bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Lời nói đầu Một hệ thống điện muốn vận hành an toàn và tin cậy thì không thể thiếu các thiết bị bảo vệ Là một sinh viên chuyên ngành hệ thống điện không thể không nghiên cứu tìm hiểu bộ môn “ Bảo vệ rơle hệ thống điện” Môn học đã mang lại cho sinh viên những kiến thức bản nhất của kỹ tuật bảo vệ hệ thống điện bằng rơle, các nguyên tắc tác động, cách thực hiện các bảo vệ thường gặp cũng các chế độ hư hỏng và làm việc không bình thường điển hình nhất của hệ thống điện và các loại bảo vệ chính đặt cho nó Đồ án “Bảo vệ rơle” là một bài tập giúp sinh viên hệ thống lại toàn bộ kiến thức được học và tiếp cận với một số loại rơle thực tế Những kiến thức này sẽ là nền tảng cho quá trình tiếp cận thực tế sau này Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thấy cô giáo bộ môn hệ thống điện trường Đại học Điện Lực, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Đạt đã giúp em hoàn thành đồ án này Do thời gian làm bào không nhiều, kiến thức còn hạn chế nên bài làm của em không thể tránh khỏi những thiếu sót Vậy em kính mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô cho bài làm của mình hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực hiện Vũ Công Đông Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le A.Phần Lý thuyết I.Nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ rơle 1.Nhiệm vụ bảo vệ rơ le: Khi thiết kế vận hành hệ thống điện cần phải kể đến khả phát sinh hư hỏng tình trạng làm việc không bình thường hệ thống điện Ngắn mạch loại cố xảy nguy hiểm hệ thống điện Hậu ngắn mạch là: a) Tụt thấp điện áp phần lớn hệ thống điện b) Phá hủy phần tử bị cố tia lửa điện c) Phá hủy phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua tác động nhiệt d) Phá hủy ổn định hệ thống điện Ngoài loại hư hỏng, hệ thống điện có tình trạng việc không bình thường Một tình trạng việc không bình thường tải Dòng điện tải làm tăng nhiệt độ phần dẫn điện giới hạn cho phép làm cách điện chúng bị già cỗi bị phá hủy Để ngăn ngừa phát sinh cố phát triển chúng thực biện pháp để cắt nhanh phần tử bị hư hỏng khỏi mạng điện, để loại trừ tình trạng làm việc không bình thường có khả gây nguy hiểm cho thiết bị hộ dùng điện Để đảm bảo làm việc liên tục phần không hư hỏng hệ thống điện cần có thiết bị ghi nhận phát sinh hư hỏng với thời gian bé nhất, phát phần tử bị hư hỏng cắt phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống điện Thiết bị thực nhờ khí cụ tự động có tên gọi rơle Thiết bị bảo vệ thực nhờ rơle gọi thiết bị bảo vệ rơle (BVRL) Như nhiệm vụ thiết bị BVRL tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện Ngoài thiết bị BVRL ghi nhận phát tình trạng làm việc không bình thường phần tử hệ thống điện, tùy mức độ mà BVRL tác động báo tín hiệu cắt máy cắt Những thiết bị BVRL phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường thực tác Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le động sau thời gian trì định (không cần phải có tính tác động nhanh thiết bị BVRL chống hư hỏng) 2.Yêu cầu mạch bảo vệ - Tính chọn lọc: Tác động bảo vệ đảm bảo cắt phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống điện gọi tác động chọn lọc Khi có nguồn cung cấp dự trữ cho hộ tiêu thụ, tác động tạo khả cho hộ tiêu thụ tiếp tục cung cấp điện Yêu cầu tác động chọn lọc không loại trừ khả bảo vệ tác động bảo vệ dự trữ trường hợp hỏng hóc bảo vệ máy cắt phần tử lân cận Cần phân biệt khái niệm chọn lọc: • Chọn lọc tương đối: theo nguyên tắc tác động mình, bảo vệ làm việc bảo vệ dự trữ ngắn mạch phần tử