Đồ án môn học bảo vệ rơ le

Đồ án môn học bảo vệ rơ le

ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ PHẦN I :LÝ THUYẾT I Các yêu cầu bảo vệ Rơle : Để thực chức nhiệm vụ quan trọng trên, thiết bị bảo vệ phải thỏa mạn yệu cầu sau: a/ Tin cậy Tin cậy tính đảm bảo cho thiết bị làm việc chắn Rơle không bị tác động sai Cần phân biệt: - Độ tin cậy tác động mức độ chắn rơle hệ thống rơle tác động - Độ tin cậy không tác động mức độ chắn rơle hệ thống rơle không làm việc sai b/ Tính chọn lọc Khả bảo vệ cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện phần tử khác tiếp tục làm việc gọi tác động chọn lọc c/ Tác động nhanh Phần tử bị ngắn mạch cắt nhanh, hạn chế mức độ phá hoại thiết bị, giảm thời gian sụt áp hộ dùng điện có khả trì ổn định làm việc máy phát điện toàn hệ thống d/ Độ nhạy Độ nhạy đặc trưng cho khả “cảm nhận” cố rơle hệ thống bảo vệ Đối với bảo vệ thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy từ 1,5 ÷ 2,0 bảo vệ dự phòng hệ số độ nhạy từ 1,2 ÷ 1,5 e/ Tính kinh tế ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Tuỳ thuộc vào thiết bị bảo vệ đặc tính bảo vệ mà ta cần phải cân nhắc tính kinh tế lựa chọn thiết bị bảo vệ cho đảm bảo yêu cầu kĩ thuật mà chi phí thấp II.Nguyên lý làm việc bảo vệ: 1.Bảo vệ dòng điện: Là loại bảo vệ tác động dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giá trị định trước Theo nguyên tắc đảm bảo tính chọn lọc chia thành loại: - Bảo vệ dòng điện cực đại - Bảo vệ dòng điện cắt nhanh a Bảo vệ dòng điện cực đại: Là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc cấp, bảo vệ gần nguồn cung cấp thời gian tác động lớn b Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: Là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc cách chọn giá trị dòng điện tác động lớn giá trị dòng điện ngắn mạch max Bảo vệ so lệch dòng điện: Là loại bảo vệ làm việc theo nguyên tắc so sánh trực tiếp biên độ dòng điện hai đầu phần tử bảo vệ Nếu sai lệch vượt trị số cho trước bảo vệ tác động Bảo vệ khoảng cách: Bảo vệ khoảng cách loại bảo vệ dùng rơ le tổng trở có thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ điện áp U R dòng điện IR đưa vào rơ le góc pha chúng  UR    I , ϕR    R  t=f Thời gian tự động tăng lên khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến chỗ đặt bảo vệ tăng lên Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng có thời gian làm việc bé 4.Bảo vệ dòng điện có hướng: Là loại bảo vệ làm việc theo giá trị dòng điện chỗ nối rơ le góc pha dòng điện vơi điện áp góp có đặt bảo vệ cung cấp cho rơ le Bảo vệ tác điuộng dòng điện vào rơ le vượt giá trị chỉnh định trước góc pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch đường dây bảo vệ  Từ đó, thấy bảo vệ dòng điện có hướng bảo vệ dòng điện cực đại cộng thêm phận làm việc theo góc lệch pha dòng điện áp vào rơ le 4.Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất bé: Thực chất bảo vệ dòng sử dụng lọc thứ tự không để lấy thành phần thứ tự không dòng pha Khi có ngắn mạch pha chạm đất xuất dòng thứ tự không vào rơ le Nếu dòng lớn giá trị đặt rơ le tác động cắt máy cắt 5.Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất lớn: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Bảo vệ lấy dòng điện làm việc vào rơ le dòng tổng BI đặt pha Khi có ngắn mạch pha dòng vào rơ le bao gồm lần thành phần dòng thứ tự không thành phần dòng không cân Người ta chọn dòng khởi động rơ le lớn dòng không cân tính toán nhân với hệ số k at Nên có ngắn mạch pha chạm đất dòng vào rơ le lớn dòng khởi động bảo vệ tác động cắt máy cắt Khi xảy loại ngắn mạch khác thành phần I không tồn rơ le không tác động II Nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý làm việc, thông số khởi động