọn dòng điện khởi động SV:Đậu Viết Cường Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Dòng điện khởi động bảo vệ dòng điện cắt nhanh: IKđ = kat.INng.Max Trong đó: INng.Max- dòng điện ngắn mạch lớn thường tính theo ngắn mạch ba pha trực tiếp điểm N với chế độ làm việc cực đại hệ thống kat- Hệ số an toàn, thường lấy 1,2 ÷ 1,3 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh làm việc tức thời với thời gian bé (0,1s) để tránh cho bảo vệ làm việc chọn lọc có giông sét thiết bị chống sét tác động Bảo vệ dòng điện cắt nhanh có nhược điểm không bảo vệ toàn đối tượng, có ngắn mạch cuối phần tử (N1) bảo vệ cắt nhanh không tác động, mặt khác vùng tác động bảo vệ L CN thay đổi nhiều chế độ hệ thống dạng ngắn mạch thay đổi Nhược điểm chung nguyên lý dòng điện không đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ lưới điện phức tạp, có nhiều nguồn cung cấp 1.3.Bảo vệ đường dây tải điện : Phương pháp chủng loại thiết bị bảo vệ đường dây tải điện phụ thuộc nhiều yếu tố như: Đường dây không hay dây cáp, chiều dài đường dây, công suất truyền tải tầm quan trọng đường dây, số mạch truyền tải vị trí đường dây … Theo cấp điện áp người ta phân biệt: U < kV - Đường dây hạ áp kV ≤ U ≤ 35 kV - Đường dây trung áp 66 kV ≤ U ≤ 220 kV - Đường dây cao áp 330 kV ≤ U ≤ 1000 kV - Đường dây siêu cao áp U > 1000 kV - Đường dây cực cao áp Đuờng dây cấp điện áp danh định từ 220 kV trở lên gọi đường dây truyền tải từ 110 kV trở xuống gọi đường dây phân phối Những cố thường gặp đường dây tải điện ngắn mạch (Nhiều pha pha), chạm đất pha (trong lưới điện có trung điểm cách điện nối qua cuộn PETERSEN) điện áp (khí thao tác ), đứt dây tải Để chống dạng ngắn mạch lưới hạ áp thường người ta dùng cầu chảy áp tô mát SV:Đậu Viết Cường Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Để bảo vệ đường dây trung áp (U≤35kV) chống ngắn mạch, người ta dùng loại bảo vệ sau: - Quá dòng điện cắt nhanh có thời gian (với đặc tính độc lập phụ thuộc) - Quá dòng điện có hướng - So lệch dùng cáp thứ cấp chuyên dùng - Khoảng cách Đối với đường dây cao áp (66÷220kV) siêu cao áp (330÷1000kV) thường dùng loại bảo vệ : - So lệch dòng điện - Khoảng cách - So sánh tín hiệu - So sánh pha - So sánh hướng (công suất dòng điện) 1.3.1 Bảo vệ dòng điện : Bảo vệ dòng điện cắt nhanh (50/I>>) : Từ nguyên tắc chọn dòng điện khởi động để đảm bảo tính chọn lọc, vùng tác động bảo vệ bao trùm toàn chiều dài đường dây bảo vệ thay đổi theo trị số dòng điện ngắn mạch bảo vệ (tức thay đổi theo dạng ngắn mạch theo chế độ vận hành hệ thống) Để ngăn chặn bảo vệ cắt nhanh làm việc sai có sét đánh vào đường dây (khi chống sét van làm việc, đóng máy biến áp vượt trị số đặt bảo vệ cắt nhanh) thông thường người ta cho bảo vệ làm việc chậm lại khoảng 50 - 80 mi li giây Với lưới điện có trung điểm nối đất trực tiếp, để chống ngắn mạch pha người ta sử dụng sơ đồ ba máy biến dòng ba rơ le nối hình đủ, ba máy biến dòng nối theo lọc thứ tự không rơ le dòng điện làm việc theo dòng thứ tự không Io Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không thường có độ nhậy cao vùng bảo vệ ổn định chế độ vận hành hệ thống thay đổi Đối với đường dây có hai nguồn cung cấp, bảo vệ cắt nhanh đặt hai đầu đường dây phận định hướng công suất dòng điện khởi động hai đầu phải chọn theo dòng điện ngắn mạch lớn xảy hai góp đầu đường dây Chẳng hạn, hệ thống A có công suất lớn hệ thống B dòng khởi động phải chọn theo điều kiện ngắn mạch pha trực tiếp đầu đường dây B SV:Đậu Viết Cường Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Nếu chênh lệch công suất hai hệ thống lớn, vùng tác động bảo vệ cắt nhanh phía hệ thống công suất bé hạn chế, để khắc phục nhược điểm cần đặt phận định hướng công suất đầu có nguồn dòng ngắn mạch bé Hình Bảo vệ cắt nhanh đường dây có hai nguồn cung cấp Nếu đường dây bảo vệ góp A B có liên hệ vòng khác sau bảo vệ đầu tác động cắt máy cắt, dòng ngắn mạch đầu lại tăng lên vùng tác động bảo vệ cắt nhanh đầu mở rộng (đây tượng khởi động không đồng thời bảo vệ cắt nhanh) Bảo vệ dòng điện có thời gian : Bảo vệ dòng điện có thời gian thường dùng để bảo vệ đường dây trung áp hình tia Tính chọn lọc bảo vệ đảm bảo nguyên tắc phân cấp việc chọn thời gian tác động Bảo vệ gần nguồn cung cấp thời gian tác động lớn Có hai loại đặc tính thời gian làm việc bảo vệ dòng điện: đặc tính độc lập đặc tính phụ thuộc SV:Đậu Viết Cường 10 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Bảng 2: Tổng hợp tính toán trị số dòng điện ngắn mạch chế độ điểm ngắn mạch ứng với loại ngắn mạch Vị trí N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 3,415 2,245 1,67 1,33 1,10 0,99 0,89 0,81 0,751 IN 6,864 4,237 3,10 2,45 2,02 1,81 1,63 1,48 1,368 I0 2,322 1,122 0,74 0,55 0,44 0,38 0,34 0,31 0,282 IN 6,897 3,848 2,66 2,04 1,65 1,46 1,30 1,18 1,082 I0 2,299 1,283 0,89 0,68 0,55 0,48 0,43 0,39 0,361 I N 3,415 2,245 1,67 1,33 1,10 0,99 0,89 0,81 0,751 I N ( kA) 4,269 2,806 2,09 1,66 1,38 1,23 1,11 1,02 0,939 I N 2,299 1,122 0,74 0,55 0,44 0,38 0,34 0,31 0,282 3.I N (kA) 4,977 2,429 1,60 1,19 0,95 0,83 0,74 0,67 0,611 Đường NM I N( ) I (1,1) N I (1) N 2.4 Xác định quan hệ dòng ngắn mạch với chiều dài đường dây IN = f(L) : Ta có bảng thông số sau : Chế độ SV:Đậu Viết Cường N1 N2 N3 N4 22 N5 N6 N7 N8 N9 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu IN kA Max I0 ∑ k 9,433 4,698 3,147 2,360 1,891 1,660 1,479 1,335 1,212 9,557 3,767 2,360 1,710 1,342 1,169 1,039 0,931 0,844 A IN kA Min I0 ∑ k 4,269 2,806 2,090 1,665 1,384 1,238 1,119 1,021 0,939 4,977 2,429 1,602 1,195 0,953 0,836 0,745 0,671 0,611 A Hình 1: Đường cong đặc tính ngắn mạch chế độ cực đại cực tiểu SV:Đậu Viết Cường 23 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Hình : Đường đặc tính dòng ngắn mạch thứ tự không chế độ cực đại cực tiểu CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC THỐNG SỐ KHỞI ĐỘNG CHO CÁC BẢO VỆ CỦA ĐƯỜNG DÂY N5 N1 I>> D1 BI2 BI tpt1 P1 3.