đồ án môn học bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le A SỐ LIỆU BAN ĐẦU B1 HT MC1 MC2 D1 BI1 tpt1 D2 BI2 B2 115 kV P1 24 kV Hệ thống: SNmax = 1500 MVA; SNmin = 0,75.SNmax = 1125MVA; XOHT = 1,1.X1HT Trạm biến áp Sdd = 2*15 MVA ; U1/U2 = 115/24kV ; Uk% = 12,5% Đường dây D1: L1 = 15km; AC-100; Z1 = 0,27 + j0,39 Ω/km; Z0 = 0,48 + j0,98 Ω/km D2: L2 = 10km; AC-100; Z1 = 0,27 + j0,39 Ω/km; Z0 = 0,48 + j0,98 Ω/km Phụ tải : P1 = MW; cosφ1 = 0,85; tpt1 = 0,5s P2= MW; cos φ2 = 0,85; tpt2 = 0,75s Đặc tính thời gian rơle: t= 0,14 Tp, s I 0,02 −1 B NỘI DUNG I Lý thuyết tpt2 P2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Câu 1: Nêu nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ rơ le? Trả lời: • 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 động sau thời gian trì định (không cần phải có tính tác động nhanh thiết bị BVRL chống hư hỏng) • Yêu cầu mạch bảo vệ TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le - 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) Kn = Thường yêu cầu Kn = 1,5 ÷ - Tính bảo đảm I N I kd TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le 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 Câu 2: Nêu nguyên tắc tác động bảo vệ sử dụng Trả lời: 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 Câu 3: Nhiệm vụ, sơ đồ, nguyên lý làm việc, thông số khởi động vùng tác động bảo vệ đặt cho đường dây Trả lời: Đường dây cần bảo vệ đường dây 24kv,là đường dây trung áp,để bảo vệ ta dùng loại bảo vệ: - Quá dòng điện cắt nhanh thời gian - Quá dòng điện có hướng - So lệch dùng cấp thứ cấp chuyên dùng - Khoảng cách TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Trong nhiệm vụ thiết kế bảo vệ đồ án ta xét bảo vệ dòng điện cắt nhanh dòng điện có thời gian Bảo vệ dòng có thời gian a Quá dòng cắt nhanh với đặc tính thời gian độc lập Ưu điểm dạng bảo vệ cách tính toán cài đặt bảo vệ đơn giản dễ áp dụng Thời gian đặt bảo vệ phải phối hợp với cho cắt ngắn mạch cách nhanh mà đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ Giá trị dòng điện khởi động bảo vệ I KĐ trường hợp xác định bởi: k k I I kd = at mm lv max ktv Trong đó: Kat: hệ số an toàn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm có ngắn mạch sai số tính dòng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% BI 20% tổng trở nguồn bị biến động) Kmm: hệ số mở máy, lấy Kmm= (1.5 ÷ 2,5) Ktv: hệ số trở chức bảo vệ dòng, lấy khoảng (0,85 ÷ 0,95) Sở dĩ phải sử dụng hệ số Ktv xuất phát từ yêu cầu đảm bảo làm việc ổn định bảo vệ có nhiễu loạn ngắn (hiện tượng tự mở máy động sau TĐL đóng thành công) hệ thống mà bảo vệ không tác động Giá trị dòng khởi động bảo vệ cần phải thoả mãn điều kiện: I lv max < I kd < I N Với: Ilv max: dòng điện cực đại qua đối tượng bảo vệ, thường xác định chế độ cực đại hệ thống, thông thường: I = (1,05 ÷ 1,2).I lvmax đm Trong trường hợp không thoả mãn điều kiện phải sử dụng bảo vệ dòng có kiểm tra áp IN min: dòng ngắn mạch nhỏ ngắn mạch vùng bảo vệ Phối hợp bảo vệ theo thời gian: TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Đây phương pháp phổ biến thường đề cập tài liệu bảo vệ rơle hành Nguyên tắc phối hợp nguyên tắc bậc thang, nghĩa chọn thời gian bảo vệ cho lớn khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động lớn cấp bảo vệ liền kề trước (tính từ phía phụ tải nguồn) tn = t( n −1) max + ∆t Trong đó: tn: thời gian đặt cấp bảo vệ thứ n xét t(n-1)max: thời gian tác động cực đại bảo vệ cấp bảo vệ đứng trước (thứ n) Δt: bậc chọn lọc thời gian b Bảo vệ dòng với đặc tính thời gian phụ thuộc Bảo vệ dòng có đặc tuyến thời gian độc lập nhiều trường hợp khó thực khả phối hợp với bảo vệ liền kề mà đảm bảo tính tác động nhanh bảo vệ Một phương pháp khắc phục người ta sử dụng bảo vệ dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc Hiện phương thức tính toán chỉnh định rơle dòng số với đặc tính thời gian phụ thuộc đa dạng chủng loại tiêu chuẩn nên thực tế chưa thống mặt lý thuyết điều gây khó khăn cho việc thẩm kế kiểm định giá trị đặt TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC t1 ∆t t6 Đồ án môn học bảo vệ rơ le t2 ∆t t3 ∆t t Hình 1: Phối hợp đặc tuyến thời gian bảo vệ dòng lưới điện hình tia cho trường hợp đặc tuyến phụ thuộc đặc tính độc lập Rơle dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc sử dụng cho đường dây có dòng cố biến thiên mạnh thay đổi vị trí ngắn mạch Trong trường hợp sử dụng đặc tuyến độc lập nhiều không đam bảo điều kiện kỹ thuật: thời gian cắt cố, ổn định hệ thống Hiện người ta có xu hướng áp dụng chức bảo vệ dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc bảo vệ thông thường thay cho rơle có đặc tuyến độc lập Dòng điện khởi động bảo vệ dòng có thời gian tính theo công thức: Ikđ51 = k.Ilvmax Trong đó: k – hệ số chỉnh định ( k=1,6 ) TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Thời gian bảo vệ chọn theo công thức: t= 0,14 Tp I −1 0,02 * Bảo vệ dòng cắt nhanh Chúng ta nhận thấy bảo vệ dòng thông thường gần nguồn thời gian cắt ngắn mạch lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn thường mức độ nguy hiểm cao cần loại trừ nhanh tốt Để bảo vệ đường dây trường hợp người ta dùng bảo vệ dòng cắt nhanh (50), bảo vệ cắt nhanh có khả làm việc chọn lọc lưới có cấu hình với nguồn hay nhiều nguồn cung cấp Ưu điểm cách ly nhanh cố với công suất ngắn mạch lớn gần nguồn Tuy nhiên vùng bảo vệ không bao trùm hoàn toàn đường dây cần bảo vệ, nhược điểm lớn loại bảo vệ Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt bảo vệ dòng cắt nhanh phải chọn cho lớn dòng ngắn mạch cực đại (ở dòng ngắn mạch pha trực tiếp) qua chỗ đặt rơle có ngắn mạch vùng bảo vệ Sau tính toán giá trị đặt bảo vệ cho mạng điện đồ án Đối với mạng điện hình tia nguồn cung cấp giá trị dòng điện khởi động bảo vệ đặt góp A xác định theo công thức: I kd = kat I Nngoai max Trong đó: Kat: hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng sai số tính toán ngắn mạch, cấu tạo rơle, thành phần không chu kì dòng ngắn mạch biến dòng Với rơle điện Kat = (1,2 ÷ 1,3), với rơle số Kat = 1,15 INngoài max: dòng ngắn mạch pha trực tiếp lớn qua bảo vệ ngắn vùng bảo vệ Ở dòng ngắn mạch pha trực tiếp góp B Ưu