lân cận • Chọn lọc tuyệt đối: bảo vệ làm việc trường hợp ngắn mạch phần tử bảo vệ - Tác động nhanh: Càng cắt nhanh phần tư bị ngắn mạch hạn chế mức độ phá hoại phần tử , giảm thời gian trụt thấp điện áp hộ tiêu thụ có khả giữ ổn định hệ thống điện Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động thiết bị bảo vệ rơ le Tuy nhiên số trường hợp để thực yêu cầu tác động nhanh thỏa mãn yêu cầu chọn lọc Hai yêu cầu mâu thuẫn nhau, tùy điều kiện cụ thể cần xem xét kỹ yêu cầu - Độ nhạy Bảo vệ rơle cần phải đủ độ nhạy hư hỏng tình trạng làm việc không bình thường xuất phần tử bảo vệ hệ thống điện Thường độ nhạy đặc trưng hệ số nhạy Kn Đối với bảo vệ làm việc theo đại lượng tăng ngắn mạch (ví dụ, theo dòng), hệ số độ nhạy xác định tỷ số đại lượng tác động tối thiểu (tức dòng ngắn mạch bé nhất) ngắn mạch trực tiếp cuối vùng bảo vệ đại lượng đặt (tức dòng khởi động) Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Kn = I N I kd Thường yêu cầu Kn = 1,5 ÷ - Tính bảo đảm Bảo vệ phải luôn sẵn sàng khởi động tác động cách chắn tất trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ tình trạng làm việc không bình thường định trước Mặc khác bảo vệ không tác động ngắn mạch Nếu bảo vệ có nhiệm vụ dự trữ cho bảo vệ sau ngắn mạch vùng dự trữ bảo vệ phải khởi động không tác động bảo vệ đặt gần chỗ ngắn mạch chưa tác động Để tăng tính đảm bảo bảo vệ cần: • Dùng rơle chất lượng cao • Chọn sơ đồ bảo vệ đơn giản (số lượng rơle, tiếp điểm ít) • Các phận phụ (cực nối, dây dẫn) dùng sơ đồ phải chắn, đảm bảo • Thường xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ II.Các nguyên tắc bảo vệ Nguyên tắc tác động bảo vệ sử dụng: Thời gian làm việc bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập không phụ thuộc vào trị số dòng ngắn mạch hay vị trí ngắn mạch, bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thời gian tác động tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ, dòng ngắn mạch lớn thời gian tác động bé - Khi làm việc bình thường có ngắn mạch I R < I kdR bảo vệ không tác động - Khi có ngắn mạch bên dòng điện qua bảo vệ vượt giá trị định trước (Ikd, Iđặt) I R > I kdR bảo vệ tác động cắt máy cắt Bảo vệ dòng điện Bảo vệ dòng điện loại bảo vệ tác động có dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giá trị trước Theo phương pháp đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ dòng điện chia làm loại : 1.1 Bảo vệ dòng điện cực đại Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Bảo vệ dòng điện cực đại loại bảo vệ tác động có dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giới hạn dòng điện làm việc định mức ( Imax) - Thông số khởi động : Dòng khởi động bảo vệ : k k i = at mm I kd lvm k tv Nếu xét đến hệ số sơ đồ hệ số biến đổi ni BI dòng điện khởi động IkđR : k k k i = at mm sd I kd lvm k n tv i Trong : kat : Hệ số an toàn ( kat = 1, – 1,2 ) kmm : Hệ số mở máy ( kmm = – ) ksd : Hệ số sơ đồ, phụ thuộc vào sơ đồ đấu dây BI với rơle ktv : Hệ số trở phụ thuộc vào loại rơle ni : Tỷ số biến đổi BI Chọn thời gian làm việc : Được đảm bảo cách chọn thời gian làm việc bảo vệ kề chọn lờn lượng Δt = 0,3 – 0,5s Trong bảo vệ đặt gần nguồn có thời gian làm việc lớn 1.2 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le 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 mở máy lớn qua chỗ đặt bảo vệ hư hỏng đầu phần tử Dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh: Ikd = kat.Inngmax Trong : kat = 1,2 – 1,3 Inngmax : dòng điện MM lớn có nm phần tử Thời gian làm việc bảo vệ : t ≈ 0s ( t ≤ 0,1 ) Nhược điểm bảo vệ cắt nhanh : không