Đồ án môn học rơle
Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan Mục Lục Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU I.PHẦN LÝ THUYẾT .3 1.1.Nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ rơ le: 1.2.Các nguyên lý bảo vệ học .5 1.2.1.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: .5 1.2.2.Bảo vệ so lệch dòng điện: .5 1.2.3 Bảo vệ khoảng cách: 1.2.4.Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất bé: 1.2.5.Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất lớn: 1.3.Nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý làm việc, thông số khởi động vùng tác động bảo vệ đặt cho đường dây: 1.3.1.Xây dựng phương thức bảo vệ cho máy biến áp 1.3.2.Xây dựng phương thức bảo vệ cho đường dây L 1.3.3.Nguyên lý bảo vệ rơ le sử dụng phương thức bảo vệ 1.3.3.5 Bảo vệ tải máy biến áp: .12 1.3.3.6.Bảo vệ nhiệt cho máy biến áp: 12 1.3.3.7.Bảo vệ chống chạm đất bảo vệ dòng cực đại máy biến áp: 13 1.3.3.8.Bảo vệ chống chạm đất bảo vệ dòng cắt nhanh máy biến áp .13 1.3.3.9 Bảo vệ dòng có thời gian mạch đường dây: 14 1.3.3.10.Bảo vệ qua dòng cắt nhanh cho mạch đường dây: .15 1.3.3.11.Bảo vệ chống chạm đất cho đường dây rơ le dòng có thời gian thứ tự không: 16 1.3.3.12 Bảo vệ chống chạm đất cho đường dây bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự không: 16 PHẦN II: PHẦN TÍNH TOÁN 17 CHƯƠNG I .18 CHỌN BI VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE .18 1.1 TÍNH TOÁN CHỌN CÁC BI PHỤC VỤ CHO BV1 VÀ BV2: 18 1.1.1 Chọn tỉ số biến đổi cho BI2: 19 1.1.2 Chọn tỉ số biến đổi cho BI1: 19 1.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE: 19 1.2.2 Tính toán ngắn mạch: 21 1.2.2.1 Sơ đồ thay thế: 21 1.2.2.2 Tính X1Σ , X2Σ X0Σ điểm ngắn mạch chế độ Max min: .23 CHƯƠNG II 33 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG, PHẠM VI BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY .33 2.1.Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) .33 SVTH: Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan 2.2.Bảo vệ dòng điện cực đại ( 51) 37 2.3.Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh (50N) 41 LỜI NÓI ĐẦU Điện dạng lượng phổ biến Trong lĩnh vực sản xuất, sinh hoạt, an ninh cần sử dụng điện Việc đảm bảo sản xuất điện để phục vụ cho nhu cầu sử dụng lượng vấn đề quan trọng Bên cạnh việc sản xuất việc truyền tải vận hành hệ thống điện đóng vai trò quan trọng hệ thống điện Do nhu cầu điện ngày tăng, hệ thống điện ngày mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm đồng nghĩa với việc khả xảy cố chạm chập, ngắn mạch tăng theo Chính cần phải tăng cường thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện để giảm thiểu, ngăn chặn hậu cố gây Đồ án môn học Bảo vệ rơle giúp cho sinh viên củng cố kiến thức bảo vệ rơle Từ sinh viên có đánh giá đắn loại bảo vệ Trong trình làm đồ án này, em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy cô môn, đặc biệt thầy giáo Th.s Nguyễn Thị Thanh Loan Dù cố gắng kiến thức em hạn chế, kinh nghiệm tích lũy nên đồ án khó tránh khỏi sai sót Em mong nhận đánh giá, nhận xét, góp ý thầy cô để đồ án kiến thức thân em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô, đặc biệt thầy giáo Th.s Nguyễn Thị Thanh Loan giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà Nội, tháng 06 năm 2016 Sinh viên thực SVTH: Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan ĐỒ ÁN MÔN HỌC RƠ LE Họ tên sinh viên: STT : 0029 Lớp : Đ9VB2H1 Khoa : Hệ thống Điện ********************* I PHẦN LÝ THUYẾT 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ rơ le: 1.1.1 Nhiệm vụ bảo vệ rơ le: Khi thiết kế vận hành hệ thống điện 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: - Làm giảm thấp điện áp phần lớn hệ thống điện - Phá hủy phần tử cố tia lửa điện - Phá hủy phần tủ có dòng điện ngắn mạch chạy qua tác dụng nhiệt - Phá vỡ ổn định hệ thống Ngoài loại hư hỏng, hệ thống điện có tình trạng làm việc không bình thường tải Khi tải, dòng điện tăng cao làm nhiệt độ phần dẫn điện vượt giới hạn cho phép, làm cho cách điện chúng bị già cỗi bị phá hỏng Để đảm bảo làm việc liên tục phần tử không hư hỏng hệ thống điện cần có thiết bị phát ghi nhận phát sinh hư hỏng với thời gian bé nhất, phát phần tử bị hư hỏng cắt khỏi hệ thống điện Thiết bị thực nhờ khí cụ tự động gọi rơ le Thiết bị bảo vệ thực nhờ rơ le gọi thiết bị bảo vệ rơ le Như vậy, nhiệm vụ thiết bị bảo vệ rơ le tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện Ngoài ra, ghi nhận phát tình trạng làm việc không bình thường phần tử hệ thống điện Tùy mức độ mà bảo vệ rơ le tác động báo tín hiệu cắt máy cắt 1.1.2 Những yêu cầu bảo vệ rơ le là: 1) Tin cậy: SVTH: Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan Là tính đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng, chắn Phân biệt loại độ tin cậy - 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 động khả bảo vệ tránh làm việc nhầm chế độ vận hành bình thường có cố xảy phạm vi bảo vệ qui định Để nâng cao độ tin cậy người ta sử dụng rơ le hệ thống rơ le có kết cấu đơn giản, chắn, thử thách qua thực tế sử dụng cần tăng cường mức độ dự phòng hệ thống 2) Tính chọn lọc: Khả bảo vệ cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện gọi tác động chọn lọc Theo nguyên lí làm việc, bảo vệ phân ra: - Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối bảo vệ làm việc cố xảy phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ phần tử lân cận - Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối làm nhiệm vụ bảo vệ cho đối tượng bảo vệ thực chức bảo vệ dự phòng cho bảo vệ đặt phần tử lân cận 3) 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 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 4) Độ nhạy: Độ nhạy đặc trưng cho khả cảm nhận cố rơ le hệ thống bảo vệ Độ nhạy đặc trưng số độ nhạy K n tỉ số đại lượng vật lý đặt vào rơ le có cố ngưỡng tác động Hệ số nhạy: kn = I N I kđ Yêu cầu: k n ≥ : bảo vệ k n ≥ 1,5 : bảo vệ dự phòng SVTH: Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan Độ nhạy thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố 5) 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 kĩ thuật đóng vài trò định, không thỏa 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 tính toán kinh tế kĩ thuật việc lựa chọn thiết bị bảo vệ 1.2 Các nguyên lý bảo vệ học 1.2.1 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 - Bảo vệ dòng điện cực đại: Bảo vệ dòng điện cực đại 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 - Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc cách chọn giá trị dòng điện khởi động bảo vệ lớn giá trị dòng điện ngắn mạch lớn qua chỗ đặt bảo vệ có hư hỏng ỏ đầu phần tử 1.2.2 Bảo vệ so lệch dòng điện: 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 1.2.3 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 UR dòng điện IR đưa vào rơ le góc pha chúng UR , ϕ R IR t = f SVTH: Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan Thời gian tự động tăng lên khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến chỗ xảy cố tăng lên Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng có thời gian làm việc bé Vì bảo vệ khoảng cách đảm bảo cắt chọn lọc mạng có cấu hình ( số nguồn cung cấp tùy ý, thời gian làm việc tương đối bé) 1.2.4 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 với điện áp góp có đặt BU cung cấp cho bảo vệ Bảo vệ tác động 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 điện áp vào rơ le 1.2.4 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 (3I0) chạy vào rơ le Nếu dòng lớn giá trị đặt rơ le tác động cắt máy cắt Cuộn sơ cấp bảo vệ dẫn mạch điện cần bảo vệ, thứ cấp quấn mạch từ bọc lấy pha 1.2.5 Bảo vệ dòng thứ tự không mạng có dòng chạm đất lớn: 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 I0 không tồn rơ le không tác động 1.3 Nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý làm việc, thông số khởi động vùng tác động bảo vệ đặt cho đường dây: 1.3.1 Xây dựng phương thức bảo vệ cho máy biến áp Phương thức bảo vệ chính: Bảo vệ so lệch dòng điện SVTH: Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan Rơ le khí Phương thức bảo vệ dự phòng: Bảo vệ dòng có thời gian Bảo vệ dòng cắt nhanh Bảo vệ nhiệt Bảo vệ chống tải Bảo vệ chống chạm đất cắt nhanh Bảo vệ chống chạm đất có thời gian 1.3.2 Xây dựng phương thức bảo vệ cho đường dây L Phương thức bảo vệ Bảo vệ dòng có thời gian Phương thức bảo vệ dự phòng: Bảo vệ dòng cắt nhanh Bảo vệ dòng chạm đất có thời gian Bảo vệ dòng cắt nhanh chống chạm đất SVTH: Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan 1.3.3 Nguyên lý bảo vệ rơ le sử dụng phương thức bảo vệ 1.3.3.1 Nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện Nguyên tắc tác động: loại bảo vệ làm việc dựa nguyên tác so sánh biên độ dòng điện hai đầu phần tử bảo vệ Nếu biên độ dòng điện vượt giá trị cho trước bảo vệ tác động Vùng tác động bảo vệ so lệch giới hạn vị trí hai tổ máy biến dòng điện đầu cuối phần tử bảo vệ từ nhận tín hiệu dòng điện để so sánh (thể hình 1) Hình 1: Bảo vệ so lệch dòng điện a)Sơ đồ nguyên lý; b) đồ thị véctơ dòng điện ngắn mạch vùng chế độ bình thường; c) ngắn mạch vùng Do làm việc tin cậy nên nên bảo vệ so lệch thường dùng để bảo vệc phần tử quan trọng HTĐ (MPĐ, động lớn…) mạng điện trung áp nên so sánh tiêu kinh tế kĩ thuật để chọn BVSL 1.3.3.2 Nguyên lý làm việc bảo vệ rơ le khí SVTH: Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan Rơ le khí thường đặt đoạn ống nối từ thùng dầu đến bình dãn dầu máy biến áp Rơ le với cấp tác động gồm có phao kim loại mang bầu thuỷ tinh có tiếp điểm thuỷ ngân tiếp điểm từ Ở chế độ làm việc bình thường bình rơ le đầy dầu, phao lơ lửng dầu, tiếp điểm rơ le trạng thái hở Khi khí bốc yếu (chẳng hạn dầu nóng tải), khí tập trung lên phía bình rơ le đẩy phao số xuống, rơ le gửi tín hiệu cấp cảnh báo Nếu khí bốc mạnh (chẳng hạn ngắn mạch thùng dầu) luồng dầu vận chuyển từ thùng lên bình dãn dầu xô phao thứ chìm xuống gửi tín hiệu cắt máy biến áp Rơ le khí tác động mức dầu bình rơle hạ thấp dầu bị rò thùng biến áp bị thủng 1.3.3.3 Nguyên lý làm việc bảo vệ dòng có thời gian máy biến áp Nhiêm vụ: Dùng để bảo vệ cho lưới hở có nguồn cung cấp, chống ngắn mạch pha Sơ đồ nguyên lý làm việc: Chia làm loại Bảo vệ dòng có đặc tính thời gian độc lập Đảm bảo tính chọn lọc cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc cấp Bảo vệ gần nguồn có thời gian làm việc chậm Giá trị dòng điện khởi động bảo vệ IKĐ trường hợp xác định bởi: RL I KĐ = kat k mm ×I lv max ktv ni Trong đó: Ilvmax: Dòng điện làm việc lớn 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 k tv 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 Phối hợp bảo vệ theo thời gian: 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 SVTH: Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan 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 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 t1 ∆t t6 t2 ∆t t3 ∆t t Hình : Phối hợp đặc tuyến thời gian bảo vệ dòng lưới điện hình tia cho trường hợp đặc tuyến phụ thuộc đặc tính độc lập SVTH: 10 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan Hình 4: Quan hệ dòng ngắn mạch 3Io chế độ max chế độ SVTH: 32 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG, PHẠM VI BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY 2.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) 2.1.1 Thông số khởi động - Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh chọn theo công thức: Ikđ = kat INngmax Trong đó: 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 - Dòng điện khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L2 là: Ikđ2 = kat IN9max = 1,2 0,399 = 0,479 (kA) - Dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L1 là: Ikđ1 = kat IN5max = 1,2 0,715 = 0,858 ( kA) 2.1.2 Phạm vi bảo vệ a) Chế độ cực đại - Xác định vùng bảo vệ theo phương pháp đồ thị Hình 5: Phạm vi bảo vệ BV dòng cắt nhanh chế độ max - Nhìn vào biểu đồ ta thấy khoảng đường dây bảo vệ bảo vệ nằm khoảng từ điểm ngắn mạch N1 đến sau điểm ngắn mạch N4 tức khoảng 75% chiều dài đường dây D1 Chiều dài bảo vệ khoảng 30 km SVTH: 33 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan - Tương tự với bảo vệ ta thấy bảo vệ khoảng từ điểm ngắn mạch N đến sau điểm ngắn mạch N7 tức khoảng 50% chiều dài đường dây D2 khoảng 17,5 km - Tính xác theo phương pháp đại số: Nhận thấy I N max = I N(3)max => xác định vùng bảo vệ theo giá trị dòng ngắn mạch pha: Với bảo vệ 1: x1L1 = xoL1 Scb 100 = 0, 423 = 0, 08 U tb 23 (3) I kđ(50) = I N max I cb 23 = ⇔ X HT max I cb 23 + X B + x1L1 lcnmax 1 = 0,838 0, 05 + 0,344 + 0, 08 lcnmax max => Vùng bảo vệ bảo vệ là: lcn1 = 10 ( km) 10 100% ÷.L1 = (25, 64%) L1 39 max => lcn1 = Với bảo vệ 2: x1L = xoL I kđ(50)2 = Scb 100 = 0, 429 = 0, 08 U tb 23 X HT max I cb 23 + X B + X L1 + x1L lcnmax2 0, 467.23 = max 0, 05 + 0,344 + 3,118 + 0, 08 lcn 100 => Vùng bảo vệ bảo vệ là: lcnmax2 = 21, (km) 21, max 100% ÷.L2 = (63,95%) L2 => lcn1 = 34 b) Chế độ cực tiểu: - Xác định vùng bảo vệ theo phương pháp đồ thị SVTH: 34 