Phân tích chế độ trung tính của lưới điện trung áp và ảnh hưởng của nó tới việc bảo vệ an toàn trong lưới trung áp

Header Page of 133  Luận văn Đề tài: Phân tích chế độ trung tính lưới điện trung áp ảnh hưởng tới việc bảo vệ an toàn lưới trung áp Footer Page of 133 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -1- GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Header Page of 133 MỤC LỤC Trang MỤ C LỤ C CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU A Lý chọn đề tài B Đối tượng phạm vi nguyên cứu 10 C Mục tiêu 10 D Bố cục đề tài 10 Chương I: TỔNG QUAN VỀ LƯỚI TRUNG ÁP 11 1.1 Hệ thống điện lưới điện 11 1.1.1 Khái niệm 11 1.1.2 Lưới hệ thống 11 1.1.3 Lưới điện truyền tải 11 1.1.4 Lưới điện trung áp phân phối 12 1.2 Tổng quan lưới điện p hân phối 13 1.2.1 Khái quát lưới điệ n phân phối hệ thống điện 13 1.2.2 Đặc điểm lưới điện phân phối 14 1.2.3 Các loại sơ đồ lưới trung áp phân phối 15 1.3 Thực tế lưới điện trung áp phân phối 22 1.3.1 Sơ đồ lưới phân phối trung áp nông thôn 22 1.3.2 Sơ đồ lưới phân p hối trung áp thành phố, xí nghiệp 23 1.4 Khả mang tải lưới điện trung áp phân phối 24 Chương II: CÁC GIẢI PHÁP NỐI ĐẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦACHÚNG 28 Footer Page of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào ĐH Quy Nhơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -2- GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Header Page of 133 2.1 Khái niệm chung 28 2.1.1 Khái niệm điểm trung tín h 28 2.1.2 Sơ lược lị ch sử phát triển chế độ trung tính 29 2.1.3 Tạo điểm trung tính 29 2.2 Tình trạng làm việc phương thức 31 2.2.1 Mạng pha trung tính cách điện đất 31 2.2.2 Mạng điện pha trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang 36 2.2.3 Mạng điện pha trung tính nối đất trực tiếp 42 2.2.4 Hệ thống nối đất hiệu 43 Chương III: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG THỨC NỐI ĐẤT LƯỚI TRUNG ÁP 48 3.1 Những vấn đề nối đất điểm trung tính HT 48 3.1.1 Ngắn mạch pha HT trung tính trục tiếp nối đất 48 3.1.2 Chạm đất pha HT điểm trung tính không nối đất 50 3.2 So sánh chế độ làm việc trung tính mạng điện lưới điện trung áp phân phối 51 3.2.1 Kết cấu mạch điện 51 3.2.2 Chế độ vận hành 52 3.2.3 Hậu loại 52 3.3 Các tiêu để lựa chọn phương thức nối đất lưới trung áp 53 3.3.1 Các tiêu kỹ thuật 53 3.3.1.1 Chỉ tiêu cách điện 53 3.3.1.2 Chỉ tiêu chế độ làm việc 53 3.3.2 Chỉ tiêu chế độ quản lý vận hành 55 3.3.2.1 Đối với mạng trung tính không nối đất trực tiếp 55 3.3.2.2 Đối với mạng trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang 56 Footer Page of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào ĐH Quy Nhơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -3- GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Header Page of 133 3.3.2.3 Đối với mạng trung tính nối đất trực tiếp 56 3.3.3 Chỉ tiêu kinh tế 57 3.3.3.1 Mạng trung tính không nối đ ất trực tiếp 57 3.3.3.2 Mạng trung tính nối đất trực tiếp 57 3.3.4 Tổng kết chế độ nối đất trung tính lưới điện trung áp phân phối 58 Chương IV: ẢNH HƯỞNG CỦA NỐI ĐẤT TRUNG TÍNH ĐẾN BẢO VỆ AN TOÀN TRONG LƯỚI TRUNG ÁP 61 Đối với mạng có trung tính cách đất trung tính 4.1 không nối đất trực tiếp 61 4.2 Đối với mạng trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang 64 4.3 Mạng có trung tính nối đất trực tiếp 64 Chương V: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN BẢO VỆ AN TOÀN CHO LƯỚI TRUNG ÁP PHÂN PHỐI BÌNH ĐỊNH 65 5.1 Tính toán dòng điện chạm đất pha lưới trung áp phân phối 35kV tỉnh Bình Định 65 5.1.1 Phương thức vận hành 1: Phương thức vận hành 67 5.1.2 Phương thức vận hành 2: Nguồn 35kV E 21 cấp đến E Phù Cát (nguồn 35kV E An Nhơn không vận hành) 74 5.1.3 Phương thức vận hành 3: Nguồn 35kV E An Nhơn cấp đến E19 (nguồn 35kV E 19 không vận hành) 76 5.1.4 Phương thức vận hành 4: Nguồn 35kV E Phù Cát cấp đến E 18 (nguồn 35kV E Phù Mỹ không vận hành) 78 5.1.5 Phương thức vận hành 5: Nguồn 35kV E An Nhơn cấp đến E Phù Mỹ (nguồn 35kV E Phù Cát không vận hành) 80 5.2 Bảo vệ người khỏi bị điện giật trường hợp đứt dây mạng điện 35Kv 83 Chương VI: MỘT SỐ GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG BẢO VỆ AN TOÀN CHO LƯỚI TRUNG ÁP PHÂN PHỐI CÓ TRUNG TÍNH CÁCH ĐẤT Footer Page of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào ĐH Quy Nhơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -4- GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Header Page of 133 KHU VỰC TỈNH BÌNH ĐỊNH 88 Các nguyên lý bảo vệ chạm đất 88 6.1 6.1.1 Bảo vệ chạm đất phản ứng theo dòng điện NM 88 6.1.2 Bảo vệ chạm đất phản ứng theo điện áp 88 6.1.3 Bảo vệ chạm đất phản ứng theo dòng điện TTK 89 6.1.4 Bảo vệ chạm đất theo nguyên lý dòng điện T TK có hướng 90 Bảo vệ chạm đất pha, phản ứng theo dòng NM 6.1.5 pha chạm đất 90 6.1.6 Đặt bảo vệ theo dòng áp TTK 92 6.1.7 Thiết kế lắp đặt rơle công suất có hướng (RCĐ) bảo vệ cắt chọn lọc có chạm đất pha 94 6.2 Chỉnh định bảo vệ chạm đất pha 96 6.2.1 Dòng điện tác động rơle 96 6.2.2 Độ nhạy bảo vệ 97 6.2.3 Chọn thời gian bảo vệ 97 KẾT LUẬN 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 CÁC CHỮ VIẾT TẮT: CA : Cao áp CCĐ : Cung cấp điện CSV : Chống sét van DCL : Dao cách ly DZ : Đường dây HA : Hạ áp HT : Hệ thống HTĐ : Hệ thống điện LĐPP : Lưới điện phân phối Footer Page of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào ĐH Quy Nhơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -5- GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Header Page of 133 PĐ : Phân đoạn PTVH : Phương thức vận hành PTVHCB: Phương thức vận hành MBA : Máy biến áp MC : Máy cắt MĐ : Mạng điện NM : Ngắn mạch RCĐ : rơle công suất có hướng TA : Trung áp TĐD : Tự động đóng nguồn dự trữ TĐL : Tự động đóng l ặp lại TG : Thanh góp TTG : Trạm trung gian TTK : Thứ tự không TTN : Thứ tự nghịch TTT : Thứ tự thuận XT : Xuất tuyến DANH MỤC CÁC BẢNG: Số hiệu bảng 1.1 Tên bảng Khả tải đường dây không 35kV the o tổn thất 25 điện áp 1.2 Trang Khả tải đường dây cáp 35kV theo tổn thất điện áp 25 1.3 Khả tải theo phát nóng (MW) đường dây 26 5.1 Giá trị dòng điện dung theo quy phạm Quản lý kỹ thuật 65 5.2 Kết lưới 35kV k hu vực trạm E21 theo PTVHCB 67 5.3 Kết lưới 35kV khu vực trạm E An Nhơn theo PTVHCB 68 Footer Page of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào ĐH Quy Nhơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -6- GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Header Page of 133 5.4 Kết lưới 35kV khu vực trạm E Phù Cát theo PTVHCB 69 5.5 Kết lưới 35kV khu vực trạm E Phù Mỹ theo PTVHCB 70 5.6 Kết lưới 35kV k hu