vùng tác động bảo vệ Bảo Vệ Qúa Dòng Điện a) Bảo vệ dòng điện cắt nhanh (50): + Nhiệm vụ: Cắt nhanh (tức thời cỡ 0,1s) phần tử bị cố khỏi hệ thống loại bỏ dòng cố đảm bảo an toàn cho hệ thống làm việc bình thường + Nguyên lý làm việc: 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 ngắn điện mạch lớn qua chỗ dặt bảo vệ có hư hỏng ỏ đầu phần tử + Thông số khởi động : Dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh: Ikđ_50 = kat * IN.ng max Với: kat : hệ số an toàn Lấy kat = 1,2 ÷ 1,3 INng max : dòng ngắn mạch cực đại Thường lấy giá trị dòng ngắn mạch lớn cuối đường dây + Vùng tác động : Vùng tác động bảo vệ không bao trùm toàn chiều dài đường dây bảo vệ thay đổi theo dạng ngắn mạch ,chế độ vận hành hệ thống Phạm vi bảo vệ : Lcn-50max - Lcn-50min Bảo vệ dòng cắt nhanh : Sơ đồ nguyên lý ,phạm vi bảo vệ , chọn Ikđ b) Bảo vệ dòng điện cắt nhanh thứ tự không (50N): ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ + Nhiệm vụ : Cắt nhanh (tức thời cỡ 0,1s) phần tử bị cố khỏi hệ thống loại bỏ dòng cố đảm bảo hệ thống làm việc bình thường không bị hư hại + Nguyên lý làm việc: tương tự BV dòng cắt nhanh bảo vệ hoạt động dựa trị số dòng TTK Io đường dây bảo vệ Khi dòng lớn Ikđ BV BV tác động cắt máy cắt + Thông số khởi động : Dòng điện khởi động BV: Ikđ_50N = kat * * I0Nng max Với: kat : hệ số an toàn Lấy kat = 1,2 ÷ 1,3 I0Nng max: dòng ngắn mạch TTK cực đại + Vùng tác động : Cũng tương tự BV dòng cắt nhanh vùng bảo vệ ổn định chế độ vận hành hệ thống thay đổi Phạm vi bảo vệ : Lcn-50Nmax - Lcn-50Nmin c) Bảo vệ dòng điện có thời gian (51): + Nhiệm vụ :Loại bỏ phần tử bị cố sau thời gian t (đã đặt) khỏi hệ thống nhằm loại bỏ dòng cố đảm bảo hệ thống làm việc bình thường không bị gián đoạn + Nguyên lý làm việc :Tính chọn lọc BV dòng điện có thời gian đảm bảo nguyên tắc phân cấp chọn thời gian tác động Bảo vệ gần nguồn cung cấp thời gian tác động lớn + Thông số khởi động : -Dòng điện khởi động bảo vệ Ikđ51 = k*Ilvpt max Với: k : hệ số chỉnh dịnh Lấy k = 1,6 Ilvpt max: dòng làm việc max - Thời gian làm việc bảo vệ : Có loại đặc tính thời gian làm việc bảo vệ dòng có thời gian :(a) - Đặc tính độc lập (b)- Đặc tính phụ thuộc Thời gian làm việc bảo vệ có đặc tính độc lập không phụ thuộc vào trị số dòng điện chạy qua bảo vệ ,còn bảo vệ đặc tính thời gian phụ thuộc tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ: dòng lớn thời gian tác động ngắn ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ (b) - T/h đặc tuyến độc lập ; (c) - T/h đặc tuyến phụ thuộc + Vùng tác động : Toàn đường dây d) Bảo vệ dòng TTK có thời gian (51N): Nhiệm vụ nguyên lý làm việc tương tự BV dòng điện có thời gian làm việc theo dòng TTK đường dây bảo vệ + Thông số khởi động : - Dòng khởi động bảo vệ : Ikđ_51N = k * Idđs BI Với: k = 0,2 Idđs BI: dòng sơ cấp định mức BI - Thời gian làm việc bảo vệ dòng TTK có thời gian: chọn theo cấp Thời gian làm việc bảo vệ phía nguồn cấp bảo vệ phía đường dây ∆t + Vùng tác động : Toàn đường dây 2.Bảo Vệ So Lệch Dòng Điện -Nhiệm vụ: làm bảo vệ cho đường dây, đặc biệt đường dây quan trọng, làm nhiệm vụ chống ngắn mạch - Sơ đồ nguyên lý làm việc: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Vuùng b?o v? BI1 N1 BI2 IS1 IS2 P N2 A B ?I IT1 RL IT2 Sơ đồ nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch dòng điện có dạng sau: Dòng vào rơ le: I s l = ∆ I = I T1 − I T IR = , gọi dòng so lệch Xét tình trạng làm việc bình thường bảo vệ Giả sử ngắn mạch N1: dòng ngắn mạch từ A đến Ta có: IS1 = IS2 IT1 = IT2 IR = (trường hợp lý tưởng) Rơ le không tác động ≠ ≠ Khi có ngắn mạch vùng bảo vệ N2 Ta có: I S1 IS2, nên IT1 IT2, nên IR = IR ≠ IT1 – IT2 Nếu >IKĐ rơ le tác động - Dòng khởi động: Để bảo vệ so lệch làm việc ta phải chỉnh định dòng khởi động bảo vệ lớn dòng không cân lớn có ngắn mạch vùng bảo vệ Tức là: IKđ = k.Ikcbttmax Trong đó: Ikcbttmax = kđn.kkck.fimax.INMNmax Với: kđn: hệ số kể tới đồng BI, BI loại, có đặc tính từ hóa, hoàn toàn giống nhau, có dòng ISC kđn = BI khác nhiều nhất, có sai số, không kkck: hệ số kể đến thành phần không chu kỳ dòng ngắn mạch INMNmax: thành phần chu kì dòng điện ngắn mạch lớn fimax = 0,1: sai số cực đại cho phép BI làm việc tình trạng ổn định - Vùng tác động: Bảo vệ so lệch có vùng tác động giới hạn vị trí đặt tổ BI đầu cuối đường dây bảo vệ, loại bảo vệ có tính chất tác động chọn lọc tuyệt đối, khả làm dự phòng cho bảo vệ khác 3.Bảo Vệ Khoảng Cách ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Bảo vệ khoảng cách loại bảo vệ có phận phận đo khoảng cách làm nhiệm vụ xác định tổng trở từ chỗ đặt bảo vệ tới điểm ngắn mạch Thời gian làm việc bảo vệ phụ thuộc vào quan hệ điện áp vào Rơle, dòng vào Rơle góc lệch pha chúng Thời gian tự động tăng lên khoảng cách tăng từ chỗ hư hỏng đến chỗ đặt bảo vệ, bảo vệ gần chỗ hư hỏng có thời gian làm việc bé bảo vệ khoảng cách nguyên tắc đảm bảo cắt chọn lọc đoạn hư hỏng mạng có cấu hình với số nguồn cung cấp tuỳ ý thời gian làm việc tương đối bé -Nguyên lý làm việc: Trong trường hợp chung, bảo vệ khoảng cách có phận sau: + Bộ phận khởi động: có nhiệm vụ khởi động bảo vệ vào thời điểm phát sinh cố, kết hợp với bảo vệ khác làm bậc bảo vệ cuối Bộ phận khởi động thường thực nhờ Rơle dòng cực đại Rơle tổng trở cực tiểu + Bộ phận khoảng cách: đo khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến điểm hư hỏng, thực nhờ Rơle tổng trở + Bộ phận tạo thời gian: tạo thời gian làm việc tương ứng với khoảng cách đến điểm hư hỏng, thực số Rơle thời gian bảo vệ có đặc tính thời gian nhiều cấp + Bộ phận định hướng công suất: để tránh bảo vệ tác động nhầm hướng công suất ngắn mạch từ đường dây bảo vệ vào góp trạm, thực Rơle định hướng công suất riêng biệt kết hợp phận khởi động khoảng cách 4.Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất lớn: Những mạng có dòng chạm đất lớn mạng có trung tính nối đất trực tiếp Những mạng đòi hỏi bảo vệ phải tác động cắt máy cắt có ngắn mạch pha Sơ đồ nguyên lý bảo vệ trình bày hình vẽ sau: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Ta thấy bảo vệ dùng ba biến dòng đặt pha làm đầu vào cho rơ le Dòng vào rơ le bằng: IR = Ia + Ib + Ic Ta có: Ia = (IA - IAμ) WS WT Nên: IR = Ia + Ib + Ic = (IA + IB + IC) Hay là: IR = 3I ni WS WT - (IAμ + IBμ + ICμ) WS WT - Ikcb WS WT Với: Ikcb = (IAμ + IBμ + ICμ) : thành phần dòng không cân bằng, sinh không đồng BI Sơ đồ làm việc xảy ngắn mạch pha Còn ngắn mạch pha bảo vệ không tác động thành phần I0 - Dòng khởi động: Dòng khởi động chọn sau: ≥ Ikđ Ikcbtt0 Tức là: IkđR = kat - Thời gian tác động: I kcbtt ni , ni: tỉ số biến BI ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Thời gian làm việc bảo vệ chọn theo nguyên tắc cấp để đảm bảo tính chọn lọc áp dụng mạng trung tính nối đất trực tiếp  Bảo vệ chống ngắn mạch pha có thời gian làm việc bé so với bảo vệ dòng chống ngắn mạch pha có độ nhạy cao - Áp dụng: mạng có trung tính nối đất trực tiếp 5.Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất bé: - Nhiệm vụ: Bảo vệ cho mạng có trung tính cách đất, nối đất qua cuộn dập hồ quang, thường áp dụng cho đường dây cáp - Sơ đồ nguyên lý: Vì giá trị dòng chạm đất bé nên bảo vệ nối pha rơ le toàn phần làm việc với dòng chạm đất nhỏ Nên thực tế người ta phải dùng lọc thành phần thú tự không hình vẽ sau: Ở điều kiện bình thường, ta có: IA + IB + IC = 0, từ thông lõi thép mạch thứ cấp dòng điện nên I2 = 0, rơ le không làm viêc Khi xảy chạm đất, có thành phần 3I0 chạy vào rơ le nên rơ le tác động B Phần tính toán: Cho Hệ Thống Điện Như Hình Vẽ.Tính Toán Và Vẽ Sơ Đồ Phương Thức Bảo Vệ Rơ Le Cho Đường Dây D1 D2 A B D1 C D2 D MBA1 HTĐ P1 110kV MBA2 P2 22kV Các thông số: Hệ thống: SNmax = 2500MVA; SNmin = 2200MVA ; X0 = 0,8*X1 Trạm biến áp: S = x 25MVA; U1/U2 = 115/23; UK% = 10,5 Đường dây: Tổng trở đơn vị Tổng trở đơn vị Đường dây Dài (km) Loại dây thứ tự thuận thứ tự không AC-120 0,27 + j0,37 0,46 + j0,97 AC-120 0,27 + j0,37 0,46 + j0,97 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Đường dây 1: Phụ tải có P = 6MW; cosφ = 0,8 Đường dây 2: Phụ tải có P = 4MW; cosφ = 0,85 CHƯƠNG 1: CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ( BI ) Chọn tỷ số biến dòng cho máy biến dòng BI1,BI2 dùng cho bảo vệ đường dây D1, D2 Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo dòng công suất phụ tải Dòng thứ cấp lấy 1A ni = I Sdd I Tdd Tỷ số biến đổi máy biến dòng BI: - ISdd : dòng điện danh định phía sơ cấp: Chọn ISdd ≥ Ilvmax = Icb: dòng điện làm việc lớn qua BI - ITdd : dòng điện danh định phía thứ cấp.(lấy ITdd =1A) Dòng điện làm việc đường dây là: I 2lvmax = 1,4I pt2max = 1,4 P2 4.103 = 1,4 = 165,38 A 3.U dm cosϕ 3.23.0,85 Dòng điện làm việc đường dây là: I1lvmax = 1,4I pt1max + I 2lvmax = 1,4 P1 + I 2lvmax 3.U dm cosϕ1 6.103 = 1,4 + 165,38 = 428,95 A 3.23.0,8 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Không (TTK) XB1 XD11 XHT XD12 XD13 XD14 XD21 XD22 XD23 XD24 XB2 N1 N2 N3 N4 S1 N5 S2 N6 N7 N8 Xét điểm ngắn mạch: Dòng ngắn mạch TTT dạng ngắn mạch tình theo công thức tổng quát: n I1(N) = X1 ∑ ( + X ∆n ) với: XΔ(n) điện kháng phụ loại ngắn mạch n Trị số dòng điện ngắn mạch tổng pha bị cố tính theo công thức: ( n I Nn ) = m ( n ) I1(N) Ta có bảng tóm tắt sau: Dạng ngắn mạch N(1) X (n) Δ X2 ∑ N (1,1) + X0 X2 N(2) X2 N(3) Dòng ngắn mạch TTK : ∑ m (n ) ∑ 3 ∑ //X ∑ − (1) X ∑ X ∑ (X ∑ + X ∑ ) I a0 = I a1 Ngắn mạch pha chạm đất N : Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1): I a = I a1 X 2∑ X 2∑ + X 0∑ Dòng ngắn mạch thứ tự không điểm ngắn mạch là: a Ngắn Mạch Tại Điểm N1 Ta có sơ đồ TTT;TTN;TTK lần lượt: 13 I = 3.I a0 N9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE XHT GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ XHT XB N1 EHT XHT XB N1 XB N1 Ta có: X1 = X = X1HT + X B = 0,01 + 0,105 = 0,0625 ∑ ∑ X = X 0HT + X B = 0,008 + 0,105 = 0,0605 ∑ • Ngắn Mạch pha N(3) E I (3) = HT = = 16 N1 X1 0,0625 ∑ ; I(3)kA = I (3) N1 N1 Scb 25 = 16 = 10, 041 3.U cb 3.23 Trong hệ đơn vị có tên: • Ngắn Mạch Pha Với Nhau N(2) I(2) = N1 Dòng ngắn pha bị cố: Đơn vị có tên : I(2)kA =I N1 N1 • Ta có: E HT = = 13,856 x1∑ +X 2∑ 0,0625 + 0,0625 Scb 25 =13,856 =8,695kA 3.U cb 3.23 Ngắn Mạch pha chạm đất N(1) X∆ = X2 ∑ + X0 ∑ = 0, 0625 + 0, 0605 = 0,123 Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Với: Xtđ X tdΔ= X1 + X = 0,0625 + 0,123 = 0,1855 ∑ N1 EHT (1) (1) (1) I1N1 = I2N1 = I 0N1 = E HT = = 5,391 X td 0,1855 Lại có: Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: (1) I(1)kA = m(1) I1N1 N1 Scb 3.U cb = 3.5,391 25 = 10,15 3.23 kA 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên là: 25 = 10,15 3.23 I (1)kA = 3.I (1) I cb = 3.5,391 0N1 0N1 • Ngắn mạch hai pha chạm đất N XΔ = X2 X2 Ta có: m (1,1) = − ∑ ∑ X2 (X ∑ ∑ X ∑ + X0 X ∑ +X0 ∑ ) kA : 0,0625.0,0605 = 0,03074 0,0625 + 0,0605 = ∑ (1,1) = − 0,0625.0,0605 = 1,5 (0,0625 + 0,0605) Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Với: Xtđ X td = X + X ∆ = 0, 0625 + 0, 03074 = 0, 09324 ∑ N1 EHT (1,1) (1,1) I1N1 = I(1,1) = I0N1 = 2N1 E HT = = 10, 725 X td 0,09324 Lại có: Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: I (1,1)kA N1 =m (1,1) I (1,1) 1N1 I cb = 1,5.10, 725 25 = 10, 096 3.23 