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH (50): SV:Đậu Viết Cường 24 Io>> I> D2 Io> tpt2 N9 P2 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu 3.1.1 Cắt nhanh theo dòng điện pha : Dòng điện khởi động xác định theo công thức sau : Ikđ = kat INngmax Trong : + kat hệ số an toàn ,lấy kat = 1,2 + INngmax dòng ngắn mạch cực đại * Tính toán cho bảo vệ :D1 INngmax1 = IN5max = 1,891kA → I 50 kd1 = 1,2 1,891= 2,269 kA * Tính toán cho bảo vệ :D2 INngmax2 = IN9max = 1,212kA → I 50 kd2 = 1,2 1,212= 1,454 kA 3.1.2 Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh (50N) : Dòng khởi động chọn theo công thức sau : I kd50 N = k at I Nngmax Trong : + kat hệ số an toàn ,lấy kat = 1,2 + I0Nngmax dòng ngắn mạch thứ tự không (tổng) cực đại * Tính toán cho bảo vệ : I0Nngmax = I0N5max = 1,342 kA I kd501N = 1, 2.1,342 = 1, 610 kA * Tính toán cho bảo vệ : I 0Nngmax = I 0N9max = 0,844 kA I kd502N = 1, 2.0,844 = 1, 013 kA 3.2 Bảo vệ dòng có thời gian (51): Dòng bảo vệ dòng có thời gian lựa chọn theo công thức : I kd = kat kmm I lv max ktv Trong : Kat : hệ số an toàn , lấy kat = 1,2 SV:Đậu Viết Cường 25 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Kmm : hệ số mở máy , lấy kmm = 1,2 Ktv : hệ số an trở , lấy ktv = 0,95 Ilv max: dòng điện làm việc max đường dây D1 ,D2 Theo tính toán phần ta có : Ilvmax1= 317 A ; Ilvmax2=198 A k k 1, 2.1, I kd = at mm I lv max1 = 317 = 480,505 A ktv 0,95 * Bảo vệ : I kd = kat kmm 1, 2.1, I lv max = 198 = 300,126 A ktv 0,95 * Bảo vệ : 3.2.1 Xác định đặc tính thời gian cho bảo vệ 51 chế độ max : * Với bảo vệ 2: Chọn đặc tính thời gian phụ thuộc có độ dốc tiêu chuẩn : 120 t= TP , s I* − - Tại điểm ngắn mạch N9: Ta có IN9max = 1,212 kA suy I ( ) max 1,212.103 * I( 9) = = = 4,038( A) I kd 300,126 Mặt khác ta có : t2(9) = tpt2 + ∆t = 0,5 + 0,3 = 0,8s Tp = ( ) = 0,8.( 4,038 − 1) = 0,020s t2( 9) I*( 9) − 120 120 - Tại điểm ngắn mạch N8: I 1,335.103 I (*8) = N max = = 4,448 A I kd 300,126 t 2( ) = 120 ( I ( ) − 1) TP = *8 120 0,020 = 0,696 s ( 4,448 − 1) - Tại điểm ngắn mạch N7: I N max 1,479.103 * I( 7) = = = 4,928 A I kd 300,126 SV:Đậu Viết Cường 26 Đồ Án Rơle t 2( ) = GVHD: Tạ Tuấn Hữu 120 TP = ( I ( ) − 1) *7 120 0,020 = 0,611s ( 4,928 − 1) - Tại điểm ngắn mạch N6: I N max 1,660.103 * I ( 6) = = = 5,531A I kd 300,126 t2( 6) = 120 ( I ( ) − 1) TP = *6 120 0,020 = 0,530 s ( 5,531 − 1) - Tại điểm ngắn mạch N5: I N max 1,891.103 * I ( 6) = = = 6,300 A I kd 300,126 t 2( ) = 120 ( I ( ) − 1) TP = *5 120 0,020 = 0, 453s ( 6,300 − 1) *Với bảo vệ 1: Thời gian bảo vệ làm việc điểm N5 đường dây là: t1(5) = max{t 2(5) , t pt1} + ∆t * Tại điểm ngắn mạch N5 : Ta có IN5 max= 1,891 kA : I N 1,891.103 I* = = = 3,935 A I kđ 480, 505 tpt1 = 1(s) t1(5) = max { 0, 453;1} + ∆t = 1,3s t1(5) = 1,3 = ⇒ T p1 = 120 Tp1 I* − t1(5) ( I* − 1) 120 = 1,3.(3,935 − 1) = 0,032( s ) 120 * Tại điểm ngắn mạch N4 : SV:Đậu Viết Cường 27 Đồ Án Rơle I * ( 4) GVHD: Tạ Tuấn Hữu I N max 2,360.103 = = = 4,911A I kd 480,505 t1( 4) = 120 ( I ( ) − 1) TP1 = *4 120 0,032 = 0,982 s ( 4,911 − 1) * Tại điểm ngắn mạch N3 : I N 3max 3,147.103 * I ( 3) = = = 6,549 A I kd 480,505 t1( 3) = 120 ( I ( ) − 1) TP1 = *3 120 0,032 = 0,692 s ( 6,549 − 1) * Tại điểm ngắn mạch N2 : I 4,698.103 I (*2) = N max = = 9,777 A I kd 480,505 t1( 2) = 120 ( I ( ) − 1) TP1 = *2 120 0,032 = 0,438 s ( 9,777 − 1) * Tại điểm ngắn mạch N1 : I N 1max 9,433.103 * I ( 1) = = = 19,631A I kd 480,505 t1( 1) = 120 ( I ( ) − 1) TP1 = *1 120 0,032 = 0,206 s ( 19,631 − 1) Ta có bảng thời gian làm việc ngắn mạch chế độ max đường dây sau : Chế độ Max N1 0,20 Bảo vệ N2 N3 N4 0,43 0,69 0,98 2 N5 1,3 N5 0,45 Bảo vệ N6 N7 N8 0,53 0,61 0,69 * Tính toán tương tự cho đường dây chế độ cực tiểu ta có bảng sau : SV:Đậu Viết Cường 28 N9 0,8 Đồ Án Rơle Chế độ Min GVHD: Tạ Tuấn Hữu N1 0,31 Bảo vệ N2 N3 N4 0,50 0,73 0,99 N5 1,3 N5 0,47 Bảo vệ N6 N7 N8 0,54 0,62 0,70 5 Thời gian làm việc ngắn mạch chế độ Max SV:Đậu Viết Cường 29 N9 0,8 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Thời gian làm việc ngắn mạch chế độ Min 3.2.3 Xác định đặc tính thời gian cho bảo vệ dòng thứ tự không (51N): Dòng điện khởi động chọn theo công thức : I0kđ = k0 ×IsdđBI Trong : k0 =0,3 IsdđBI : Dòng điện danh định phía sơ cấp BI I0kđ1 = k0 IdđBI1 = 0,3 400= 120 A I0kđ2 = k0 IdđBI2 = 0,3 200 = 60 A Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian làm việc theo đặc tính độc lập : t02 = tpt2 + Δt = 0,5 + 0,3 = 0,8 (s) t01 = max( tpt1, t02 ) + Δt = max(1; 0,8) + 0,3 = + 0,3 =1,3 (s) SV:Đậu Viết Cường 30 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu CHƯƠNG IV: XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ CỦA BẢO VỆ CẮT NHANH VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY 4.1 Bảo vệ cắt nhanh : 4.1.1 Xác định vùng bảo vệ dòng cắt nhanh :  Chế độ max : + Với bảo vệ : ⇒Ikđ1(50)=IN(3)(lcn1max) = X H max + X B /2 + x1D1 × lcn1max =1/(0,015+0,125/2+0,02.lcn1max)= →Vùng bảo vệ BV1 : lcn1max =12,028 km + Với bảo vệ : = X H max + X B / + X 1D1 + x1D × lcn max ⇒Ikđ2(50)=IN(3)(lcn2max) SV:Đậu Viết Cường 31 2, 269 3.24 30 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu =1/(0,015+0,125/2+0,305+0,02.lcn2max)= →Vùng bảo vệ BV2 : lcn2max= 15,232 km 1, 454 3.24 30 4.1.2 Xác định vùng bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự không :  Chế độ max : + Với bảo vệ : X1Σ + X Σ + X Σ (1) max Ikđ1(50N) /3=IN (l0cn1 )= 1,61 3.24 0,125 0,125 30 2 → =3/{2.(0,015+ +0,02 l0cn1max)+0,012+ +0,051 l0cn1max} → Vùng bảo vệ BV1là : l0cn1max =12,915 km + Với bảo vệ : X1Σ + X Σ + X Σ (1) max Ikđ2(50N)/3=IN (l0cn2 )= 1,013 3.24 0,125 0,125 30 2 → =3/{2.