điểm: • Làm việc không giây ngắn mạch gần góp Nhược điểm: • Chỉ bảo vệ phần đường dây 70 – 80% • Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch chế độ làm việc hệ thống Chính bảo vệ dòng cắt nhanh bảo vệ phần tử mà kết hợp với bảo vệ khác TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le INmax INmin Ikd LCNmin INngoaimax LCNmax Hình 2: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây nguồn cung cấp II Tính toán TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le CHƯƠNG I CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN Chọn tỷ số biến đổi máy biến dòng BI1,BI2 dùng cho bảo vệ đường dây D1, D2 Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị lớn Dòng thứ cấp lấy 5A nI = I Sdd ITdd Tỷ số biến đổi máy biến dòng BI: Chọn Isdđ ≥ Ilvmax = Icb dòng điện làm việc lớn qua BI Chọn Isdđ = 1A Dòng điện làm việc lớn BI2: P2 I lv = = = 0, 085kA = 85 A U c os ϕ 3.24.0,85 2 Với Ilvmax(BI2) = 1,4.Ilv2 = 1,4.85 = 119 A Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo dãy : (10-12,5-15-20-25-30-40-5060-70A)*n; n = 10-100-1000 Dòng làm việc Ilvmax(BI2) = 119 nên ta chọn Isdđ(BI2) = 125 A 125 nI = = 25 Vậy tỷ số biến đổi BI2: Dòng làm việc lớn qua BI1: P1 I lv1 = = = 0,142kA = 142 A 3U1cosϕ1 3.24.0,85 Ilvmax(BI1) = 1,4.(Ilv1+ Ilv2) = 1,4.(142+80) = 310,8A Dòng làm việc Ilvmax(BI1) = 310,8 nên ta chọn Isdđ(BI1) = 400A 400 nI = = 80 Vậy tỷ số biến đổi BI1: CHƯƠNG II TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le 0,4885 0,5395 0,5905 0,4885 0,5395 0,5905 1,1085 1,2365 1,3645 Dòng ngắn mạch thứ tự thuận : E I1(Nn ) = Với E =1 , X 1Σ + X ∆( n ) Dòng ngắn mạch tổng pha : I N( n ) = m ( j ) I1(Nn ) X ∆( n ) : Tổng trở phụ loại ngắn mạch ( n) Ta có bảng tính tổng trở phụ X ∆ hệ số m( j ) dạng ngắn mạch : (n) Tổng trở phụ X ∆ Dạng ngắn mạch Ký hiệu Ngắn mạch pha chạm đất N (1) X 2Σ + X 0Σ Ngắn mạch pha chạm đất N (1,1) X Σ // X Σ Ngắn mạch pha Ngắn mạch pha N ( 2) N (3) X 2Σ Hệ số m ( j ) 3 − X Σ X Σ ( X 2Σ + X 0Σ )2  Tính ngắn mạch pha : * Tính toán cho điểm ngắn mạch N1 : = 0,0825 ; Dòng ngắn mạch N1 hệ đơn vị tương đối : = = 0, 0825 = 12,121 Trong hệ đơn vị có tên : = IcbI = 12,121.0,722 = 8,751 (kA) Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch lại : Điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 NM 0.082 0.158 0.234 0.310 0.386 0.437 5 5 5 15 N7 N8 0.488 0.5395 N9 0.5905 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 8.751 4.5552 I N(3) Đồ án môn học bảo vệ rơ le 3.078 2.3253 1.868 1.650 1.478 1.338 1.2227 N8 N9  Tính ngắn mạch pha : * Tính toán chi tiết cho điểm ngắn mạch N1: = 0,0825 = 0,0845 = + = 0,0825 + 0,0845 = 0,167 = 0, 0825 + 0,167 = 4, 008 Với ngắn mạch pha hệ số m = Dòng ngắn mạch điểm N1 : = m = 3.4,008 = 12,024 = Trong đơn vị có tên: = IcbI = 12,024.0,722 = 8,681 kA Ta có dòng thành phần thứ tự không pha : = = 4,008 Suy thành phần dòng thứ tự không điểm ngắn mạch : I0 = Icb = 4,008.0,722 = 2,894 kA Tính toán cho điểm lại tương tự : Điểm NM N1 N2 X 1(1) ∑ 0.082 0.082 0.084 0.158 0.158 0.276 N3 N4 N5 N6 0.234 0.310 0.386 0.437 5 