Trong nền kinh tế hiện đại ngày nay năng lượng điện năng là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng, việc xây dựng các nhà máy điện và hệ thống truyền tải đang trở thành gánh nặng của quốc gia. Trong các phụ tải điện còn có những phụ tải quan trọng không thể mất điện trong thời gian lâu dài, các thiết bị điện đắt tiền cố thể bị hư hỏng nếu xảy ra sự cố và không được loại bỏ ngay phần tử bị sự cố. Để thực hiện nhiệm vụ loại bỏ một cách nhanh nhất phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống cần có hệ thống bảo vệ rơ le làm việc an toàn
Đồ án Bảo vệ Rơle LỜI NÓI ĐẦU T rong kinh tế đại ngày lượng điện nguồn lượng vô quan trọng, việc xây dựng nhà máy điện hệ thống truyền tải trở thành gánh nặng quốc gia Trong phụ tải điện có phụ tải quan trọng điện thời gian lâu dài, thiết bị điện đắt tiền cố thể bị hư hỏng xảy cố không loại bỏ phần tử bị cố Để thực nhiệm vụ loại bỏ cách nhanh phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống cần có hệ thống bảo vệ rơ le làm việc an toàn Là sinh viên chuyên ngành hệ thống điện không nghiên cứu tìm hiểu môn “ Bảo vệ rơle hệ thống điện” Môn học đã mang lại cho sinh viên kiến thức kỹ tuật bảo vệ hệ thống điện bằng rơle, nguyên tắc tác động, cách thực bảo vệ thường gặp cũng chế độ hư hỏng làm việc không bình thường điển hình hệ thống điện loại bảo vệ chính đặt cho Đồ án “Bảo vệ rơle” giúp sinh viên hệ thống lại toàn kiến thức học tiếp cận với số loại rơle thực tế Những kiến thức sẽ tảng cho trình tiếp cận thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thấy cô giáo môn đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy Tạ Tuấn Hữu đã giúp em hoàn thành đồ án Do thời gian làm không nhiều, kiến thức hạn chế nên làm em tránh khỏi thiếu sót Vậy em kính mong nhận chỉ bảo, góp ý thầy cô cho làm mình hoàn thiện Hà nội, tháng năm 2017 Sinh viên thực Hoàng Anh Tuấn Đồ án Bảo vệ Rơle CHƯƠNG I MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Tính toán bảo vệ dòng điện cắt nhanh, bảo vệ dòng điện cực đại cho đường dây cung cấp điện L1, L2 sơ đồ lưới điện dưới P3 B1 L1 MC1 BI1 HT 110kV B2 22 kV L2 MC2 BI2 P0 P1 Các thông số: + Hệ thống: SNmax = 2500MVA; SNmin = 0,7 SNmax = 1750MVA; X0HT/X1HT = 1,2 + Máy biến áp: SBđm = 15MVA; U1/U2 = 115/24 kV; UN% = 10,5 + Đường dây: L1 = 10km, AC-75; L2 = 15km, AC-175 + Phụ tải: P0 = 4MW; cosφ0 = 0,85; tpt0 = 0,75(s): P1 = 3MW; cosφ1 = 0,9; tpt1 = 1(s): P2 = 2MW; cosφ2 = 0,85; tpt2 = 1,5(s): P3 = 4MW; cosφ3 = 0,85; tpt3 = 1(s): 80 + Đặc tính thời gian tác động: t = Tp ; I −1 * Vị trí điểm