bảo vệ toàn đối tượng cần bảo vệ Vùng tác động bảo vệ cắt nhanh thay đổi thao dạng ngắn mạch chế độ làm việc hệ thống So lệch dòng điện Nguyên tắc tác động : Bảo vệ so lệch dòng điện loại bảo vệ làm việc dựa nguyên tắc so sánh trực tiếp biên độ dòng điện đầu phần tử bảo vệ Nếu sai lệch dòng điện vượt trị số cho trước bảo vệ tác động Vùng tác động bảo vệ so lệch dòng điện giới hạn vị trí đặt tổ máy biến dòng điện đẩu cuối phần tử bảo vệ, từ nhận tín hiệu dòng điện để so sánh Xét làm việc : + Khi bình thường ngắn mạch vùng bảo vệ ( N1 ) I → I =I I S1 = s t1 t → I = ∆I = I = I − I = R s1 t1 t Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le • Đồ thị vecto : + Khi có ngắn mạch vùng bảo vệ ( N2 ) I S1 ≠ I → I R = ∆I = I I t1 ≠ I t S1 =I −I ≠0 t1 t Đồ thị véctơ : Khi chí có nguồn đầu A =I −I = I t1 t t1 Nếu I R 〉 I kdR bảo vệ tác động I R So sánh pha dòng điện Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le • Đặc tính góc pha dòng điện Bảo vệ so sánh góc pha làm việc dựa nguyên tắc so sánh pha dòng điện đầu phần tử bảo vệ Độ lệch pha ∆ϕ = ϕ − ϕ = Ở chế độ làm việc bình thường có ngắn mạch ( N1) góc pha dòng điện đầu phần tử bảo vệ gần nên = 0° Khi ngắn mạch vùng bảo vệ ( N2) dòng điện đầu phần tử bảo vệ ngược pha nên = 180° Trên thực tế, ảnh hưởng điện dung phân bố bảo vệ nên chế độ làm việc bình thường cung có ngắn mạch # Để cho bảo vệ o không tác động nhầm cần phải chọn góc khởi động : 0kd ≥ ± ( 30 ÷ 60 ) Bảo vệ dòng điện có định hướng công suất Nguyên tắc tác động bảo vệ : Bảo vệ qua dòng điện có định hướng công suất bảo vệ theo trị số dòng điện qua cho đặt bảo vệ góc lệch pha dòng điện với điện áp góp trạm bảo vệ, bảo vệ tác động dòng điện vượt trị số định trước góc pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch đường dây bảo vệ Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 Đồ án môn học bảo vệ rơ le TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le ( d) (e) Để tăng cường tính đảm bảo liên tục cung cấp điện ta thường dùng loại mạng điện Bảo vệ dòng cực đại theo nguyên tắc cung cấp không đảm bảo cắt ngắn mạch cách chọn lọc ( ) // Khi ngắn mạch N2 : → t3 < t2 ( I N ) // Ví dụ : Khi ngắn mạch N1 : → t2 < t3 I N Như lúc thực đươc yêu cầu ngược phải dùng bảo vệ cực đại có hướng đảm bảo tính chọn lọc Khi có phận định hướng công suất bảo vệ chia làm nhóm, nhóm tác động theo hướng định VD: Hình c : bảo vệ - 1,3,5 nhóm - 2,4,6 nhóm Các nhóm bảo vệ lẻ tác động với dòng điện ngắn mạch I N/ có hướng từ TG đường dấy Trong nhóm bảo vệ, thời gian làm việc chọn theo nguyên tắc cấp, tăng dần từ cuối đường dây tới nguồn Bảo vệ có hướng bảo vệ mạng hở đầu cung cấp, mạng vòng nguồn cung cấp mạng vòng nguồn cung cấp có đường chéo qua nguồn, hay bảo vệ Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le N9: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D1-1+3.X1D2-1 X0∑=X0HT+XB12+5.X0D1-1+3.X0D2-1 N10: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D1-1+4.X1D2-1 X0∑=X0HT+XB12+5.X0D1-1+4.X0D2-1 N11: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D1-1+5.X1D2-1 X0∑=X0HT+XB12+5.X0D1-1+5.X0D2-1 Kết tính cho bảng sau: N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 X1∑max 0,467 0,57 0,673 0,776 0,879 0,982 1,085 1,188 1,291 1,394 1,497 X0∑max 0,456 0,715 0,794 1,233 1,492 1,751 2,01 2,269 2,528 2,787 3,046 a Ngắn mạch điểm N1 Sơ đồ dạng đơn giản thứ tự thuận, nghịch, không N1 EHT XHT N1 XB12 XHT XB12 N1 XHT XB12 +) Ngắn mạch pha đối xứng ( N(3) ) I1(3) N1 = 1 = = 2,141 ; I (23N) = I (03N) = X 1∑ 0, 467 Trong hệ đơn vị có tên: I