5 0.234 0.310 0.386 0.437 5 5 0.468 0.660 0.852 0.980 5 0.703 0.167 0.435 0.971 1.239 1.418 8.681 3.6495 2.3097 1.6902 1.3325 1.1673 16 N7 0.488 0.5395 0.5905 0.488 0.5395 0.5905 1.108 1.2365 1.3645 1.597 1.776 1.955 1.038 0.9354 0.8509 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC I Đồ án môn học bảo vệ rơ le 2.893 0.563 0.444 0.389 1.2165 0.7699 8.681 3.6495 2.3097 1.6902 1.3325 1.1673 0N1 I 01N 0.346 0.311 0.2836 1.038 0.9354 0.8509  Tính ngắn mạch pha chạm đất : * Tính toán chi tiết cho N1 : = 0, 0825.0, 0845 = 0, 0825 + 0, 0845 = 0, 0417 // = 0, 0825 + 0, 0417 = 8, 052 = m(1,1) = = 1− 0, 0825.0, 0845 ( 0, 0825 + 0, 0845) = 1,5 Dòng ngắn mạch pha điểm N1 : = m(1,1) = 1,5.8,052 = 12,078 Trong đơn vị có tên : = IcbI = 12,078.0,722 = 8,72 kA Ta có dòng thành phần thứ tự không pha : 0, 0825 = 0, 0825 + 0, 0845 8, 052 = 3,976 Suy dòng thứ tự không điểm ngắn mạch : = I 0(1,1) N1 = Icb = 3,978.0,722 = 2,872 kA Tính toán cho điểm lại tương tự : Điểm N1 N2 N3 N4 N5 NM 0.082 0.158 0.234 0.310 0.386 X 1(1,1) ∑ 5 5 (1,1) 0.082 0.158 0.234 0.310 0.386 X2 ∑ 5 5 (1,1) 0.084 0.276 0.468 0.660 0.852 X0 ∑ 5 5 (1,1) 0.041 0.100 0.156 0.211 X∆ 7 0.2659 (1,1) 4.228 2.120 I1N 8.7169 2.822 1.6986 17 N6 N7 N1 0.437 0.488 5 0.5395 0.437 0.488 5 0.5395 0.980 1.108 5 1.2365 0.302 0.375 0.3391 1.498 1.3411 1.2135 N1 0.5905 0.5905 1.3645 0.4121 1.108 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC I 0(1,1) N1 I (1,1) N1 2.870 8.612 1.014 3.044 0.616 Đồ án môn học bảo vệ rơ le 0.442 1.848 1.3276 0.345 1.035 0.301 0.2669 0.2397 0.2175 0.903 0.800 0.719 0.6525  Tính ngắn mạch pha : * Tính toán cho điểm ngắn mạch N1 : X ∆(2) = X ∑ = 0, 0825 m (2) = Dòng ngắn mạch pha điểm N1 : I N(2)1* = m (2) X1 ∑ 1 = = 10, 497 + X∆ 0, 0825 + 0, 0825 Chuyển sang đơn vị có tên : I N(2)1 = I N(2)1* I cbI = 10, 497.0, 722 = 7,579(kA) Tính toán tương tự cho điểm lại : Điểm NM N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 X 1(2) ∑ 0.082 0.082 0.084 0.082 0.158 0.158 0.276 0.158 0.234 0.234 0.468 0.234 0.310 0.310 0.660 0.310 0.386 0.386 0.852 0.386 0.437 0.437 0.980 0.437 0.488 0.488 1.108 0.488 0.539 0.539 1.236 0.539 0.590 0.590 1.364 0.590 X 2(2) ∑ X 0(2) ∑ X ∆(2) I1(2) N1  Tính ngắn mạch chế độ cực tiểu INmin: • Sơ đồ thay dạng tương đối 18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC N3 N2 N1 HT Đồ án môn học bảo vệ rơ le MC1 N4 N6 N5 MC2 D1 BI1 tpt1 N7 D2 N8 N9 tpt2 BI2 P1 B2 24 kV 115 kV - X1HT = 0,022 X0HT = 0,014 - MBA làm việc: XB = 0,1 - Ta chia đoạn đường dây làm phần ta có điểm ngắn mạch từ N1÷N9: X 1D1 0,305 = = 0, 076 4 X 0, 203 X D / = 1D = = 0,051 4 X 0,766 X D1/ = D1 = = 0,192 4 X 0,510 X 0D2/ = 0D2 = = 0,128 4 X D1/ = Tính X 1Σ , X Σ , X Σ điểm ngắn mạch chế độ min: Tại N1: X 1Σ = X Σ = X 1HT + X B = 0,02 + 0,1 = 0,12 X Σ = X 0HT + X B = 0,014+ 0,1 = 0,114 N2: X 1Σ = X 2Σ = X 1HT + X B + X D1/ = 0,02 + 0,1+ 0,076 = 0,196 X Σ = X HT + X B + X D1/ = 0,014+ 0,1+ 0,192 = 0,306 Tính tương tự cho điểm lại ta có bảng sau: Điểm 0,12 0,196 0,272 0,348 0,12 0,196 0,272 0,348 19 0,114 0,306 0,498 0,69 