ngắn mạch P2 Đồ án Bảo vệ Rơle P3 B1 L1 N1 HT 110kV B2 N2 22 kV N3 L2 N4 N5 N7 N6 P0 P1 + Bão hòa từ + Dung dẫn kí sinh đường dây, điện trở MBA đường dây a Các đại lượng Tính toán hệ đơn vị tương đối ta chọn: + Công suất Scb = 100MVA + Điện áp Ucb = Utb cấp ={23;115}kV ; EHT = b Điện kháng phần tử • Hệ thống: SNmax = 2500MVA; SNmin = 1750MVA; X0HT/X1HT = 1,2 Giá trị điện kháng thứ tự thuận: S cb = 100 = 0,04 Chế độ max: X1HTmax = SNmax 2500 S cb = 100 = 0,057 Chế độ min: X1HTmin = S 1750 Nmin Giá trị điện kháng thứ tự không: Chế độ max: X0HTmax = 1,2.X1HTmax = 1, 2.0, 04 = 0, 048 Chế độ min: X0HTmin = 1,2.X1HTmin = 1, 2.0, 057 = 0, 068 • Máy biến áp: N9 P2 Giả thiết trình tính toán ngắn mạch ta bỏ qua: + Ảnh hưởng phụ tải tới ngắn mạch N8 Đồ án Bảo vệ Rơle U % S 10,5 100 X B = N cb = = 0,35 n 100 S 100 15 dmB • Đường dây: Chia đường dây L1, L2 thành đoạn bằng nhau: Giá trị điện kháng thứ tự thuận: S 1 100 X =X =X =X = X L cb = 0,41.10 = 0,193 1L11 1L12 1L13 1L14 L1 U 232 cb S 1 100 X =X =X =X = X L cb = 0,37.15 = 0, 262 1L21 1L22 1L23 1L24 L2 U 232 cb Giá trị điện kháng thứ tự không: S 1 100 X 0L11 = X 0L12 = X 0L13 = X 0L14 = X L1 cb = 1,02.10 = 0, 482 L1 U 232 cb S 1 100 X 0L21 = X 0L22 = X 0L23 = X 0L24 = X L cb = 0,97.15 = 0, 687 L2 U2 232 cb Tính dòng ngắn mạch mạng điện chế độ cực đại Để tính toán dòng ngắn mạch chế độ ngắn mạch không đối xứng, ta sử dụng phương pháp thành phần đồi xứng Điện áp dòng điện chia làm ba phần: thành phần thứ tự thuận(TTT); thành phần thứ tự nghịch(TTN) thành phần thứ tự không(TTK) Ta có sơ đồ thay thế: XHt XB1 XD11 XD12 XD13 XD14 XD21 XD22 XD23 XD24 P2 N1 N2 N3 N4 N5 P1 N6 N7 N8 Xét điểm ngắn mạch: • Dòng ngắn mạch TTT dạng ngắn mạch tính theo công thức: (n) I = 1N (n) X +X 1∑ ∆ Trị số dòng điện ngắn mạch tổng pha bị cố tính theo công thức: N9 Đồ án Bảo vệ Rơle (n) (n) (n) I N = m I 1N Trong đó: X (n) : điện kháng phụ loại ngắn mạch (n) ∆ Và ta có bảng tóm tắt sau: • Dạng ngắn mạch XΔ(n) m(n) N(1) X2Σ + X0Σ N(2) X2Σ N(1,1) X2Σ // X0Σ N(3) Dòng ngắn mạch TTK điểm ngắn mạch là: I0 = 3.Ia0 Ngắn mạch N(1): Ia0 = Ia1 Với: Ngắn mạch N : Ia0 = Ia1 X X (1,1) 2∑ 2∑ +X 0∑ a Xét ngắn mạch điểm N1 Ta có sơ đồ TTT, TTN, TTK là: XB XHt XHt XB N1 EHt XHt N1 Ta có: X1∑ = X 2∑ = X1HT + X B = 0,04 + 0,35 = 0,39 X • 0∑ =X 0HT + X B = 0,048 + 0,35 = 0,398 Ngắn mạch N(3) (3) (3) E HT = = 2,56 + Dòng ngắn mạch: I N1 = m X 0,39 1∑ XB N1 Đồ án Bảo vệ Rơle 100 (3)kA (3) Scb =I = 2,56 = 6, 436kA + Trong hệ đơn vị có tên: I N1 N1 3.U 3.23 cb • Ngắn mạch N(1) X∆ = X Có: X td 2∑ +X 0∑ = 0,39 + 0,398 = 0, 788 = X + X ∆ = 0,39 + 0, 788 = 1,178 1∑ Sơ đồ phức hợp rút gọn: Xtd N1 EHt (1) (1) E HT I = m = = 2,55 + Dòng ngắn mạch: N1 X 1,178 td 100 (1)kA (1) Scb = 2,55 = 6,392kA + Trong hệ đơn vị có tên: I N1 =I N1 3.U 3.23 cb + Dòng TTK hệ đơn vị có tên: I • S E 100 (1)kA (1) = 3.I I = HT cb = = 6,392kA 0N1 0N1 cb X 1,178 3.23 3.U td cb Ngắn mạch N(1,1) X Có: m (1,1) Δ = X X ∑ ∑ = 0,39.0,398 = 0,196 X +X 0,39 + 0,398 2∑ 0∑ = − X td X X 2∑ 0∑ = − 0,39.0,398 = 1,5 (X + X )2 (0,39 + 0,398)2 2∑ 0∑ = X + X ∆ = 0, 39 + 0,196 = 0,586 1∑ Sơ đồ phức hợp rút gọn: Đồ án Bảo vệ Rơle Xtd N1 EHt (1,1) (1,1) E HT = 1,5 = 2,56 + Dòng ngắn mạch: I N1 = m X 0,586 td 100 (1,1)kA (1,1) Scb I =I = 2,56 = 6, 414kA + Trong hệ đơn vị có tên: N1 N1 3.U 3.23 cb + Dòng điện TTK hệ đơn vị có tên: (1,1)kA (1,1) I0N1 = 3.I0N1.I cb X X 2∑ +X X S E 2∑ = HT cb = X X +X 3.U td 0∑ 0∑ cb ∑ 2∑ 100 0,39 = = 6,349kA 0,586 3.23 0,39 + 0,398 b Xét ngắn mạch điểm N2 Ta có sơ đồ TTT, TTN, TTK là: X1Σ EHT X2Σ N2 N2 XHT N2 Ta có: X1∑ = X ∑ = X1HT + X B + X1L11 = 0,04 + 0,35 + 0,193 = 0,583 X • 0∑ = X 0HT + X B + X 0L11 = 0,048 + 0,35 + 0, 482 = 0,88 Ngắn mạch N(3) (3) (3) E HT = = 1, 715 + Dòng ngắn mạch: I N2 = m X 0,583 1∑ 100 (3)kA (3) Scb = 1, 715 = 4,305(kA) + Trong hệ đơn vị có tên: I N2 = I N2 3.U 3.23 cb • Ngắn mạch N(1) Đồ án Bảo vệ Rơle X∆ = X Có: X td 2∑ +X 0∑ = 0, 583 + 0,88 = 1, 463 = X + X ∆ = 0,583 + 1, 463 = 2, 046 1∑ Sơ đồ phức hợp rút gọn: Xtđ EHT N2 (1) (1) E HT = = 1, 466 + Dòng ngắn mạch: I N2 = m X 2, 046 td 100 (1)kA (1) Scb = 1, 466 = 3, 68(kA) + Trong hệ đơn vị có tên: I N2 =I N2 3.U 3.23 cb + Dòng TTK đơn vị có tên: I • S E 100 (1)kA (1) = 3.I I = HT cb = = 3, 68(kA) 0N2 0N2 cb X 2, 046 3.23 3.U td cb Ngắn mạch N(1,1) X X 0,583.0,88 X = 2∑ 0∑ = = 0,351 Δ X +X 0, 583 + 0,88 2∑ 0∑ Có: m (1,1) = − X td X X 2∑ ∑ = − 0,583.0,88 = 1, 5103 (X +X )2 (0,583 + 0,88) 2∑ 0∑ = X + X ∆ = 0,583 + 0,351 = 0,934 1∑ Sơ đồ phức hợp rút gọn: Xtđ EHT N2 (1,1) (1,1) E HT = 1,5103 = 1, 617 + Dòng ngắn mạch: I N2 = m X 0,934 td Đồ án Bảo vệ Rơle 100 (1,1)kA (1,1) Scb =I = 1, 617 = 4, 06(kA) + Trong hệ đơn vị có tên: I N2 N2 3.U 3.23 cb + Dòng điện TTK hệ đơn vị có tên: X X S E (1,1)kA (1,1) 2∑ 2∑ = 3.I I = HT cb = 0N2 0N2 cb X +X X X +X 3.U td 2∑ 0∑ 0∑ cb ∑ 100 0,583 = = 3, 214(kA) 0,934 3.23 0,583 + 0,88 I c Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch lại Tính toán dòng ngắn mạch tương tự điểm N1, N2 ta có bảng kết quả: N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 X1∑ X0∑ IN(3)kA IN(1)kA IN(1,1)kA