kA Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên: (1,1) I(1,1)kA = 3.I 0N1 I cb 0N1 X2 X2 ∑ ∑ + X0 = 3.10,725 ∑ 25 0,0625 = 10,26 3.23 0,0625 + 0,0605 kA Khi ngắn mạch điểm N1 dòng qua BI b Ngắn Mạch Tại Điểm N2 Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không: X1Σ EHT N2 X2Σ XHT N2 Ta có: X1 = X = X1HT + X B + X1D11 = 0,01 + 0,105 + 0,02623 = 0,08873 ∑ ∑ X = X 0HT + X B + X 0D11 = 0,008 + 0,1025 + 0,06876 = 0,12801 ∑ 15 N1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE • GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Ngắn Mạch pha N(3) I(3) = N1 E HT = = 11,27 X1 0,08873 ∑ I(3)kA = I(3) N1 N1 Scb 25 = 11,27 = 7, 073 3.U cb 3.23 Trong hệ đơn vị có tên: • Ngắn Mạch Một Pha Chạm Đất N(1): XΔ = X2 Ta có: + X0 ∑ kA = 0, 08873 + 0,12801 = 0, 21674 ∑ Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N2 EHT X tdΔ= X1 + X = 0, 08873 + 0, 21674 = 0,30547 ∑ (1) (1) I1N1 = I (1) = I 0N1 = 2N1 E HT = = 3,2736 X td 0,30547 Lại có: Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: Scb 25 = 3.3,2736 = 6,163 3.U cb 3.23 (1) I(1)kA = m (1) I1N1 N1 kA Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên là: (1) I(1)kA = 3.I 0N1.Icb = 3.3,2736 0N1 • 25 = 6,163 3.23 XΔ = X2 X2 Ta có: m (1,1) = − ∑ ∑ X + X0 X2 (X ∑ ∑ ∑ = ∑ X 0,08873.0,12801 = 0, 0524 0,0873 + 0,12801 ∑ +X0 ∑ ) = − 0,08873.0,12801 = 1,5082 (0,08873 + 0,12801) Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N2 EHT Với: kA Ngắn Mạch Pha Chạm Đất N(1,1) : X tdΔ= X1 + X = 0, 08873 + 0, 0524 = 0,14113 ∑ 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE (1,1) (1,1) (1,1) I1N1 = I2N1 = I0N1 = GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ E HT = = 7,086 X td 0,14113 Lại có: Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: I (1,1)kA N1 =m (1,1) I (1,1) 1N1 I cb = 1,5082.7, 086 25 = 6, 7067 3.23 kA Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên: (1,1) I(1,1)kA = 3.I0N1 Icb 0N1 X2 X2 ∑ ∑ + X0 = 3.7, 086 ∑ 25 0, 08873 = 5, 461 3.23 0, 08873 + 0,12801 KA Tính toán tương tự cho điểm lại ta được: • Điểm N3 X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+2.X1D11= 0,01 + 0,105/2 +2.0,02623 = 0,115 X0∑= X0HT + XB12/2 + 2.X0D11 = 0,008 + 0,105/2 + 2.0,06876 = 0,19802 • Điểm N4 X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+3.X1D11= 0,01 + 0,105/2 +3.0,02623 = 0,1412 X0∑= X0HT + XB12/2 + 3.X0D11 = 0,008 + 0,105/2 + 3.0,06876 = 0,26678 • Điểm N5 X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+4.X1D11= 0,01 + 0,105/2 +4.0,02623 = 0,16742 X0∑= X0HT + XB12/2 + 4.X0D11 = 0,008 + 0,105/2 + 4.0,06876 = 0,33554 • Điểm N6 X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+4.X1D11 +X1D21 = 0,01 + 0,105/2 +4.0,02623+0,02186=0,1893 X0∑= X0HT + XB12/2 + 4.X0D11+1.X0D21 = 0,008 + 0,105/2+4.0,06876+0,0573 = 0,393 • Điểm N7 X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+ 4.X1D11 + 2.X1D21=0,01+0,105/2 +4.0,02623+2.0,02186=0,211 X0∑= X0HT + XB12/2 + 4.X0D11+2.X0D21 =0,008+0,105/2+4.0,06876+2.0,0573 = 0,45 • Điểm N8 X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+ 4.X1D11 + 3.X1D21=0,01+0,105/2 +4.0,02623+3.0,02186=0,233 X0∑= X0HT + XB12/2 + 4.X0D11+3.X0D21 =0,008+0,105/2+4.0,06876+3.0,0573 = 0,507 • Điểm N9 X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+ 4.X1D11+ 4.X1D21=0,01+0,105/2 +4.0,02623+4.0,02186=0,255 X0∑= X0HT + XB12/2 + 4.X0D11+4 X0D21 =0,008+0,105/2+4.0,06876+4.0,0573 = 0,565 TÍNH TOÁN TƯƠNG TỰ NHƯ CÁC ĐIỂM N1,N2 TA ĐƯỢC BẢNG: X 1Σ N1 X 0Σ I (3)kA N I (2)kA N I (1)kA N I (1,1)kA N I (1)kA 0N 0,062 0,06 10,04 8,69 10,1 10,09 10,1 17 I (1,1)kA 0N max I ON 10,3 10, I max N 10,09 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE 0,088 N2 N3 N6 0,115 0,141 0,167 0,189 N7 