vực trạm E18 theo PTVHCB 71 5.7 Kết lưới 35kV khu vực trạm E19 theo PTVHCB 71 5.8 Phương thức vận hành 774 5.9 Phương thức vận hành 76 5.10 Phương thức vận hành 78 5.11 Phương thức vận hành 80 5.12 So sánh dòng chạm đất PTVH 82 5.13 Mối quan hệ dòng điện chạm đất, điện áp bước, điện áp 86 dịch chuyển trung tính DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu Tên hình vẽ Trang hình vẽ 1.1 Ba thành phần hệ thống điện 13 1.2 Sơ đồ hình tia 15 1.3 Sơ đồ phân nhánh 15 1.4 Sơ đồ cung cấp điện kiểu phân nhánh có DZ dự phòng chung 17 1.5 Sơ đồ CCĐ kiểu phân nhánh có DZ dự phòng riêng cho 18 trạm biến áp 1.6 Sơ đồ CCĐ kiểu phân nhánh nối hình vòng 19 1.7 Sơ đồ CCĐ kiểu hình tia cung cấp hai đường dây 20 1.8 Sơ đồ CCĐ kiểu phân nhánh cung cấp hai đường dây 21 Footer Page of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào ĐH Quy Nhơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -7- GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Header Page of 133 1.9 Sơ đồ CCĐ kiểu dẫn sâu 22 2.1 Tạo trung tính với dòng NM điều chỉnh 30 2.2 Mạng pha trung tính cách điện 31 2.3 Sơ đồ mạng điện đơn giản gồm máy phát điện, đường 32 dây, phụ tải 2.4 Chạm đất pha mạng trung tính cách đất 33 2.5 Biểu diễn vectơ chạm đất pha mạng trung tính cách đất 34 2.6 Độ dịch chuyển trung tính 35 2.7 Mạng điện pha trung tính nối qua cuộn dập hồ quang 38-39 2.8 Phân tích hệ thống nối đất qua cuộn dập hồ quang 39-40 2.9 Hoán vị đường dây t rong ứng dụng cuộn dập hồ quang 42 2.10 Mạng điện pha trung tính nối đất trực tiếp 42 2.11 Hệ thống nối đất qua điện trở 43 2.12 Ví dụ mạng điện nối đất hiệu 44 2.13 HT nối đất qua điện kháng 45 5.1 Phương thức vận hành lưới điện 35kV HT điện Bình 73 Định 5.2 Phương thức vận hành (khi nguồn 35kV E An Nhơn không 75 vận hành) 5.3 Phương thức vận hành (khi nguồn 35kV E19 không vận 77 hành) 5.4 Phương thức vận hành (khi nguồn 35kV E Phù Mỹ không 79 vận hành) 5.5 Phương thức vận hành (khi nguồn 35kV E Phù Cát không 81 vận hành) 5.6 Đường biểu diễn điện điện áp bước 84 5.7 Sơ đồ thay mạng điện có pha chạm đất 85 6.1 Sơ đồ mạch đóng cắt máy cắt gây chạm đất 91 Footer Page of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào ĐH Quy Nhơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -8- GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Header Page of 133 6.2 Bảo vệ theo dòng áp TTK 92-93 6.3 Sơ đồ nguyên lý RCĐ 94 6.4 Biểu đồ xung RCĐ 95 6.5 Sơ đồ lắp ráp mạch nhị thứ bảo vệ 96 6.6 Sơ đồ bảo vệ 98 6.7 Bảo vệ chạm đất với rơle cảm ứng, nguồn thao tác xoay chiều 98 lấy điện từ máy biến dòng bão hòa nhanh 6.8 Bảo vệ chạm đất kết hợp với bảo vệ NM nhiều pha 99 Footer Page of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào ĐH Quy Nhơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -9- GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Header Page 10 of 133 MỞ ĐẦU A Lý chọn đề tài: Chế độ nối đất trung tính hệ thống điện có lưới điện trung áp phân phối vấn đề có ý nghĩa lớn thiết kế, vận hành hệ thống, bở i có ảnh hưởng tới chế độ làm việc , tiêu kinh tế - kỹ thuật, công tác quản lý, vận hành hệ thống Chế độ nối đất t rung tính lưới điện trung áp phân phối phân làm hai nhóm trung tính cách đất trung tính nối đất Hiện nay, lưới điện trung áp phân phối sử dụng hai chế độ nối