I0N(1)kA I0N(1,1)kA max IN 0.390 0.583 0.776 0.969 1.162 1.424 1.686 1.948 2.210 0.398 0.880 1.362 1.844 2.326 3.013 3.700 4.387 5.074 6.4365 4.3057 3.2348 2.5905 2.1603 1.7628 1.4889 1.2886 1.1358 6.3927 3.6807 2.5843 1.9912 1.6195 1.2849 1.0649 0.9092 0.7932 6.4149 4.0604 3.0009 2.3847 1.9798 1.6081 1.3544 1.1699 1.0298 6.3927 3.6807 2.5843 1.9912 1.6195 1.2849 1.0649 0.9092 0.7932 6.3496 3.2141 2.1516 1.6171 1.2953 1.0108 0.8288 0.7024 0.6094 6.44 4.31 3.23 2.59 2.16 1.76 1.49 1.29 1.14 Đồ thị dòng ngắn mạch chế độ phụ tải cực đại: max I0N 6.39 3.68 2.58 1.99 1.62 1.28 1.06 0.91 0.79 Đồ án Bảo vệ Rơle Tính dòng ngắn mạch mạng điện chế độ cực tiểu Sơ đồ thay thế: XHt XB1 XD11 XD12 XD13 XD14 XD21 XD22 XD23 XD24 P2 N1 N2 N3 N4 P1 N6 N5 N7 N8 N9 a Xét ngắn mạch điểm N1 Ta có sơ đồ TTT, TTN, TTK là: XB XHt XHt XB N1 EHt XHt N1 Ta có: X1∑ = X ∑ = X1HT + X B = 0,057 + 0,35 = 0, 407 X • 0∑ =X 0HT + X B = 0,068 + 0,35 = 0,418 Ngắn mạch N(2) E HT (2) (2) = = 2,127 + Dòng ngắn mạch: I N1 =m X1∑ +X ∑ 0, 407 + 0, 407 10 XB N1 Đồ án Bảo vệ Rơle Dòng điện khởi động: Ikđ50 = kat INngmax Với kat: hệ số an toàn, lấy bằng 1,2÷1,3 INngmax: dòng ngắn mạch cực đại, thường lấy bằng giá trị dòng ngắn mạch lớn cuối đường dây • Vùng tác động: không bao trùm toàn chiều dài đường dây bảo vệ thay đổi theo dạng ngắn mạch, chế độ vận hành hệ thống • Sơ đồ: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh thứ tự không (50N) • Nhiệm vụ: cắt nhanh (tức thời hay cỡ 0,1s) phần tử bị cố khỏi hệ thống đảm bảo cho hệ thống an toàn vẫn làm việc bình thường • Nguyên lý làm việc: tương tự bảo vệ dòng cắt nhanh bảo vệ hoạt động dựa trị số dòng thứ tự không đường dây bảo vệ Khi dòng lớn dòng hỏi động bảo vệ thì bảo vệ sẽ tác động • Thông số khởi động: Dòng điện khởi động: Ikđ50N = kat I0Nngmax Với kat = 1,2 ÷ 1,3 I0Nngmax: dòng ngắn mạch thứ tự không cực đại 19 Đồ án Bảo vệ Rơle • Vùng tác động: cũng tương tự vùng tác động bảo vệ dòng cắt nhanh, vùng tác động ổn định chế độ vận hành hệ thống thay đổi Bảo vệ dòng điện có thời gian (51) • Nhiệm vụ: loại bỏ phần tử bị cố sau thời gian t khỏi hệ thống nhằm loại bỏ dòng điện cố đảm bảo hệ thống làm việc bình thường an toàn • Nguyên lý làm việc: tính chọn lọc bảo vệ dòng có thời gian đảm bảo bằng nguyên tắc phân cấp thời gian tác động Bảo vệ gần nguồn cung cấp thì thời gian tác động lớn • Thông số khởi động: k k mm I Dòng điện khởi động: Ikd = at lvmax kv Với: kmm = 2÷3 hệ số mở máy Ilvmax : dòng làm việc cực đại kv = 0,85÷0,95 với rơle cơ; kv = với rơle số Thời gian làm việc bảo vệ: có 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, bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ(dòng lớn thì thời gian tác động nhỏ) 20 Đồ án Bảo vệ Rơle (b): đặc tính thời gian độc lập (c): đặc tính thời gian phụ thuộc • Vùng tác động: toàn đường dây Bảo vệ dòng TTK có thời gian(51N) • Nhiệm vụ nguyên lý: cũng tương tự bảo vệ dòng có thời gian làm việc theo dòng TTK đường dây bảo vệ • Thông số khởi động: Dòng khởi động bảo vệ: Ikđ51N = k IdđsBI Với: k = 0,2 IdđsBI: dòng điện 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 Δt • Vùng tác động: toàn đường dây 21 Đồ án Bảo vệ Rơle II Nguyên lý bảo vệ khoảng cách : Nguyên lý làm việc Bộ phận đo khoảng cách làm việc ôm kế: ZR = UR IR Với ZR tổng trở mà rơle đo UR điện áp cực rơle IR dòng điện qua rơle Sơ đồ nguyên lý: ZD=RD+jXD A BI ~ U BU N B I Z< Zpt=Rpt+jXpt Xác định dòng vào rơle: IR = - I nI + nI tỉ số biến dòng BI + I dòng điện sơ cấp Điện áp vào rơle: - UR = Tổng trở đo : • U nU ZR = UR U n U Z = ÷/ ÷ = IR I n I n Z Xét chế độ vận hành bình thường: Z = ZD + Z pt = (R D + R pt ) + j(X D + X pt ) Thông thường: XD >>RD -> arctg Rpt >>Xpt -> XD 0 = (60 ÷ 80 ) RD cosϕ = 0,8 ÷ 22 Đồ án Bảo vệ Rơle • Khi có ngắn mạch đường dây tổng trở Z giảm xuống ZN Zkđ Khi có ngắn mạch đầu phụ tải thì bảo vệ khoảng cách không tác động : Zkđ < ZD Đặc tính bảo vệ khoảng cách Trên thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phép đo khoảng cách, nên để bảo vệ khoảng cách tác động đúng ta phải mở rộng miền tác động rơle khoảng cách, đặc tính đa dạng: Đặc tính tứ giác - Đặc tính elíp - Đặc tính thấu kính - Đặc tính MHO - Các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ khoảng cách a) Sai số BU, BI BI sai số fi % BU sai số fu % Với bảo vệ khoảng cách có nZ = nu ni nZ tỉ số biến tổng trở, không cố định vì vậy ảnh hưởng đến phép đo bảo vệ khoảng cách b) Ảnh hưởng điện trở độ mạch vòng Rqđ = Rhq + Rđ 23 Đồ án Bảo vệ Rơle + Rhq điện trở hồ quang chỗ bị ngắn mạch + Rđ điện trở đất thiết bị nối đất, quy định cho cấp điện áp Rqđ thường mang tính tác dụng làm tăng thành phần điện trở điện trở đo ZR tăng dẫn đến thời gian làm việc tăng Được khắc phục bằng cách sử dụng đặc tính thích hợp c) Phân bố dòng ngắn mạch Khi cố xảy vùng tùy theo cấu hình lưới điện có dòng điện ngắn mạch IN dòng qua rơle có trị số khác Như vậy gây sai số cho phép đo khoảng cách d) Ảnh hưởng dao động điện Xuất chế độ làm việc không bình thường, máy phát điện bị đồng bộ, khắc phục bằng giải pháp vận hành Phạm vi ứng dụng bảo vệ khoảng cách Bảo vệ khoảng cách sử dụng