N(3)1kA = m( n ) I1(3) N Scb 100 = 1.2,141 = 5,374 kA 3.U cb 3.23 +) Ngắn mạch pha chạm đất N(1) Ta có: X ∆ = X ∑ + X ∑ = 0, 467 + 0, 456 = 0,923 Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 37 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Với Đồ án môn học bảo vệ rơ le Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,467 + 0,923= 1,39 1 (1) (1) (1) Ta có : I1N = I N1 = I N = X = 1,39 = 0, 72 td Dòng ngắn mạch siêu độ dạng có tên là: I N(1)1kA = m( n ) I1(1)N Scb 100 = 3.0, 72 = 5, 422 kA 3.U cb 3.23 Dòng điện thứ tự không dạng có tên là: I 01(1)kA = 3.I 0(1)N Scb 100 = 3.0, 72 = 5, 422 kA 3.U cb 3.23 +)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) X X 0, 467.0, 456 2∑ 0∑ Ta có : X ∆ = X + X = 0, 467 + 0, 456 = 0, 231 2∑ 0∑ Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Với : Xtđ = X1Σ + X∆ = 0,467+ 0,231= 0,6898 Ta có : I1(1,1) N1 = X 2∑ 0, 467 (1,1) = = 1, 432 = 0, 724 = 1, 432 ; I 0(1,1) N = I1 N X td 0, 698 X 0∑ + X 2∑ 0, 467 + 0, 456 (1,1) I 2(1,1) N = I1 N X 0∑ 0, 456 = 1, 432 = 0, 707 X 0∑ + X 2∑ 0, 456 + 0, 467 Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 38 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC mN(1,1) − = Đồ án môn học bảo vệ rơ le 0, 467.0, 456 ( 0, 467 + 0, 456 ) = 1,5 Dòng ngắn mạch siêu độ dạng có tên là: (1,1) I N(1,1) 1kA = m.I N Scb 100 = 1,5.1, 432 = 5,392 kA 3.U cb 3.23 Dòng điện thứ tự không dạng có tên là: (1,1) I 01(1,1) kA = 3.I N Scb 100 = 3.0, 724 = 5, 452 kA 3.U cb 3.23 Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch lại ta có tổng hợp kết : X1min ∑ N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 X 0min ∑ 0,467 0,456 0,57 0,715 0,673 0,794 0,776 1,233 0,879 1,492 0,982 1,751 1,085 2,01 1,188 2,269 1,291 2,528 1,394 2,787 1,497 3,046 I (N3,)kA I (N1),kA I (01,)kA I (N1,,1kA) 1) I (01,,kA I max N , kA I 0max , kA 5,374 4,404 3,73 3,235 2,856 2,556 2,314 2,113 1,944 1,8 1,677 5,422 4,06 3,52 2,704 2,317 2,027 1,801 1,621 1,474 1,351 1,247 5,422 4,06 3,52 2,704 2,317 2,027 1,801 1,621 1,474 1,351 1,247 5,392 4,253 3,634 3,033 2,658 2,367 2,135 1,944 1,785 1,65 1,535 5,452 3,76 3,33 2,32 1,95 1,67 1,47 1,315 1,865 1,080 0,99 5,422 5,452 4,404 3,634 3,235 2,856 2,556 2,314 2,113 1,944 1,351 1,677 4,06 3,52 2,704 2,317 2,027 1,801 1,621 1,865 1,351 1,247 2.4 Xây dựng quan hệ dòng ngắn mạch với chiều dài đường dây 2.4.1 Chế độ cực đại Điểm I Nmax I0 N1 N2 N3 N4 5,52 4,48 3,78 3,27 7 5,55 4,12 3,28 2,73 Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 N5 N6 N7 N8 N9 N10 2,88 2,58 2,33 2,13 1,96 1,81 2,33 2,04 1,81 1,63 1,48 1,35 7 39 N11 1,68 1,25 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le   2.4.2 Chế độ cực tiểu : Điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 I Nmax I0 5,422 4,404 3,634 3,235 2,856 2,556 2,314 2,113 1,944 1,351 1,677 5,452 4,06 3,52 2,704 2,317 2,027 1,801 1,621 1,865 1,351 1,247 Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 40 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Tổng hợp hai chế độ cực đại cực tiểu : Điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 I Nmax I N I0max I0 5,527 4,483 3,786 3,277 2,889 2,583 2,335 2,131 1,960 1,814 1,688 5,422 4,404 3,634 3,235 2,856 2,556 2,314 2,113 1,944 1,351 1,677 5,557 4,120 3,284 2,730 2,337 2,042 1,813 1,631 1,482 1,357 1,252 5,452 4,06 3,52 2,704 2,317 2,027 1,801 1,621 1,865 1,351 1,247 Phân bố dòng ngắn mạch ba pha theo chiều dài đường dây Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 41 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Phân bố dòng ngắn mạch thứ tự không theo chiều dài đường dây CHƯƠNG III TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT 3.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh + Cắt nhanh theo dòng pha Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh lựa chọn theo công thức : Ikđ = kat.INngmax Trong : kat -Hệ số an toàn Chọn kat = 1,2 INngmax - dòng ngắn mạch cực đại dòng ngắn mạch lớn thường lấy giá trị dòng ngắn mạch cuối đường dây Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L2 : Ikđ(50)=kat.IN11ngmax=1,2.1,688=2,026 kA Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L1: Ikđ(50)=kat.IN6ngmax=1,2.2,583=3,099 kA + Cắt nhanh thứ tự không: Dòng làm việc bảo vệ cắt nhanh thứ tự không chọn tương tự trường hợp cắt nhanh theo dòng pha Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 42 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le 3.2 Bảo vệ dòng có thời gian Lựa chọn trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng có thời gian Dòng điện khởi động bảo vệ dòng có thời gian tính theo công thức: k k I kd (51) = at mm ×I lv max kv Trong đó: k v Hệ số trở Lấy k v = 0,95 k mm - Hệ số mở máy phụ tải động có dòng điện chạy qua chổ đặt bảo vệ Lấy k mm = k at - Hệ số an toàn Lấy k at = 1,2 I lv max - Dòng điện làm việc lớn Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng có thời gian đoạn đường dây L2: k k 1,2.2 I kd2 (51) = at mm ×I lv max = ×91,84 = 232 A kv 0,95 Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng có thời gian đoạn đường dây L1: 1,2.2 I kd1 (51) = ×221,5 = 559,6 A 0,95 Chọn thời gian làm việc bảo vệ: Đặc tính thời gian rơle: t= 13,5 Tp ; (s) Với: I* −1 3.3.1 Chế độ phụ tải cực đại Với đường dây L2: • Xét điểm ngắn mạch N11: IN11 = 1,688 I* = I N 11 I kđ 2−51 = = t pt + ∆t t 11 Tp = 1, 688 = 7, 276 0, 232 = 0,5+0,3=0,8 s I* − 11 7, 276 − t2 = 0,8 = 0,372 s 13,5 13,5 Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 43 I* = I I kd TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Xét điểm ngắn mạch N10: IN10 = 1,814 I N10 = 1,814 = 7,819 A I = * I 0, 232 kđ − 51 t210 = 13,5 13,5 Tp = 0,372 = 0, 736 (s) I* − 7,819 − Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch đường dây L2: N6 2,583 0,496 I N max , kA T2, s N7 2,335 0,554 N8 2,131 0,614 N9 1,96 0,674 N10 1,814 0,736 N11 1,688 0,800 Với đường dây L1: Thời gian bảo vệ làm việc điểm N6 đường dây là: t16 = max t 62 , t pt1 + ∆t { } Xét điểm ngắn mạch N6: IN6 = 1,626 I 2,583 I* = N = = 4, 616( A) I kđ 1−51 0,5596 tpt1 = 1s t16 = max { 0, 496;1} + ∆t = 1,3s T p1 = I* − 4, 616 − t1 = 1,3 = 0,348( s ) 13,5 13,5 Xét điểm ngắn mạch N5: IN5 = 2,889 I*5 = t15 = IN5 I kđ 1−51 = 2,889 = 5,163 0,5596 13,5 13,5 Tp1 = 0,348 = 1,128( s ) I* − 5,163 − Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch đường dây L2: I N max , kA T1, s N1 5,527 0,529 Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 N2 4,483 0,670 N3 3,786 0,815 44 N4 3,277 0,967 N5 2,889 1,128 N6 2,583 1,3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 I Nmax I N I0max I0 5,527 4,483 3,786 3,277 2,889 2,583 2,335 2,131 1,960 1,814 1,688 5,422 4,404 3,634 3,235 2,856 2,556 2,314 2,113 1,944 1,351 1,677 5,557 4,120 3,284 2,730 2,337 2,042 1,813 1,631 1,482 1,357 1,252 5,452 4,06 3,52 2,704 2,317 2,027 1,801 1,621 1,865 1,351 1,247 3.3.1 Chế độ phụ tải cực tiểu Với đường dây L2: • Xét điểm ngắn mạch N11: IN11 = 1,677 kA I* = I N 11 I kđ 2−51 = = t pt + ∆t t 11 Tp = 1, 677 = 7, 23 0, 232 = 0,5+0,3=0,8 s I* − 11 7, 23 − t2 = 0,8 = 0,369s 13,5 13,5 Xét điểm ngắn mạch N10: IN10 = 1,351 