đất trung tính: - Lưới điện trung áp phân phối cấp điện áp 6kV, 10kV, 35kV có chế độ trung tính cách đất - Lưới điện trung áp phân phối cấp điện áp 15kV, 22kV có chế độ trung tính nối đất trực tiếp Ưu điểm hệ thống trung tính cách đất có cố ngắn mạch pha nối đất, dòng ngắn mạch nhỏ nên lưới điện làm việc tạm thời khoảng thời gian đủ để phát điểm cố, điều làm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho phụ tải tiêu thụ điện Tuy nhiên, tốc độ phát triển nhanh chóng phụ tải, nên lưới điện trung áp phân phối 6-35kV trở nên dài, phức tạp; việc tìm phát điểm xảy cố ngắn mạch nối đất ngày khó khăn, đòi hỏi chi phí nhiề u thời gian công sức Ngoài ra, lưới điện hệ thống trung tính cách đất, có cố ngắn mạch pha nối đất, gây tượng điện áp nội b ộ hai pha lại tượng áp gây hư hỏng cách điện thiết bị như: sứ, cá p, máy biến áp, thiết bị đo lường… ; đồng thời gây nguy hiểm cho người, súc vật vào vùng đất tản dòng chạm đất phải chịu điện bước nguy hiểm Vì tập trung nghiên cứu, đề xuất chế độ nối đất lưới điện trung áp phân phối man g hiệu cao công tác thiết kế, quy hoạch, quản lý, vận hành góp phần đảm bảo an toàn cho người thiết bị Chính lý trên, nên em chọn đề tài Phân tích chế độ trung tính lưới điện trung áp ảnh hưởng tới việc bảo vệ an toàn lưới trung áp, áp dụng vào để tính toán cho lưới điện trung áp phân phối khu vực tỉnh Bình Định Footer Page 10 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào ĐH Quy Nhơn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 88 of 133 - 87 - GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh áp pha mạng nên thiết bị bảo vệ ghi nhận điện áp dịch chuyển trung tính làm việc chắn Trong thực tế điện trở chạm đất có giá trị hàng trăm ohm điện áp dịch chuyển trung tính giảm đáng kể Do thiết bị bảo vệ ghi nhận điện áp dịch chuyển trung tính không đủ độ nhạy để tác động, với điện trở chạm đất gây nên điện áp bước lớn, đủ làm chết người Cũng phạm vi thay đổi điện t rở chạm đất thực tế ( hàng chục ohm) dòng chạm đất thay đổi không nhiều cần ghi nhận để thực bảo vệ Hiện lưới điện 35kV khu vực Bình Định từ XT thuộc trạm BA nguồn (110/35kV), trạm nguồn 35/22kV, trạm cắt 35kV thường đ ược trang bị bảo vệ rơle báo tín hiệu, nên gây nguy hiểm cho người, súc vật vào vùng đất tản dòng chạm đất phải chịu điện bước lưới điện 35kV xảy tình trạng đứt dây chạm đất Footer Page 88 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 89 of 133 - 88 - GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Chương VI: MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỂ TĂNG CƯỜNG B ẢO VỆ AN TOÀN CHO LƯỚI TRUNG ÁP PHÂN PHỐI CÓ TRUNG TÍNH CÁCH ĐẤT KHU VỰC TỈNH BÌNH ĐỊNH Hệ thống điện bao gồm nhiều phần tử phân bố phạm vi rộng Trong trình vận hành, xảy nhiều cố NM làm gián đoạn trình cung cấp điện, ảnh hưởng đến chất lượng điện gây nguy hiểm cho người thiết bị Trong loại NM xác xuất loại cố pha chạm đất lớn Chạm đất pha 1dạng cố làm cho HTĐ đối xứng gây nguy hiểm cho người Do vậy, cần phải loại trừ với phương thức kết dây HTĐ Trị số dòng chạm đất phụ thuộc vào tổ đấu dây máy biến áp hệ thống tình trạng điểm trung tính hệ thống có nối đất hay không 6.1 Các nguyên lý bảo vệ ch ạm đất 6.1.1 Bảo vệ chạm đất theo dòng điện NM: Lắp thêm máy biến áp tạo trung tính nhân tạo phía điện áp