phổ biến để bảo vệ đường dây tải điện, bảo vệ chính bảo vệ dự phòng cho máy phát điện, máy biến áp công suất lớn Có nhiều ưu điểm: - + Không phụ thuộc vào chế độ tải hệ thống + Có tính dự phòng cao, cấp sau làm dự phòng cho cấp trước, cụ thể bảo vệ thì cấp dự phòng cho cấp 1, cấp dự phòng cho cấp Đối với bảo vệ lân cận thì bảo vệ sau dự phòng cho bảo vệ trước, hầu hết đường dây có điện áp 110kV trở lên thì bảo vệ khoảng cách sử dụng bảo vệ chính III Nguyên lý so lệch dòng điện: • Nhiệm vụ: làm bảo vệ chính cho đường dây, đặc biệt đường dây quan trọng, làm nhiệm vụ chống ngắn mạch • Sơ đồ nguyên lý làm việc: 24 Đồ án Bảo vệ Rơle Dòng vào rơle: IR = ΔI = IT1 – IT2 (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 = (lý tưởng) => rơle không tác động Khi ngắn mạch N2, có IS1 ≠ IS2, nên IT1 ≠ IT2, nên IR ≠ Nếu giá trị IR ≥ Ikđ thì bảo vệ sẽ tác động Dòng khởi động: • Để bảo vệ làm việc đúng, ta phải đặt dòng khởi động bảo vệ lớn dòng không cân bằng lớn nhất( Ikcbttmax) có ngắn mạch vùng bảo vệ Ikđ = k Ikcbttmax Trong đó: Ikcbttmax = fimax kđn kkck INngmax Với: kđn : hệ số kể tới đồng BI, bằng BI loại, đặc tính từ hóa, hoàn toàn giống nhau, có dòng I SC nhau; bằng BI khác nhiều nhất, có sai số, không kkck : hệ số kể đến thành phần không chu kỳ dòng ngắn mạch fimax = 0,1 sai số cực đại cho phép BI làm việc tình trạng ổn định INngmax: dòng điện ngắn mạch lớn 25 Đồ án Bảo vệ Rơle Vùng tác động: có vùng tác động giới hạn vị trí đặt tổ BI đầu cuối • đường dây bảo vệ, loại bảo vệ có tính chất chọn lọc tuyệt đối, khả làm dự dòng cho bảo vệ khác Độ nhạy: • Kn = I N I kd INmin dòng ngắn mạch cực tiểu có cố vùng bảo vệ Vì Ikđ lớn nên Kn giảm nên thường phải sử dụng biện pháp để nâng cao độ nhạy tăng độ tin cậy bảo vệ so lệch bằng cách sử dụng nguyên lý rơle so lệch có hãm sử dụng rơle so lệch tổng trở cao 26 Đồ án Bảo vệ Rơle CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ, KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ I Tính toán thông số khởi động Để bảo vệ cho đường dây, ta sử dụng phương án bảo vệ sau: + Bảo vệ dòng cắt nhanh dòng pha + Bảo vệ dòng có thời gian dòng pha Tính toán thời gian tác động bảo vệ IN dòng cực đại với đặc tính thời gian phụ thuộc I* = Tp hằng số thời gian, với I kd thời gian cắt phụ tải t pt1 = 1(s); t pt2 = 1,5(s) Sơ đồ bố trí thiết bị: Bảo vệ dòng cắt nhanh(50) Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh dòng pha lựa chọn theo công thức: I50 = k at I Nngmax kđ Với kat: hệ số an toàn, lấy bằng 1,1÷1,2 INngmax: dòng ngắn mạch cực đại, thường lấy