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan Hình 6: Phạm vi bảo vệ BV dòng cắt nhanh chế độ - Nhìn vào biểu đồ ta thấy khoảng đường dây bảo vệ bào vệ nằm khoảng từ điểm ngắn mạch N đến khoảng điểm ngắn mạch N N4 tức khoảng 40% chiều dài đường dây D1 Chiều dài bảo vệ khoảng 16 km - Tương tự với bảo vệ ta thấy bảo vệ bào vệ nằm khoảng từ điểm ngắn mạch N4 đến khoảng điểm ngắn mạch N N7 tức khoảng 10% chiều dài đường dây D1 Chiều dài bảo vệ khoảng km - Tính xác theo phương pháp đại số: Với bảo vệ 1: Từ đồ thị ta thấy, vùng bảo vệ cắt nhanh bảo vệ xác định theo giá trị dòng ngắn mạch pha x0 L1 = 3.x1L1 I kđ501( kA) = I N(1)min = 3.I1(1)N I cb 23 = I cb 23 X + X 2∑ + X 0∑ ∑ S cb = cb X +X +X X +X 1∑ 2∑ ∑ 3.U cb 1∑ ∑ 3.U cb S S 3 ⇒ I 50 = cb = cb X +X +X X +X kd 1∑ 2∑ ∑ 3.U cb 1∑ ∑ 3.U cb = S Có: SVTH: 35 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan S X = X + X + X L L cb ÷ B1 CN U ÷ 1∑ 1HT cb 100 = 0, 056 + 0,344 + 3,118.L 1CN 232 ÷ = 0,8 + 0,590.L CN S X =X + X + 2,5.X L L cb B1 HT CN U 0∑ cb 100 = 0, 062 + 0,344 + 2,5.3,118.L CN 232 = 0,406+1,473.L CN Nên: 100 0,8 + 0,590.L + 0,406+1,473.L CN CN 3.23 Vùng bảo vệ bảo vệ là: lcnmin1 = 3, 77 km 0,838 = 3, 77 100% ÷.L1 = (9, 7%) L1 => lcn1 = 39 Với bảo vệ 2: I kđ502 = 3.I N(1)min I cb 23 = I cb 23 X + X 2∑ + X 0∑ ∑ S S 3 ⇒ I 50 = cb = cb X +X +X X +X kd 1∑ 2∑ ∑ 3.U cb 1∑ ∑ 3.U cb Có: S X = X + X B1 + X L L cb ÷ CN U ÷ 1∑ 1HT cb 100 = 0, 056 + 0,344 + 2, 757.L 2CN 232 ÷ = 0,8 + 1, 04.L CN SVTH: 36 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan X S + 2,5.X L L cb B1 HT CN U 0∑ cb 100 = 0, 062 + 0,344 + 2,5.2, 757.L CN 232 =X +X = 0,406+1,30.L CN Nên: 100 0,8 + 1, 04.L + 0,406+1,30.L CN CN 3.23 Vùng bảo vệ bảo vệ là: lcnmin2 = 6,38 (km) 0, 467 = 6,38 100% ÷.L2 = (18, 75%) L2 => lcn = 34 2.2 Bảo vệ dòng điện cực đại ( 51) 2.2.1 Chọn dòng khởi động cho bảo vệ - Trị số dòng điện khởi động phía sơ cấp bảo vệ dòng điện cực đại tính theo công thức: I kđS = kat kmm [ 3] ksđ I lv.max kV Trong đó: kat : Hệ số an toàn, lấy kat = 1,2 kmm : Hệ số mở máy, lấy kmm = 1,8 kv : Hệ số xét đến khả trở bảo vệ, lấy kv = 0,95 : Hệ số sơ đồ, phụ thuộc vào sơ đồ nối dây BI rơ le, nối theo sơ đồ khuyết Ilvmax : Dòng làm việc cực đại phụ tải I kđS = - Dòng khởi động cho bảo vệ đường dây L2 là: 1, 2.1,8 273,39 = 621, 61( A) 0,95 Dòng khởi động cho bảo vệ đường dây L1 là: SVTH: 37 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan I kđS = 1, 2.1,8 494,18 = 1123, 60( A) 0,95 2.2.2 Tính toán thời gian tác động - Phương trình đặc tính thời gian cho bảo vệ có dạng: I 80 t= TP (s) , I* = N I kd I * −1 a) Chế độ phụ tải max Điểm INmax N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 6,370 2,139 1,285 0,919 0,715 0,597 0,512 0,449 0,399 Đối với bảo vệ 2: - Tại điểm ngắn mạch N9: IN9.max = 0,399 (kA) I N 9max 0,399 = = 0, 642(kA) Ta có: I*(9) = I kđ 621,611.10−3 - Mặt khác ta có thời gian bảo vệ cắt ngắn mạch N9: t2(9) = tpt2 + Δt = 1,25 + 0,5 = 1,75 (s) t2(9) ( I*(9) − 1) 1, 75 (0, 6420 − 1) TP = = = −0, 008 ( s ) 80 80 - Phương trình thời gian tác động BV2 80 −0, 064 t2 = (−0, 008) = (s ) I * −1 I * −1 - Tại điểm ngắn mạch N8: IN8.max = 0,449 (kA) I 0, 449 I*(8) = N 8.max = = 0, 72(k A) I kđ 621, 611.10−3 t2(8) = - −0,932 −0,932 = = 1,935 ( s ) I 2* − 0, 722 − Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch khác đường dây L2 ta có bảng sau: L N5 N6 N7 N8 N9 INmax(kA) 0,715 0,597 0,512 0,449 0,399 t2(i),s -8.853 5.012 2.441 1,935 1,75 Bảng 2.7: Thời gian tác động bảo vệ Đối với bảo vệ - Thời gian bảo vệ làm việc điểm ngắn mạch N5 đường dây L1 là: SVTH: 38 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan t1(5) = max(t2(5); tpt1) + Δt - Tại điểm ngắn mạch N5: IN5.max =0,715 (kA) Ta có: I 0, 715.103 I*(5) = N 5.max = = 0, 636(kA) I kđ 1123, 61 tpt1 = 1,5 (s) t1(5) = max ( 0, 636 ; 1,5) + Δt = 1,5 + 0,5 = (s) 80 TP1 - Mặt khác: t1(5) = = I * −1 ( I*2 − 1) (0, 6362 − 1) = = −0, 015 ( s) 80 80 - Phương trình thời gian tác động BV1 80 ( −1, 20) t1 = (−0, 015) = (s) I * −1 I * −1 => - TP1 = Tại điểm ngắn mạch N4: IN4.max = 0,919 (kA) I*(4) = I N 4.max 0,919.103 = = 0,818( A) I kđ 1123, 61 t1(4) = (−1, 20) (−1, 20) = = 3, 625 ( s ) I *(4) − 0,8182 − Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch khác đường dây L1 ta có kết bảng sau: L N1 N2 N3 N4 N5 INmax(kA) 6.370 -0,039 2.103 -0,46 1.260 -3,897 0.899 3,625 0.698 t2(i),s Bảng 2.8: Thời gian tác động bảo vệ Ta có bảng thời gian tác động bảo vệ ngắn mạch chế độ max đường dây sau: Chế độ max Bảo vệ N1 N2 -0,039 -0,46 N3 -3,897 N4 3,625 Bảo vệ N5 N6 -8.853 5.012 N5 N7 2.441 N8 N9 1,935 1,75 Bảng 2.9: Tổng hợp thời gian tác động bảo vệ b) Chế độ phụ tải Điểm N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 INmin 5,434 1,476 0,836 0,587 0,452 0,369 0,316 0,279 0,248 SVTH: 39 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan - Đối với bảo vệ 2: Tại điểm ngắn mạch N9: IN9.min = 0,248 (kA), ta có : I 0, 248.103 I*(9) = N 9min = = 0, 40( A) I kđ 621, 611 Mặt khác ta có thời gian bảo vệ cắt ngắn mạch N9 t2(9) = tpt2 + Δt = 1,25 + 0,5 = 1,75 (s) t2(9) ( I 2*(9) − 1) 1, 75 (0, 40 − 1) TP = = = −0, 013 80 80 Phương trình thời gian tác động BV2 80 (−1,1) t2 = ( −0, 01) = ( s) I * −1 I * −1 Tính tương tự cho điểm ngắn mạch khác đường dây L2 ta có bảng sau: Điểm ngắn N5 mạch INmin(kA) 0,452 t(i),s 1,432 N6 N7 N8 N9 0,369 1,606 0,316 1,402 0,279 1,302 0,248 1,237 Bảng 2.10: Thời gian tác động bảo vệ - Đối với bảo vệ Thời gian bảo vệ làm việc điểm ngắn mạch N5 đường dây là: t1(5) = max (t2(5); tpt1) + Δt Tại điểm ngắn mạch N5: IN5.min = 0,437 (kA), ta có: I N 5.min 0, 452 103 I*(5) = = = 0, 402( A) I kđ 1123, 61 tpt1 = 1,5 (s) t1(5) = max (0,402; 1,5) + Δt = 1,5 + 0,5 = (s) 80 TP1 t1(5) = = I * −1 ( I 2* − 1) (0, 402 − 1) = = −0, 015 80 80 Phương trình thời gian tác động BV1 TP1 = SVTH: 40 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan t1 = 80 ( −1, 20) ( −0, 015) = (s) I * −1 I * −1 Tính tương tự cho điểm ngắn mạch lại, ta có bảng: Điểm ngắn N1 mạch INmin(kA) 5,434 t(i),s -0,05 N2 N3 N4 N5 1,476 -1,65 0,836 2,688 0,587 1,65 0,452 1,432 Bảng 2.11: Thời gian tác động bảo vệ Chế độ Bảo vệ t(i),s Bảo vệ N1 N2 N3 N4 N5 N5 N6 N7 N8 N9 -0,05 -1,65 2,688 1,65 1,432 1,432 1,606 1,402 1,302 1,237 Bảng 2.12: Tổng hợp thời gian tác động bảo vệ chế độ 2.2.3 Kiểm tra độ nhạy - Độ nhạy định theo công thức: I k n = N Với điều kiện: kn ≥ 1,4 I kđ k N511 = k N512 = Đối với bảo vệ đặt đoạn đường dây 1: I N N 0, 452.103 = = 0, 402 < 1, I