P2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le 0,424 0,475 0,577 0,73 0,934 0,424 0,475 0,577 0,73 0,934 0,882 1,01 1,266 1,65 2,162 • Xét ngắn mạch pha chạm đất N(1): (1) (1) (1) X 1Σ + X 2Σ + X Σ ; I1N = I N = I N ; I N(1) = 3.I1(1) N Ta có Ngắn mạch N : X 1Σ = X Σ = 0,12; X Σ = 0,114; I1(1)N = 1 = 2,825 0,12 + 0,12 + 0,114 I N(1) = 3.I1(1) N = 3.2,825 = 8, 475 I1(1)N = I N(1) ( kA) = I 0(1)N I cbI = 8, 475.0, 722 = 6,119kA I 0(1)N (kA) = I 0(1)N I cbI = 2,825.0,722 = 2,04kA * Tính tương tự cho điểm lại • Xét ngắn mạch pha N(2): (3) (3) (3) X 1Σ + X Σ ; I N = − I1N ; I N = ; Ngắn mạch N1: X 1Σ = X Σ = 0,12; X Σ = 0,114 I1(3) = 4,167 N = 0,12 + 0,12 I1(3) N = I N(3) = 3.I1(3) N I N(3) = 3.4,167 = 7, 217 I N(3) (kA) = I N(3) I cbI = 7, 217.0,722 = 5, 211(kA) Tính tương tự cho điểm lại ta có bảng sau: Dạng ngắn mạch N(1) IN(kA) 3.I0N(kA) 20 N(2) IN(kA) INmin (kA) 3.I0Nmin (kA) TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 6,119 3,103 2,079 1,563 1,252 1,105 0,895 0,696 0,537 Đồ án môn học bảo vệ rơ le 6,119 3,103 2,079 1,563 1,252 1,105 0,895 0,696 0,537 5,211 3,190 2,299 1,797 1,475 1,316 1,084 0,857 0,669 21 5,211 3,103 2,079 1,563 1,252 1,105 0,895 0,696 0,537 6,119 3,103 2,079 1,563 1,252 1,105 0,895 0,696 0,537 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CHO BẢO VỆ CẮT NHANH, QUÁ DÒNG VÀ BẢO VỆ QUÁ DÒNG THỨ TỰ KHÔNG Bảo vệ dòng cắt nhanh 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 Thường 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 D2 Ikđ2 = kat.IN9max = 1,2.0,821 = 0,9852 kA Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây đuợc chọn sau: Ikđ1 = kat.IN5max = 1,2.1,957 = 2,3484 kA Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh chọn tương tự I0kđ = kat.3I0Nmax Với bảo vệ đường dây D1, D2: I0kđ1 = kat.3I0N5max = 1,2.3.0,461 = 1,6596 kA I0kđ2 = kat.3I0N9max = 1,2.3.0,187 = 0,6732 kA Bảo vệ dòng có thời gian 22 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le  Xét chế độ cực đại: • Lựa chọn trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng có thời gian Dòng khởi động bảo vệ dòng có thời gian lựa chọn theo công thức : Ikđ = K.Ilvmax Trong : K: hệ số chỉnh định Chọn K = 1,6 Ilvmax: dòng điện làm việc lớn Theo tính toán phần ta có : Ilvmax1 = 280 A Ilvmax2 = 112 A Vậy ta có : Ikđ1 = 1,6.280 = 448 A = 0,448 kA Ikđ2 = 1,6.112 = 179,2 A = 0,179 kA • Thời gian làm việc bảo vệ: Từ đặc tính thời gian Rơ le t = 0,14 Tp , s I −1 0,02 * Trong đó: I* = I NM I kd - Với bảo vệ dòng điện D2: + Tại điểm ngắn mạch N9: Ta có IN9max = 0,821 I 9* = 0,821 = 4,587 0,179 Mặt khác ta có : t29 = tpt2 + ∆t = 1,25+0,3 = 1,55 s Vậy ta có : ( I*0,02 −1) (4,587 0,02 −1) Tp = t =1,55 = 0,343s 0,14 0,14 + Tại điểm ngắn mạch N8: IN8 1, 07 = = 5,978 nên Ta có I* = I kd 2−51 0,179 23 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC t28 = Đồ án môn học bảo vệ rơ le 0,14 0,343 = 1,319 s (5,9780,02 − 1) Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch từ N7 đến N5 ta có bảng sau: Điểm NM INM (max) Ikd2 I*NM t 2NM N5 1,957 0,179 10,931 0,98 N6 