bằng giá trị dòng ngắn mạch lớn cuối đường dây 27 Đồ án Bảo vệ Rơle + Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L2 là: I50 = k at I = 1,2.1,14 = 1,368 (kA) N9ngmax kd2 + Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L1 là: I50 = k at I N5ngmax = 1,2.2,16 = 2,592 (kA) kd1 Bảo vệ dòng có thời gian(51) Dòng khởi động bảo vệ dòng có thời gian tính theo: k k mm I51 = at I lvmax kv kd Với: kat : hệ số an toàn, kat =1,1÷1,2 kmm = 2÷3 hệ số mở máy Ilvmax : dòng làm việc cực đại kv = 0,85÷0,95 với rơle cơ; kv = với rơle số • Dòng khởi động cho bảo vệ dòng đoạn đường dây L2 là: 1, 2.2 I51 = 86, 44 = 218,37(A) kd2 0,95 • Dòng khởi động cho bảo vệ dòng đoạn đường dây L1 là: 1, 2.2 I51 = 208,91 = 527, 77(A) kd1 0,95 Tính toán thời gian tác động bảo vệ dòng có thời gian từ đặc tính thời gian dốc tiêu chuẩn rơle: t= 80 T p với I* = I2 − * IN I Tp hằng số thời gian kd a Chế độ cực đại Với bảo vệ (đường dây L2): Chọn đặc tính thời gian phụ thuộc có độ dốc tiêu chuẩn + Tại điểm ngắn mạch N9: Ta có: 28 t= 80 T p I2 − * Đồ án Bảo vệ Rơle 2 1,14.103 ÷ = ÷ = 27, 05(A) ÷ 218,37 ÷ I I2 (N9) = N9max * I kd2 Mặt khác: t 2N9 = t pt2 + ∆ t = 1,5 + 0,5 = 2(s) T = p2 t 2N9 ) ( I (N9) − ( 27, 05 − 1) * = = 0, 65(s) 80 80 + Tại điểm ngắn mạch N8: Ta có: I I2 (N8) = N8max * I kd2 Vậy: t 2N8 = ( 2 1, 29.103 ÷ = ÷ = 34,82(A) ÷ 218,37 ÷ 80 80 Tp2 = 0, 65 = 1,537(s) 34,82 − ( ) I (N8) − * ) + Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch N7, N6, N5 ta kết quả: Điểm NM Ikd2 (A) N9 N8 N7 N6 N5 218.37 218.37 218.37 218.37 218.37 I*0,02(Ni) 27.0553 34.8224 46.4860 65.1654 97.8644 Tp2 (s) 0.650 0.650 0.650 0.650 0.650 t2Ni (s) 2.00 1.537 1.143 0.810 0.537 Với bảo vệ (đường dây L1): + Thời gian bảo vệ làm việc điểm N5 đường dây L1 là: { } t1N5 = max t 2N5 ; t pt1 + ∆t = max { 0,537;1} + 0,5 = + 0,5 = 1,5(s) I I2 (N5) = N5max * 51 I kd1 ( 2 ÷ 2,16.10 = 16, 75(A) ÷ = 527, 77 ÷ ÷ ÷ ) t I (N5) − ( 16, 75 − 1) 1N5 * T = = = 0,393(s) p1 80 80 29 Đồ án Bảo vệ Rơle + Tại điểm ngắn mạch N4: Ta có: I I (N4) = N4max * 51 I kd1 t = Vậy: 1N4 2 ÷ 2,59.10 = 26,84(A) ÷ = 527, 77 ÷ ÷ ÷ 80 ( I*2 (N4) − 1) 80 T = 0,393 = 1, 217(s) p1 ( 26,84 − 1) + Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch N3, N2, N1 ta kết quả: Điểm NM Ikd1 (A) N5 N4 N3 N2 N1 527.770 527.770 527.770 527.770 527.770 I*0,02(Ni) 16.7541 26.8433 37.5673 66.5574 148.7320 Tp1 (s) 0.393 0.393 0.393 0.393 0.393 t1Ni (s) 1.5 1.217 0.860 0.480 0.213 Đặc tính thời gian bảo vệ dòng đường dây chế độ cực đại: b Chế độ cực tiểu: Theo chế độ cực đại, ta có Tp1 = 