0,211 N4 N5 N8 0,233 N9 0,255 0,12 0,19 0,26 0,33 0,39 0,45 0,50 0,56 7,072 5,457 4,444 3,748 3,315 2,974 2,693 2,461 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 6,12 4,72 3,84 3,24 2,87 2,57 2,33 2,13 6,16 4,39 3,42 2,80 6,706 5,072 4,094 3,434 3,028 2,711 2,451 2,44 2,15 1,93 1,75 2,237 6,16 4,39 3,42 2,80 2,44 2,15 1,93 1,75 6,1 5,46 4,4 3,68 3,4 2,79 2,8 2,25 2,4 1,93 2,1 1,69 1,9 1,51 1,7 1,36 7,07 5,457 4,45 3,75 3,32 2,97 2,7 2,46 Đồ thị dòng điện ngắn mạch chế độ phụ tải cực đại: 2.3 Tính Dòng Ngắn Mạch Của Mạng Điện Khi Phụ Tải Cực Tiểu Ta có sơ đồ vị trí điểm ngắn mạch phụ tải cực tiểu: XHT XB1 XD11 XD12 XD13 XD14 XD21 N1 N2 N3 N4 N5 S1 XD22 XD23 XD24 S2 N6 N7 N8 N9 a Ngắn mạch điểm N1 Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không: XHT XB XHT XB N1 EHT Ta có: • N1 X1 = X = X1HT + X B = 0,01136 + 0,105 = 0,11636 ∑ ∑ X = X 0HT + X B = 0,0091 + 0,105 = 0,1141 ∑ Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3): 18 XHT XB N1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE I (3) = N1 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ E HT = = 8,59 X1 0,11636 ∑ Trong hệ đơn vị có tên: Scb 25 = 8,59 = 5,393 3.U cb 3.23 I(3)kA = I (3) N1 N1 • kA Ngắn mạch pha với N(2) : Dòng ngắn mạch thứ tự thuận : Dòng ngắn mạch pha cố E HT I(2) = = = 4, 297 N1 X1∑ +X 2∑ 0,11636 + 0,11636 Đơn vị có tên : I(2)kA =I N N1 • Scb 25 =4,297 =2,696 3.U cb 3.23 kA Ngắn mạch pha chạm đất N(1): XΔ = X ∑ + X0 = 0,11636 + 0,1141 = 0, 23046 ∑ Ta có: Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N1 EHT Với: X tdΔ= X1 + X = 0,11636 + 0,23046 = 0,34682 ∑ E HT = = 2,883 X td 0,34682 (1) (1) I1N1 = I(1) = I0N1 = 2N1 Lại có: Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: Scb 25 = 3.2,8833 = 5, 428 3.U cb 3.23 (1) I(1)kA = m (1) I1N1 N1 Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên là: (1) I(1)kA = 3.I0N1.Icb = 3.2,8833 0N1 • 25 = 5, 428 3.23 kA Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1): XΔ = Ta có: X2 X2 ∑ ∑ X ∑ + X0 ∑ = 0,11636.0,1141 = 0, 05761 0,11636 + 0,1141 19 kA ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE m (1,1) = − X2 (X ∑ ∑ GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ X ∑ + X0 ∑ ) = − 0,11636.0,1141 = 1,5 (0,11636 + 0,1141) Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N1 EHT Với: X tdΔ= X1 + X = 0,11636 + 0, 05761 = 0,174 ∑ (1,1) I1N1 = I (1,1) = I (1,1) = 2N1 0N1 E HT = = 5, 748 X td 0,174 Lại có: Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: I (1,1)kA N1 =m (1,1) I (1,1) 1N1 I cb = 1,5.5,748 25 = 5, 411 3.23 kA Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên: I (1,1)kA 0N1 = 3.I (1,1) 0N1 I cb X2 X2 ∑ ∑ + X0 = 3.5, 748 ∑ 25 0,11636 = 5, 46 3.23 0,11636 + 0,1141 kA Khi ngắn mạch điểm N1 dòng qua BI Tính toán tương tự cho điểm lại ta được: • Điểm N2 X1∑=X2∑=XHT+XB1+1.X1D11= 0,0136 + 0,105 +1.0,02623 = 0,14483 X0∑= X0HT + XB1 + 1.X0D11 = 0,0091 + 0,105 + 1.0,06876 = 0,18286 • Điểm N3 X1∑=X2∑=XHT+XB1+2.X1D11 =0,0136 + 0,105 +2.0,02623 = 0,17106 X0∑= X0HT + XB1+ 2.X0D11 = 0,0091 + 0,105 + 2.0,06876 = 0,25162 • Điểm N4 X1∑=X2∑=XHT+XB1+3.X1D11= 0,0136 + 0,105 +3.0,02623 = 0,1973 X0∑= X0HT + XB1 + 3.X0D11 = 0,0091 + 0,105 + 3.0,06876 = 0,3204 • Điểm N5 X1∑=X2∑=XHT+XB1+4.X1D11= 0,0136 + 0,105 +4.0,02623 = 0,22352 X0∑= X0HT + XB1+ 4.X0D11 = 0,0091 + 0,105 + 4.0,06876 = 0,38914 • Điểm N6 X1∑=X2∑=XHT+XB1+4.X1D11 + 1.X1D21= 0,0136 + 0,105 +4.0,02623 +0,02186=0,2454 X0∑= X0HT + XB1 + 4.X0D11+1.X0D21 = 0,0091 + 0,105 + 4.0,06876 +0,0573 = 0,4464 • Điểm N7 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ X1∑=X2∑=XHT+XB1+ 4.X1D11+ 2.X1D21=0,0136 + 0,105 +4.0,02623 +2.0,02186=0,267 X0∑= X0HT + XB12+ 4.X0D11+2.X0D21 =0,0091 + 0,105 + 4.0,06876 +2.0,0573 = 0,504 • Điểm N8 X1∑=X2∑=XHT+XB1+ 4.X1D11 + 3.X1D21=0,0136 + 0,105 +4.0,02623 +3.0,02186=0,289 X0∑= X0HT + XB1 + 4.X0D11+3.X0D21 =0,0091 + 0,105 + 4.0,06876 +3.0,0573 = 0,561 • Điểm N9 X1∑=X2∑=XHT+XB1+ 4.X1D11 + 4.X1D21=0,0136 + 0,105 +4.0,02623 +4.0,02186=0,311 X0∑= X0HT + XB12/2 + 4.X0D11+4.X0D21 =0,0091 + 0,105 + 4.0,06876 +4.0,0573= 0,618 TÍNH TOÁN TƯƠNG TỰ NHƯ CÁC ĐIỂM N1,N2 TA ĐƯỢC BẢNG: X 1Σ N1 N2 0,11636 0,14483 N3 0,17106 N4 0,1973 N5 0,22352 N6 N7 N8 N9 0,2454 0,267 0,289 0,311 X 0Σ 0,114 0,182 0,251 0,320 0,389 0,446 0,504 0,561 0,618 I (3)kA N I (2)kA N I (1)kA N I (1,1)kA N I (1)kA 0N I (1,1)kA 0N 5,39 4,67 5,43 5,41 5,43 5,46 ION Imin N 5,46 5,43 3,98 4,33 4,33 3,75 3,98 4,18 3,98 3,69 3,17 3,67 3,67 3,18 3,17 3,47 3,17 2,79 3,18 2,75 2,63 2,97 2,63 2,25 2,63 3,18 2,25 2,81 2,81 2,43 2,25 2,61 2,25 1,88 2,56 2,35 2,17 2,02 2,21 2,04 1,88 1,75 2,01 1,81 1,65 1,52 2,36 2,17 1,85 2,01 1,81 1,65 1,52 2,01 2,56 1,65 1,48 1,81 2,35 1,33 1,65 2,17 1,22 1,52 2,02 Đồ thị dòng điện ngắn mạch chế độ phụ tải cực tiểu 21 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN THÔNG SỐ KHỞI VÀ XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ CHO CÁC BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY Để bảo vệ cho đường dây ta sử dụng phương án bảo vệ sau: - Bảo vệ dòng cắt nhanh dòng pha dòng thứ tự không -Bảo vệ dòng có thời gian dòng pha dòng thứ tự không Sơ đồ bố trí thiết bị: N1 I>> N5 D1 BI2 I0>> I> D2 tpt2 I0> N9 P2 BI1 tpt1 P1 3.1 Bảo Vệ Quá Dòng Cắt Nhanh • Bảo vệ dòng cắt nhanh dòng pha: Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh dòng pha lựa chọn theo công thức: Ikđ(50) = Kat.INngmax Trong đó: Kat : Hệ số an toàn (1,1÷ 1,2) Chọn Kat =1,15 INngmax : Dòng ngắn mạch cực đại dòng ngắn mạch lớn thường lấy giá trị dòng ngắn mạch cuối đường dây Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D2 là: I50 = k at I N9ngmax = 1,2.2,46 = 2,952 kA kd Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D1 là: I50 = k at I N5ngmax = 1,2.3,75 = 4,5 kA kd • Bảo Vệ Quá Dòng Thứ Tự Không Cắt Nhanh (50N) 22 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Dòng khởi động chọn theo công thức sau: I 50N = k at I 0Nngmax kd Trong đó: kat - hệ số an toàn, lấy kat = 1,2 I0Nngmax : Dòng ngắn mạch cực đại dòng ngắn mạch lớn thường lấy giá trị dòng ngắn mạch cuối đường dây Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D là: I50N = k at I0N9ngmax = 1,2.1,75 = 2,1 kA kd Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây D là: I50N = k at I0N5ngmax = 1,2.2,81 = 3,372 kA kd • Bảo Vệ Cắt Nhanh Dòng Pha: Ta xác định theo phương pháp hình học sau: • Chế độ cực đại: Bảo vệ có l1CNmax = 4,5 km tương ứng với 75 % đường dây D1 Bảo vệ có l2CNmax = 2,5km tương ứng với 50% đường dây D2 • Chế độ cực tiểu: Bảo vệ có l1CNmax = 1,5 km tương ứng với 25 % đường dây D1 Bảo vệ có l2CNmax = km tương ứng với % đường dây • Vùng bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự không: Ở chế độ cực đại: Đường dây D1: max L1CN = 4,5km max CN L = 2,5km Đường dây D2: Ở chế độ cực tiểu: Đường dây D1: L Đường dây D2: tương ứng với 50 % đường dây D2 max L1CN = 3km max 1CN tương ứng với 75% đường dây D1 tương ứng với 50% đường dây D1 = 0km tương ứng với 0% đường dây D2 3.2 Bảo vệ dòng có thời gian: Dòng điện khởi động bảo vệ dòng có thời gian xác định theo công thức: I kd = kat kmm I lv max kv Trong đó: 23 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ - kat : hệ số an toàn lấy 1,2 - kmm: hệ số mở máy phụ tải động có dòng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ Kmm =2 - Ilvmax : dòng làm việc cực đại - ktv : hệ số trở lấy 0,95 + Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng đoạn đường dây D2: I kd = 1, 2.2.165,38 = 417,802( A) 0,95 + Chọn dòng khởi động cho bảo vệ dòng đoạn đường dây D1: I kd = 1, 2.2.428,95 = 1083, 68( A) 0,95 => Thời gian làm việc bảo vệ: t= 0,14 Tp I −1 Từ đặc tính thời gian dốc rơ le: I* = 0,02 * IN I kd Với Tp thời gian đặt rơ le a) Chế độ cực đại: Xét thời gian bảo vệ cho đường dây 2: Tại điểm ngắn mạch N9, ta có: I ( N 9)* = 2, 46 = 5,899 0, 417 IN9max = 2,46 (kA) => Chọn tpt2 = 0, 5s => t(N9) = tpt2 +∆t =0, + 0,3 = 0,8s Tp = t.