1,719 0,179 9.604 1,038 N7 1,383 0,179 7.727 1,15 N8 1,070 0,179 5.976 1,319 N9 0,821 0,179 4.589 1,55 - Với bảo vệ dòng D1: + Tại điểm ngắn mạch N5: Ta có I* = I N 1,957 = = 4,367 I kd 0, 448 Với t15 = tpt1+ ∆t ( với ∆t = 0,3 s ) Ta thấy t 25 = 0,56 < tpt1 = 1,25 nên t15 = 0,75+0,3 = 1,05 t15 ( I*50,02 − 1) 1,05(4,3680,02 − 1) = = 0, 224s 0,14 0,14 + điểm ngắn mạch N4 I N 2, 464 = = 5,503 nên Ta có I* = I kd 0, 448 0,14 t14 = 0, 224 = 0,904 s (5,50,02 − 1) Suy Tp = Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch từ N7 đến N5 ta có bảng sau: Điểm NM INM max N1 11,37 N2 5,121 N3 3,327 24 N4 2,464 N5 1,957 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Ikd1 I*NM 0,448 25,38 0,469 t1NM Đồ án môn học bảo vệ rơ le 0,448 9,046 0,696 0,448 5,503 0,904 0,448 3,955 1,125 0,448 4,367 1,05  Xét chế độ cực tiểu: Tính tương tự chế độ cực đại Các điểm ngắn mạch từ N1 đến N5 tính cho bảo vệ Điểm NM INM Ikd1 I* t1NM N1 5,211 0,448 11,631 0,623 N2 3,103 0,448 6,927 0,795 N3 2,079 0,448 4,64 1,006 N4 1,563 0,448 3,488 1,239 N5 1,252 0,448 2.,795 1,51 Các điểm ngắn mạch từ N5 đến N9 tính cho bảo vệ số Điểm NM INMmin Ikd2 I* t 2NM s N5 1,252 0,179 6,995 1,221 N6 1,105 0,179 6,174 1,295 N7 0,895 0,179 5,000 1,468 Tổng hợp trường hợp ta có đồ thị sau: 25 N8 0,696 0,179 3,891 1,749 N9 0,537 0,179 3,003 2,160 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le Bảo vệ dòng thứ tự thời gian  Tính trị số dòng điện khởi động Dòng điện khởi động chọn theo công thức I0kđ1 = k IddBI Trong : IddBI : dòng danh định BI K = 0,2 Với bảo vệ đoạn đường dây D1,D2: I0kđ1 = 0,2.300 = 60 A I0kđ2 = 0,2.125 = 25 A  Thời gian làm việc Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian chọn theo đặc tính độc lập t02 = tpt2 + ∆t = 1,25+0,3 = 1,55 s t01 = max(tpt1,t02) + ∆t = 1,55+0,3 = 1,85 s 26 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY Xác định phạm vi bảo vệ dòng cắt nhanh  Ta có dòng khởi động cắt nhanh bảo vệ: Ikđ1-50 = 1,2.1,957 = 2,348 kA Ikđ2-50 = 1,2.0,821 = 0,985 kA Xác định phạm vi bảo vệ dựa hình vẽ sau 27 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC INM Đồ án môn học bảo vệ rơ le ( A) INM(3) max Ikd1 Ikd2 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 L km Theo hình vẽ phạm vi bảo vệ khoảng Lmax km đường dây CN −1 = 11,5 max LCN −2 = km đường dây  Phạm vi bảo vệ dòng cắt nhanh TTK Phạm vi bảo vệ dòng cắt nhanh TTK tuyến đường dây Lmax km CN 1− 51 = 15 max LCN 2−51 = 10 km Kiểm tra độ nhạy bảo vệ dòng có thời gian  Với đường dây Ta có I Nmin 1, 252 knhay1 = = = 2,566 > 1,5 I kd 0, 488 Nên bảo vệ đạt yêu cầu  Với đường dây Ta có 28 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Đồ án môn học bảo vệ rơ le I Nmin 0,537 = = > 1,5 I kd 0,179 Nên bảo vệ đạt yêu cầu knhay =  Với bảo vệ có thời gian TTK - Đối với đường dây I 0min k nhay1 = N với I N = 0,414 kA I0kd1 = 60 A nên I kd k0 nhay1 = 0,414.103 = 6,9 > 1,5 nên bảo vệ chọn thỏa mãn 60 - Đối với đường dây k nhay k0 nhay I 0min = N9 I kd với I N = 0,179 kA I0kd2 = 25 A nên 0,179.103 = = 7,16 > 1,5 nên bảo vệ chọn thỏa mãn 25 29