0,393(s) Tp2 = 0, 65(s) : Với bảo vệ (đường dây L2): 30 Đồ án Bảo vệ Rơle Chọn đặc tính thời gian phụ thuộc có độ dốc tiêu chuẩn t= 80 T p I2 − * + Tại điểm ngắn mạch N9: Ta có: I I2 (N9) = N9min * I kd2 2 0, 79.103 ÷ = ÷ = 13, 04(A) ÷ 218,37 ÷ 80 80 t = T = 0, 65 = 4,317(s) p2 Vậy: 2N9 ( 13, 04 − 1) I2 (N9) − * ) ( + Tại điểm ngắn mạch N8: Ta có: I I2 (N8) = N8min * I kd2 t = Vậy: 2N8 ( 2 0,9.103 ÷ = ÷ = 17,11(A) ÷ 218,37 ÷ 80 80 T = 0, 65 = 3, 228(s) p2 ( 17,11 − 1) I (N8) − * ) + Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch N7, N6, N5 ta kết quả: Điểm NM Ikd2 (A) N9 N8 N7 N6 N5 218.37 218.37 218.37 218.37 218.37 I*0,02(Ni) 13.0453 17.1104 23.4201 33.9915 53.7459 Tp2 (s) 0.650 0.650 0.650 0.650 0.650 t2Ni (s) 4.317 3.228 2.319 1.576 0.986 Với bảo vệ (đường dây L1): + Thời gian bảo vệ làm việc điểm N5 đường dây L1 là: { } t = max t ;t + ∆t = max { 0,986;1} + 0,5 = + 0,5 = 1,5(s) 1N5 2N5 pt1 + Tại điểm ngắn mạch N4: Ta có: 31 Đồ án Bảo vệ Rơle I I (N4) = N4min * 51 I kd1 2 3 1,96.10 ÷ = 24, 08(A) ÷ = 527, 77 ÷ ÷ ÷ 80 80 t = T = 0,393 = 1,362(s) 1N4 p1 Vậy: ( 24, 08 − 1) I2 (N4) − * ) ( + Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch N3, N2, N1 ta kết quả: Điểm NM Ikd1 (A) N5 N4 N3 N2 N1 527.770 527.770 527.770 527.770 527.770 I*0,02(Ni) 9.2011 24.0873 31.7916 46.1676 102.4250 Tp1 (s) 0.393 0.393 0.393 0.393 0.393 t1Ni (s) 1.500 1.362 1.021 0.696 0.310 Đặc tính thời gian bảo vệ dòng đường dây chế độ cực tiểu: Kiểm tra độ nhạy dòng cực đại có thời gian (51) Độ nhạy xác định theo công thức: 32 Đồ án Bảo vệ Rơle I K n = Nmin I kd • Đối với bảo vệ đường dây L1: + Bảo vệ dòng cực đại (51): I 1, 6.103 K L1 = N5min = = 3, 03 > 1,5 (thỏa mãn) n51 I 527, 77 kd1 • Đối với bảo vệ đường dây L2: + Bảo vệ dòng cực đại (51): I 0, 79.103 K L2 = N9min = = 3, 61 > 1,5 (thỏa mãn) n51 I 218,37 kd2 Kết luận: bảo vệ (51) đã chọn cho đường dây L1, L2 thỏa mãn điều kiện độ nhạy để làm bảo vệ chính 33 ... Đồ án Bảo vệ Rơle CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ, KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ I Tính toán thông số khởi động Để bảo vệ cho đường dây, ta sử dụng phương án bảo vệ sau: + Bảo vệ. .. máy biến áp Bảo vệ chính : - + 1: bảo vệ so lệch có hãm + 2: bảo vệ so lệch thứ tự không + 3: rơle khí Bảo vệ dự phòng : - + 5: bảo vệ khoảng cách Bảo vệ chống tải : - + 4: bảo vệ phản ứng.. .Đồ án Bảo vệ Rơle CHƯƠNG I MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Tính toán bảo vệ dòng điện cắt nhanh, bảo vệ dòng điện cực đại cho đường dây cung cấp điện L1, L2 sơ đồ