cao MBA phân phối để có cố chạm đất pha lộ có dòng NM lộ qua điện kháng MBA tạo trung tính nhân tạo để bảo vệ dòng điện tác động nhảy máy ngắt Nhược điểm phương pháp chi phí đầu tư bảo dưỡng lớn thêm thiết bị, mặt khác phải chịu thêm phần tổn hao điện cho MBA tạo trung tính nên không kinh tế 6.1.2 Bảo vệ chạm đ ất phản ứng theo điện áp: Bảo vệ không chọn lọc, thường cho tín hiệu - Có thể dùng rơle điện áp thấp để nối vào điện áp pha so với đất qua TU Footer Page 89 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 90 of 133 - 89 - GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh - Hoặc dùng rơle điện áp nối vào lọc điện áp TTK Bộ lọc điện áp TTK TU pha tr ụ TU pha có cuộn sơ cấp nối trung tính nối đất, cuộn thứ cấp nối tam giác hở , rơle điện áp nối vào cuộn dây thứ cấp, điện áp đặt vào rơle : UR  3U o nu (6-1) U R : điện áp đặt vào rơle nu : hệ số biến đổi TU U o : điện áp TTK pha Bộ lọc điện áp TTK TU pha nối vào điểm trun g tính HT đất Lúc điện áp đặt vào rơle: U R  Uo nu (6-2) 6.1.3 Bảo vệ chạm đất phản ứng theo dòng điện TTK: - Loại ứng dụng ứng dụng mạng tia - Mạng trung tính cách điện không điểm trung tính, bảo vệ chạm đất pha tác động theo dòng điện điệ n dung TTK, dòng đủ lớn , với điều kiện dòng điện dung TTK DZ bảo vệ phải nhỏ tổng hình học dòng điện điện dung phần lại HT - Bảo vệ chạm đất tác động dòng điện TTK nhân tạo Ta dùng thiết bị tạo điểm trung tính nối đất điểm xảy chạm đất, thiết bị phóng vào điểm chạm đất dòng điện cảm kháng TTK ( J OL ) Footer Page 90 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 91 of 133 - 90 - GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh dòng điện qua rơle là: J OR = J OL + J OC (6-3) J OC : dòng điện điện dung TTK toàn HT trừ DZ bị chạm đất - Bộ lọc dòng điện TTK biến dòng đặt pha, biến dòng hình xuyến 6.1.4 Bảo vệ chạm đất theo n guyên lý dòng điện TTK có hướng: Trong HT không điểm trung tính, dòng chạm đất pha dòng điện điện dung TTK Do bảo vệ chạm đất r ơle công suất loại phản kháng làm nhiệm vụ khởi động xác định chiều công suất Đối với HT có điểm trung tính nối đất phân bố phía bảo vệ, tác động chọn lọc phải có thêm phận định hướng công suất 6.1.5 Bảo vệ chạm đất pha, phản ứng theo dòng NM pha chạm đất: - Ở bảo vệ này, lọc dòng điện TTK DZ dùng máy biến dòng hình xuyến bảo vệ phản ứng theo dòng điện TTK - Trên hệ 35kV MBA nguồn, pha đặt máy cắt pha Một cực máy cắt nối vào cái, cực lại nối đất Ở tình trạng bình thường máy cắt mở Khi HT có chạm đất, máy cắt pha không cố đóng vào, gây chạm đất pha Như HT có NM pha chạm đất bảo vệ chạm đất DZ tác động Khi hết chạm đất DZ , máy cắt gây chạm đất lại trở trạng thái ban đầu , HT lại vào tình trạng bình thường - Mạch đóng cắt máy cắt gây chạm đấ t 35kV MBA không điểm trung tính, gồm rơle điện áp thấp rơle trung gian Rơ le Footer Page 91 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 92 of 133 - 91 - GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh điện áp thấp đấu vào ện áp pha so với đất qua TU Rơle điện áp rơle trung gian có cặp tiếp điểm: cặp thường đóng cặp thường mở Hình 6.1 Sơ đồ mạch đóng cắt máy cắt gây chạm đất P ╥ B : rơle trung gian P H B : Rơle thấp phản ứng theo điện áp pha B Cũng không dùng c ặp tiếp điểm thường đóng rơ le điện áp, mà thay vào cặp tiếp