(0,015+ +0,305+0,02.l0cn2max)+0,012+ +0,766 max +0,051 l0cn2 } →Vùng bảo vệ BV2 : l0cn2max =15,547 km 4.2 Kiểm tra độ nhạy BVQD có thời gian BVQD thứ tự thời gian : Độ nhạy xác định theo công thức: kN = I N I kđ Điều kiện kN ≥ 1,5 Đối với bảo vệ đặt đoạn đường dây L1: I N 1,384.103 k N 1.51> = = = 2,88 > 1,5 I kđ 1.51> 480,505 SV:Đậu Viết Cường 32 Đồ Án Rơle k N 0.51> GVHD: Tạ Tuấn Hữu I N 0,953.103 = = = 7,942 > 1,5 I kđ 1.51> 120 Đối với bảo vệ đặt đoạn đường dây L2 : I N 0,939.103 k N 2.51> = = = 3,129 > 1,5 I kđ 300,126 k N 2.51> I N 0,611.103 = = = 10,183 > 1,5 I kđ 2.51> 60 Vậy bảo vệ có độ nhạy thỏa mãn 4.3 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cho đường dây L1,L2: SV:Đậu Viết Cường 33 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Tài liệu tham khảo 1.VS.GS.Trần Đình Long Bảo vệ hệ thống điện, NXB KHKT, Hà Nội 2000 SV:Đậu Viết Cường 34 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu 2.Trường Đại Học Điện Lực Bảo vệ Rơle hệ thống điện 3.PGS.TS.Phạm Văn Hòa Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện, NXB KHKT, Hà Nội 2006 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………… A.PHẦN LÝ THUYẾT: 1.1.Nêu nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ rơle…………………… 1.2.Các nguyên tắc bảo vệ đã học…………………………………………… 1.3.Bảo vệ đường dây tải điện………………………………………………… B.PHẦN TÍNH TOÁN : Chương I : Tính toán chọn biến dòng BI…………………………………… 13 Chương II :Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle…………………… 15 SV:Đậu Viết Cường 35 Đồ Án Rơle GVHD: Tạ Tuấn Hữu Chương III: Tính toán thông số khởi động cho bảo vệ đường dây… 23 Chương IV:Xác định vùng bảo vệ kiểm tra độ nhạy…………………… 29 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………… 32 Mục lục………………………………………………………………………… 33 SV:Đậu Viết Cường 36 [...]... Vậy các bảo vệ đều có độ nhạy thỏa mãn 4.3 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cho đường dây L1,L2: SV:Đậu Viết Cường 33 Đồ Án R le GVHD: Tạ Tuấn Hữu Tài liệu tham khảo 1.VS.GS.Trần Đình Long Bảo vệ các hệ thống điện, NXB KHKT, Hà Nội 2000 SV:Đậu Viết Cường 34 Đồ Án R le GVHD: Tạ Tuấn Hữu 2.Trường Đại Học Điện Lực Bảo vệ R le trong hệ thống điện 3.PGS.TS.Phạm Văn Hòa Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện, NXB... Trong đó: ULvmin - Điện áp làm việc tối thiểu cho phép tại chỗ đặt bảo vệ trong điều kiện quá tải nặng nề nhất UNmax - Điện áp dư lớn nhất tại chỗ đặt bảo vệ khi có ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng nu - Tỷ số biến đổi của máy biến điện áp Rơ le dòng điện trong trường hợp này làm nhiệm vụ không cho bảo vệ tác động nhầm trong trường hợp đứt cầu chì trong mạch rơ le điện áp B.PHẦN BÀI... cầu cơ bản của bảo vệ r le ………………… 2 1.2.Các nguyên tắc bảo vệ đã học…………………………………………… 5 1.3 .Bảo vệ đường dây tải điện ……………………………………………… 8 B.PHẦN TÍNH TOÁN : Chương I : Tính toán chọn biến dòng BI…………………………………… 13 Chương II :Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ r le ………………… 15 SV:Đậu Viết Cường 35 Đồ Án R le GVHD: Tạ Tuấn Hữu Chương III: Tính toán các thông số khởi động cho các bảo vệ đường dây… 23... đặt bảo vệ tăng cao còn điện áp thì giảm thấp, hai sự