kd 1123, 61 Đối với bảo vệ đặt đọan đường dây 2: I N N 0, 248.103 = = 0,399 < 1, I kd 621, 61 Kết luận: Độ nhạy BV dòng có thời gian chọn không đảm bảo yêu cầu độ nhạy Do ta không sử dụng bảo vệ dòng có thời gian để làm bảo vệ cho đường dây 2.3 Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh (50N) 2.3.1 Chọn dòng khởi động bảo vệ: Dòng khởi động chọn theo công thức sau: SVTH: 41 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan I50N kd = k at 3.I 0Nngmax Trong đó: I0Nngmax - Dòng ngắn mạch thứ tự không cực đại Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L là: I50N kd2 = k at 3I 0N9ngmax = 1,2.0,240 = 0, 249(kA) Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L là: I50N kd1 = k at 3I 0N5ngmax = 1,2.0,438 = 0, 453(kA) Phạm vi bảo vệ 2.3.2 - Chế độ cực đại: Đối với bảo vệ 1: (1) I 50 N = I ( LCNmax ) 0N kd S S 3 ⇒ I 50 N = cb = cb X +X +X X + X kd 1∑ 2∑ ∑ 3.U cb 1∑ ∑ 3.U cb Có: S X = X 1HT max + X B + X L1.LCN max cb ÷ 1∑ U2 ÷ cb 100 = 0, 05 + 0,344 + 9,354.LCN max ÷ 232 = 0, 788 + 3,537.LCNmax X S = X HT max + X B + 2,5.X L1 LCN max cb 0∑ U2 cb 100 = 0,055 + 0,344 + 2,5.9,354.LCN max 232 = 0,399+4,421.LCN max Nên: 0,526 = 100 0, 788 + 3,537.LCNmax + 0,399+4,421.LCN max 3.23 ⇒ LCN max = 1, 65( km) Vậy BV có LCN max = 1, 61( km) tương ứng 4,23 % đường dây L1 - Đối với bảo vệ 2: Tương tự tính bảo vệ ta có: SVTH: 42 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan S X = X 1HT max + X B + X L LCN max cb ÷ 1∑ U2 ÷ cb 100 = 0, 05 + 0,344 + 8, 271.LCN max ÷ 232 = 0, 788 + 3,127.LCNmax X S = X HT max + X B + 2,5.X L LCN max cb 0∑ U2 cb 100 = 0,055 + 0,344 + 2,5.8, 271.LCN max 232 = 0,399+3,909.LCN max Nên: 0, 288 = 100 0, 788 + 3,127.LCNmax + 0,399+3,909.LCN max 3.23 ⇒ LCN max = 3,548(km) Vậy BV có LCN max = 3, 45(km) tương ứng 10,43 % đường dây L2 2.4 Bảo vệ dòng TTK có thời gian (51N) 2.4.1 Thông số khởi động - Dòng điện khởi động chọn theo công thức: SVTH: 43 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan I0kđ = k0 Ilvđm Trong đó: k0: Hệ số an toàn cho bảo vệ TTK, k0 = 0,3 Ilvđm: Dòng làm việc định mức, lấy dòng điện danh định phía sơ cấp BI - Với bảo vệ 1: I0kđ1 = k0 IS1 = 0,3.600 = 180 (A) - Với bảo vệ 2: I0kđ2 = k0 IS2 = 0,3.300 = 90 (A) 2.4.2 Thời gian tác động - Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian làm việc theo đặc tính độc lập: t02 = tpt2 + Δt = 1,25 + 0,5 = 1,75 (s) t01 = max (tpt1; t02) + Δt = 1,75 + 0,5 = (s) t (s) 2 1,75 1,75 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 Hình 7: Đặc tính thời gian tác động bảo vệ 51N 2.4.3 Kiểm tra độ nhạy Độ nhạy xác định theo công thức: I k n = N Với điều kiện: kn ≥ 1,5 I kđ Đối với bảo vệ đặt đoạn đường dây 1: SVTH: 44 L (km) Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan k 51N N1 3I N 0,315 103 = = = 1, 75 > 1,5 I kđ 51N 180 Đối với bảo vệ đặt đọa đường dây 2: I 0,174 103 k N512N = N 9.min = = 1,93 > 1,5 I kđ 51N 90 Vậy bảo vệ có độ nhạy thỏa mãn Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cho đường dây L1, L2 22kV 110kV 51N 51N 50N 50N 50 50 L1 HTÐ MBA MC1 BI1 L2 MC2 BI2 P1 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cho đường dây L1 L2 SVTH: 45 P2 Đồ án môn học Rơle GVHD: Ths Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: 46