điểm thường đóng rơle trung gian Như cặp rơ le trung gian phải có cặp tiếp điểm thường đóng Khi có chạm đất pha B DZ điện áp pha B giảm, rơ le điệ n áp pha B tác động , cặp tiếp điểm -2 P ╥ B đóng lại cặp -4 rơ le điện áp pha B ( PH B ) mở Máy cắt gây chạm đất pha C đóng vào Đồn g thời cặp tiếp điểm rơ le trung gian P ╥ B mở ra, làm cho máy cắt gây chạm đất pha A đóng Khi máy cắt DZ tác động, rơle điện áp rơ le trung gian trở lại trạng thái ban đầu máy cắt gây chạm đất lại mở Footer Page 92 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 93 of 133 GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh - 92 - Cũng không dùng cặp tiếp điểm 3-4 rơle trung gian P ╥ B , mà thay vào cặp tiếp điểm BC1 máy cắt gây chạm đất pha C Ưu điểm bảo vệ là: - Ít tốn so với đặt thiết bị tạo điểm trung tính nối đất - Có thể áp dụng cho HT điện n - Bảo vệ chạm đất DZ kết hợp với bảo vệ NM nhiều pha 6.1.6 Đặt bảo vệ theo dòng áp TTK: Đây phương pháp bảo vệ cắt có chọn lọc DZ bị cố chạm đất đạt hiệu kinh tế mà áp dụng rộng rãi lưới trung áp phân phối có trung tính cách đất Nguyên lý bảo vệ dựa vào việc so sánh pha dòng áp TTK có chạm đất xảy Giả sử hệ có lộ phụ tải DZ1, DZ2, DZ3 (Hình vẽ): a) Footer Page 93 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 94 of 133 GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh - 93 - b) Hình 6.2 Bảo vệ theo dòng áp TTK Tại cáp xuất tuyến có lắp biến dòng hình xuyến BIo để lọc thành phần TTK 3Io; đầu nguồn có lắp biến áp đo lường sao/sao không/ tam giác hở (Y/Yo/V) Cuộn tam giác hở để để lấy thành phần áp TTK 3Uo giả sử có chạm đất pha điểm N lộ DZ1, lộ DZ1, DZ2, DZ3 có thành phần dòng TTK 3Io, cuộn tam giác hở xuất áp TT K 3Uo Độ lớn dòng TTK sau (phía thứ): I Dz1 = I Dz + I Dz 3 I Dz = U ON x ω x CDz I Dz = U ON x ω x CDz Trong : U ON - điện áp TTK tính toán U ON = Uf (Uf - điện áp pha chế độ vận hành bình thường) 3Uo – điện áp TTK thực tế lấy từ cuộn tam giác hở MBA đo lường, I Dz1 dòng TTK DZ 1, chậm sau 3Uo góc 900 (hướng từ DZ) I Dz - dòng TTK DZ 2, vượt trước 3Uo góc 900 (hướng từ DZ vào cái) I Dz - dòng TTK DZ 3, vượt trước 3Uo góc 900 (hướng từ DZ vào cái) CDz1 , CDz , CDz - điện dung pha so đất DZ1, DZ2, DZ3 Ω = πf (f = 50Hz) Footer Page 94 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 94 - Header Page 95 of 133 GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Từ công thức ta tính chọn rơle công suất có hướng tác động đóng tiếp điểm 3Io chậm sau 3Uo góc 900 6.1.7 Thiết kế lắp đ ặt rơle công suất có hướng (RCĐ) bảo vệ cắt chọn lọc có chạm đất pha: Hình 6.3 Sơ đồ nguyên lý RCĐ Footer Page 95 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 96 of 133  - 95 - GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh 2 Hình 6.4 Biểu đồ xung RCĐ Hình 6.3 sơ đồ nguyên lý RCĐ, Hình 6.4 biểu đồ xung Nhìn vào sơ đồ sơ đồ ta thấy: rơle RL tác động đóng tiếp điểm -6 (nửa chu kỳ đầu: T4 thông, nửa chu kỳ sau: T3 thông) BIo chậm sau 3Uo góc 900 (ứng với lộ không cố) UebT4’, UebT3’ ngược chiều UebT4, UebT3 khóa T4, T3 lại - Độ nhạy vùng bảo vệ: + Độ nhạy: 3Uo = 70 dến 100V 3Io = 0,016 đến 1,6A, nghĩa BA hình xuyến 3Io có tỷ số biến đổi 25/1 độ nhạy dòng TTK phía thứ là: 3Io = (0,016 đến 1,6 )A x 25/1 = 0,4 đến 40A + Vùng chết bảo vệ: Bảo vệ không tác động hệ có DZ vận hành, DZ bị chạm đất pha 3Io = + Vùng bảo vệ: 3Io chậm sau 3Uo góc 900 Footer Page 96 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 97 of 133 - 96 - GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh + Thời gian tác động bảo vệ: Kinh nghiệm cho thấy đặt từ đến giây tốt a) b) Hình 6.5 Sơ đồ lắp ráp mạch nhị thứ bảo vệ - Qua thực tế vận hành thử nghiệm, mạch bảo vệ làm việc chạm đất pha trường hợp sau: + DZ dẫn điện không đứt rơi xuống đất, cỏ, hồ, ao, sông, ngòi… + Sứ (treo hay đỡ ) bị xuyên ty hay vỡ + Đường cáp hay MBA phụ tải bị chạm đất pha 6.2 Chỉnh định bảo vệ chạm đất pha: 6.2.1 Dòng điện tác động rơle: Bảo vệ chạm đất bảo vệ dòng Ở HT có dòng chạm đất bé , ta đặt riêng cho chạm đất pha Bảo vệ gồm rơ le dòng điện, rơ le thời gian, rơ le trung gian rơ le tín hiệu Bảo vệ tác động dòn g điện vượt trị số chỉnh định tồn thời gian trì đặt trước Footer Page 97 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 98 of 133 - 97 - GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Khi DZ bị chạm đất pha, điện dung DZ khác không bị cố qua bảo vệ để đến chỗ NM Để bảo đảm độ chọn lọc bảo v ệ dòng điện tác độn g rơ le phải đặt trị số lớn dòng điện điện dung Do dòng điện tác động rơ le: J td  K a K X 3.CP U p nT (6-4) K a : hệ số an toàn, thường chọn 1,2 K X : hệ số xung , thường lấy  Chọn K X = bảo vệ có thời gian trì Chọn K X = bảo vệ thời gian trì nT : tỉ số biến dòng; U P : điện áp pha DZ trước lúc cố; CP : điện dung pha với đất DZ trước lúc cố 6.2.2 Độ nhạy bảo vệ: Kn  J N  1,25  1,5 J td (6-5) J N : dòng NM bé phía sơ cấp biến dòng; J td : dòng điện tác động phía sơ cấp bảo vệ với DZ, chọn K n = 1,5 với đường cáp chọn K n = 1,25 6.2.3 Chọn thời gian b ảo vệ: Đối với DZ không, dùng thu lôi ống hay th u lôi van Khi thu lôi van làm việc chúng tạo nên NM tạm thời khoảng 0,5-1,5 chu kỳ dòng điện xoay chiều Để bảo vệ không tác động nhầm, rơ le thời gian cần phải trì thời gian làm việc khoảng 3-4 chu kỳ Footer Page 98 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 98 - Header Page 99 of 133 GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Hình 6.6 Sơ đồ bảo vệ MC: Máy Cắt; HĐC: Hộp đầu cáp; BI: Biến dòng; CC: Cuộn cắt; PT: Rơle dòng điện; PB: Rơle thời gian; P╥: Rơle trung gian; PY: Rơle tín hiệu; PT: Rơle điện từ Nếu không dùng rơle điện từ mà dùng rơle tác động kiểu cảm ứng, mạch bảo vệ đơn giản Vì rơ le cảm ứn g đồng thời làm nhiệm vụ rơle dòng điện, rơle thời gian, rơle trung gian rơ le tín hiệu Song rơle cảm ứng làm việc không chắn rơ le điện từ Hình 6.7 Bảo vệ chạm đất với rơle cảm ứng, nguồn thao tác xoay chiều lấy điện từ máy biến dòng bão hòa nhanh BI2 mắc vào dòng điện thứ tự không Footer Page 99 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Header Page 100 of 133 - 99 - GVHD: ThS Hồ Quang Thịnh Hình 6.8 Bảo vệ chạm đất kết hợp với bảo vệ NM nhiều pha KẾT LUẬN Chế độ nối đất trung tính hệ thống điện nói chung, lưới điện trung áp phân phối nói riêng phong phú, đa dạng, điều thấy rõ việc áp dụng chế độ nối đất trung tính khác Quốc gia giới Mỗi loại chế độ nối đất trung tính có ưu, nhược điểm riêng loại chế độ có ưu rõ rệ t Vì vậy, việc lựa ch ọn chế độ nối đất trung tính thích hợp cho lưới trung áp phân phối vấn đề khó khăn, phức tạp đòi hỏi cần phải có