( I*0,02 − 1) 0,8.(5,8990,02 − 1) = = 0, 2064( s ) 0,14 0,14 Vậy ta có : Tại điểm ngắn mạch N8, ta có: I ( N 8)* = 2, = 6, 475 0, 417 IN8max =2,7 (kA) => 0,14 t= 0, 2064 = 0, 7591( s ) (6, 4750,02 − 1) => Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch lại ta có bảng tổng hợp kết đây: N5 N6 N7 N8 N9 INmax(kA) 3,75 3,32 2,97 2,7 2,46 t (s) 0,643 0,682 0,7217 0,7591 0,8 Xét thời gian bảo vệ cho đường dây 1: • Đường dây L1: 24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ Tại điểm ngắn mạch N5: Ta có: tpt1 = > t5 = 0,643 0,02 t.( I 5* − 1) 1,3.(3, 460,02 − 1) Tp1 = = = 0, 233( s) 0,14 0,14 => t1(N5) = +0,3 =1,3 (s) => I 3,75 I 5* = N = = 3, 46 I kd 1, 084 Với Tại điểm ngắn mạch N4: I ( N 8)* = 4, 45 = 4,105 1, 084 IN4max =4,45 (kA) => t= 0,14 0, 233 = 1,1387( s) (4,1050,02 − 1) => Tính toán tương tự cho điểm lại ta có bảng đây: N1 10,096 0,689 INmax(kA) t (s) N2 7,07 0,818 N3 5,457 0,945 N4 4,45 1,1387 N5 3,75 1,3 Đặc tính thời gian bảo vệ dòng đường dây chế độ cực đại: b) Chế độ cực tiểu: Các điểm ngắn mạch từ N1 đến N5 tính cho bảo vệ đường dây D1: Tính toán tương tự cho bảo vệ điểm ngắn mạch từ N5 đến N9: Thời gian tác động bảo vệ điểm ngắn mạch đường dây D2 chế độ Xét thời gian bảo vệ cho đường dây 2: N5 IN (kA) N6 N7 N8 N9 2,0 0,4 0,1 4,8 2,81 2,56 2,35 2,17 0,41 0,41 0,41 0,41 Ikđ 7 7 0,18 0,18 0,18 0,18 Tp 1(s) 3 3 6,73 6,13 5,63 5,20 I* 9 0,65 0,69 0,72 0,76 t (s) 9 0,8 Các điểm ngắn mạch từ N1 đến N5 tính cho bảo vệ đường dây D1.Thời gian làm việc bảo vệ dòng ngắn mạch đường dây D1 N1 N2 N3 N4 N5 IN (kA) 5,43 4,33 3,67 3,18 2,81 25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE Ikđ Tp 1(s) I* t (s) 1,08 0,17 5,00 0,76 1,08 0,17 3,99 0,89 1,08 0,17 3,38 1,01 1,08 0,17 2,93 1,14 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 1,08 0,17 2,59 1,3 Đặc tính thời gian làm việc bảo vệ dòng ngắn mạch c Bảo vệ dòng thứ tự thời gian: Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự thời gian: I kd = k0 I SdmBI Trong đó; K0: Hệ số chỉnh định , k0 = 0,3 ISđmBI : Dòng điện sơ cấp định mức BI Dòng điện khởi động đoạn đường dây D2: I kdD2 = 0,3.250 = 75( A) I kdD1 = 0,3.450 = 135( A) Dòng điện khởi động đoạn đường dây D1 : Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự không chọn theo đặc tính độc lập: t02 = t pt + ∆t = 0,5 + 0,3 = 0,8( s) t01 = max{t02 , t pt1} = max{0,8;1} + 0,3 = + 0,3 = 1,3( s) Ta có đặc tính thời gian bảo vệ sau: Đặc tính thời gian bảo vệ dòng thứ tự không 3.3 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ dòng có thời gian bảo vệ dòng thứ tự thời gian: Độ nhạy xác định theo công thức: kN = I N > 1,5 I kd Đối với bảo vệ đoạn đường dây D1: k ND1 = I N 5min 2, 25 = = 2, 0756 > 1,5 I kd 1, 084 k0 ND1 = I 05min 1,88 = = 13,92 > 1,5 I kd 0,135 Đối với bảo vệ đoạn đường dây D2: 26 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠ LE k ND = I N 1,52 = = 3, 645 > 1,5 I kd 0, 417 k0 ND1 = GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ I 09min 1, 22 = = 16, 267 > 1,5 I kd 0, 075 => Kết luận : Các bảo vệ chọn cho đường dây D1 D2 thỏa mãn điều kiện độ nhạy để làm bảo vệ Sơ đồ nguyên lý bảo vệ đường dây D1 D2 50N A MBA1 B 50N 50 50 51 HTÐ 110kV MBA2 22kV 27 D1 C 51 D2 D