kiện này xảy ra đồng thời, bảo vệ sẽ tác động Còn khi quá tải dòng điện có thể vượt quá giá trị chỉnh định tuy nhiên điện áp chỉ giảm ít, bộ khoá điện áp thấp không làm việc nên bảo vệ không tác động Điện áp khởi động của bộ khoá điện áp thấp chọn theo điều kiện: SV:Đậu Viết Cường 12 Đồ Án R le GVHD: Tạ Tuấn Hữu U LV min nu > Ukđ > U N max nu Trong. .. Viết Cường 11 Đồ Án R le GVHD: Tạ Tuấn Hữu Bảo vệ quá dòng thứ tự không có độ nhạy cao hơn (vì không phải chỉnh định theo dòng phụ tải cực đại), thời gian làm việc bé hơn so với bảo vệ quá dòng cùng cấp (vì số cấp chỉnh định thời gian trong mạng thứ tự không ít hơn nhiều so với số cấp trong mạng thứ tự thuận) 3 Bảo vệ quá dòng có khoá điện áp thấp : Trong nhiều trường hợp bảo vệ quá dòng điện có thời... được Trong điều kiện như vậy, để nâng cao độ nhậy của bảo vệ quá dòng điện có thời gian, đảm bảo cho bảo vệ có thể phân biệt được ngắn mạch và quá tải, người ta thêm vào sơ đồ bảo vệ bộ phận khoá điện áp thấp I Hình 9 Bảo vệ quá dòng điện có khoá điện áp thấp ~ 51 I> & BU t 27 U< Bộ phận khoá điện áp thấp (U) theo lô gích "và" (&) Khi có ngắn mạch dòng điện. ..(a) Đồ Án R le GVHD: Tạ Tuấn Hữu Hình 7 Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng điện a) Độc lập; b) Phụ thuộc Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính độc lập không phụ thuộc vào trị số dòng điện chạy qua bảo vệ (hình 7,a), còn của bảo vệ đặc tính thời gian phụ thuộc thì tỷ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ: dòng càng lớn thời gian tác động càng ngắn... Viết Cường 23 Đồ Án R le GVHD: Tạ Tuấn Hữu Hình 2 : Đường đặc tính của dòng ngắn mạch thứ tự không ở chế độ cực đại và cực tiểu CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC THỐNG SỐ KHỞI ĐỘNG CHO CÁC BẢO VỆ CỦA ĐƯỜNG DÂY N5 N1 I>> D1 BI2 BI 1 tpt1 P1 3.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH (50): SV:Đậu Viết Cường 24 Io>> I> D2 Io> tpt2 N9 P2 Đồ Án R le GVHD: Tạ Tuấn Hữu 3.1.1 Cắt nhanh theo dòng điện pha : Dòng điện khởi động... bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian làm việc theo đặc tính độc lập : t02 = tpt2 + Δt = 0,5 + 0,3 = 0,8 (s) t01 = max( tpt1, t02 ) + Δt = max(1; 0,8) + 0,3 = 1 + 0,3 =1,3 (s) SV:Đậu Viết Cường 30 Đồ Án R le GVHD: Tạ Tuấn Hữu CHƯƠNG IV: XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ CỦA BẢO VỆ CẮT NHANH VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY 4.1 Bảo vệ cắt nhanh : 4.1.1 Xác định vùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh :  Chế độ max : + Với bảo vệ. .. việc khi ngắn mạch trong chế độ max trên đường dây như sau : Chế độ Max N1 0,20 6 Bảo vệ 1 N2 N3 N4 0,43 0,69 0,98 8 2 2 N5 1,3 N5 0,45 3 Bảo vệ 2 N6 N7 N8 0,53 0,61 0,69 0 1 6 * Tính toán tương tự cho đường dây trong chế độ cực tiểu ta có bảng sau : SV:Đậu Viết Cường 28 N9 0,8 Đồ Án R le Chế độ Min GVHD: Tạ Tuấn Hữu N1 0,31 Bảo vệ 1 N2 N3 N4 0,50 0,73 0,99 6 1 3 N5 1,3 N5 0,47 2 Bảo vệ 2 N6 N7 N8 0,54