nghiên cứu, tính toán toàn diện, kỹ tất mặt Trong lưới trung áp phân phối có hai phương thức phân phối điện chủ yếu phương pháp phân phối pha dây (3W) pha dây (4W) Mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm riêng Ở Việt Nam theo định số 1867 NL/KHKT cho phép áp dụng hai loại phương pháp phân phối cho lưới trung áp 22kV Footer Page 100 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thịnh Header Page 101 of 133 - 100 - GVHD: ThS Hồ Quang Do lịch sử phát triển nên lưới điện trung áp phân phối nước ta có nhiều cấp điện áp: kV, 10kV, 15kV, 22kV, 35kV phương thức nối đất khác Nhìn chung, hệ thống điện xây dựng vận hành lâu với phương thức nối đất lựa chọn, nên chủ yếu tập trung vào nghiên cứu, cải tiến để phát huy ưu điểm hạn chế nhược điểm phương thức nối đất ch ọn thay đổi phức tạp tốn Để đảm bảo an toàn cho người , thiết bị trình vận hành phương thức nối đất: - Lưới trung áp phân phối có trung tính trực tiếp nối đất: để đảm bảo an toàn cho người thiết bị yêu cầu bảo vệ rơle làm việc nhanh, tin cậy, chọn lọc - Lưới trung áp phân phối có trung tính nối đất qua tổng trở: vấn đề an toàn cho người thiết bị thuận lợi , cần phải tính toán để lựa chọn giá trị tổng trở nối đất thích hợp - Lưới trung áp phân phối có trung tính cách đất nối đất: để đảm bảo an toàn cho người thiết bị cần phải tính toán dòng điện dung chạm đất, vượt giá trị cho phép theo Quy phạm QLKT cần có biện pháp xử lý điểm trung tính; vận hành cần cắt nhanh XT bị chạm đất, lắp đặt thiết bị bảo vệ để cắt nhanh XT chạm đất có dòng điện chạm đất lớn Footer Page 101 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thịnh Header Page 102 of 133 - 101 - GVHD: ThS Hồ Quang TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Bách (2004), Lưới Điện Hệ Thống Điện (Tập I, Tập II), Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Ngô Minh Khoa (2009), Giáo trình An toàn Điện, Khoa Kỹ Thuật Công Nghệ, Trường Đại h ọc Quy Nhơn Lã Văn Út (2007), Ngắn mạch Hệ thống Điện, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Bùi Ngọc Thư (2007), Mạng Cung Cấp Phân Phối Điện, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Trần Đình Long , Trần Đình Chân, Nguyễn Hồng Thái (1993), Bảo vệ Rơle Hệ thống Điện, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Đặng Ngọc Dinh , Trần Bách, Ngô Công Quang, Trịnh Hùng Thái (1982), Hệ Thống Điện (Tập I, Tập II) , Nhà Xuất Bản Đại học Trung học Chuyên nghiệp, Hà Nội Nguyễn Công Hiền, Đặng Ngọc Dinh, Nguyễn Hữu Khái, Phan Đăng Khải, Nguyễn Thánh (1984), Giáo trình cung cấp điện, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Footer Page 102 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào Lớp ĐKT_K30 ... thống Chế độ nối đất t rung tính lưới điện trung áp phân phối phân làm hai nhóm trung tính cách đất trung tính nối đất Hiện nay, lưới điện trung áp phân phối sử dụng hai chế độ nối đất trung tính: ... đất trung tính: - Lưới điện trung áp phân phối cấp điện áp 6kV, 10kV, 35kV có chế độ trung tính cách đất - Lưới điện trung áp phân phối cấp điện áp 15kV, 22kV có chế độ trung tính nối đất trực... lưới điện trung áp ảnh hưởng tới việc bảo vệ an toàn lưới trung áp, áp dụng vào để tính toán cho lưới điện trung áp phân phối khu vực tỉnh Bình Định Footer Page 10 of 133 SVTH: Nguyễn Quang Tào