kA Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 45 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC I* = t210 = I N 10 I kđ 2−51 = Đồ án môn học bảo vệ rơ le 1,351 = 5,823 0, 232 13,5 13,5 Tp = 0,371 = 1, 038s I* − 5,823 − Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch đường dây L2: N6 2,556 0,498 I N , kA T2, s N7 2,314 0,558 N8 2,113 0,617 N9 1,944 0,679 N10 1,351 1,038 N11 1,677 0,800 Với đường dây L1: Thời gian bảo vệ làm việc điểm N6 đường dây là: t16 = max t 62 , t pt1 + ∆t { } Xét điểm ngắn mạch N6: IN6 = 2,556 I 2,556 I* = N = = 4,567( A) I kđ 1−51 0,5596 tpt1 = 1s t16 = max { 0, 498;1} + ∆t = 1,3( s ) T p1 = I* − 4,567 − t1 = 1,3 = 0,343( s ) 13,5 13,5 Xét điểm ngắn mạch N5: IN5 = 2,856 I*5 = t15 = IN5 I kđ 1−51 = 2,856 = 5,104 0,5596 13,5 13,5 Tp1 = 0,346 = 1,138( s) I* − 5,104 − Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch đường dây L2: I N , kA T1, s N1 5,422 0,537 Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 N2 4,404 0,68 N3 3,634 0,85 46 N4 3,235 0,977 N5 2,856 1,138 N6 2,556 1,309 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le 3.3 Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh lựa chọn theo công thức Ikđ = kat I0ngmax Trong đó: I0ngmax – dòng điện ngắn mạch thứ tự không lớn có cố chạm đất vùng bảo vệ Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng thứ tự không đoạn đường dây L1 : Ikđ(50N) = k0at.I0ngmax=1,2.2,042=2,450kA Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng thứ tự không đoạn đường dây L2: Ikđ(50N) = k0at.I0ngmax=1,2.1,252=1,502 kA 3.4 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự thời gian Ikd(51N) = k0.IsdđBI Trong đó: Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 47 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le k Hệ số chỉnh định; k = 0,2 IsdđBI Dòng điện danh định phía sơ cấp BI Dòng điện khởi động đoạn đường dây L2, L1: I0kd2 = 0,2 IsdđBI2 = 0,2 100 = 20 (A) I0kd1 = 0,2 IsdđBI1 = 0,2 300 = 60 (A) Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian chọn 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) t(s) Ta có đặc tính thời gian bảo vệ sau: L(km) Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 48 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ 4.1 Vùng bảo vệ bảo vệ dòng cắt nhanh 4.1.1 Bảo vệ cắt nhanh theo dòng pha Ta xác định theo phương pháp hình học sau: Chế độ cực đại: Đường dây L1: l1max CN =4,9 km tương ứng với 70% đường dây L1 Đường dây L2: l max CN =4,2 km tương ứng với 60% đường dây L2 Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 49 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Chế độ cực tiểu: Đường dây L1: l1max CN =4,7 km tương ứng với 67% đường dây L1 Đường dây L2: l max CN =4 km tương ứng với 57% đường dây L2 4.1.2 Bảo vệ cắt nhanh theo thứ tự không Chế độ cực đại: Đường dây L1: bảo vệ toàn đường dây L1 Đường dây L2: bảo vệ toàn đường dây L2 Chế độ cực tiểu: Đường dây L1: bảo vệ toàn đường dây L1 Đường dây L2:bảo vệ toàn đường dây L2 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: Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le k N 1.51> = I N 6min 2,572 = = 4,59 > 1,5 I kđ 1.51> 0,5596 k0 N 1.51> = I N 6min 2, 036 = = 33,9 > 1,5 I kđ 1.51> 0, 06 Đối với bảo vệ đặt đoạn đường dây L2 I 1, 684 k N 2.51> = N 11min = = 7, 25 > 1,5 I kđ 0, 232 k N 2.51> = I N 11min 1, 250 = = 62,5 > 1,5 I kđ 1.51> 0, 02 Vậy bảo vệ có độ nhạy thỏa mãn 4.3 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cho đường dây L1,L2 MBA1 50N 50N 50 50 51 51 L2 L1 HT 220kV MBA2 Vũ Công Đông – lớp Đ2H1 S2 110kV 51 S1