Tính toán chỉnh định bảo vệ rơle

TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế, nhu cầu điện tăng lên không ngừng đòi hỏi ngày cao số lượng chất lượng điện năng.Để đáp ứng với thách thức hệ thống điện Việt Nam không ngừng phát triển thành tựu khoa học công nghệ đại ngành điện được đưa vào ứng dụng Hệ thống điện bao gồm nhiều phần tử khác từ máy phát điện, máy biến áp truyền tải, máy biến áp phân phối, đường dây, động Tuy nhiên hư hỏng tượng không bình thường xảy lúc hệ thống điện, không phát kịp thời khắc phục cố làm cho HTĐ ổn định, chí tan rã ảnh hưởng nghiêm cho đời sống nhân dân, kinh tế quốc dân cần nhanh chóng phát cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống để ngăn chặn hạn chế thấp tác hại hệ thống.Một thiết bị bảo vệ làm nhiệm vụ Rơle Đồ án môn học bảo vệ rơle hệ thống điện cung cấp cho chúng em nhìn tổng quan Rơle thiết bị bảo vệ hệ thống điện trước kích động để HTĐ làm việc an toàn, phát triển liên tục bền vững Nội dung đồ án bao gồm: Phần I: Lý thuyết Nhiệm vụ, yêu cầu bảo vệ rơle Các nguyên lí bảo vệ học Phần II: Tính toán chỉnh định bảo vệ rơle Tính toán chọn máy biến dòng điện BI sơ đồ bảo vệ Tính toán dòng điện ngắn mạch Tính toán thong số bảo vệ bảo vệ dòng cắt nhanh, dòng cực đại dòng thứ tự không Xác định vùng bảo vệ bảo vệ cắt nhanh kiểm tra độ nhạy bảo vệ Trong trình thực đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy ,cô giáo môn khoa Hệ thống, đặc biệt thầy giáo Vũ Thị Anh Thơđã giúp em hoàn thành đồ án Mong nhận góp ý từ thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle A Phần Lý Thuyết: CHƯƠNG I:NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE Nhiệm vụ bảo vệ rơle Trong HTĐ không tránh khỏi hư hỏng tình trạng làm việc không bình thường phần tử HTĐ Nguyên nhân xảy dạng hư hỏng hay cố đa dạng: - Do thiên nhiên: Động đất, núi lửa,lũ lụt, dông bão… - Do người: Sai sót trình tính toán thiết kế, vận hành, bảo dưỡng… - Do ngẫu nhiên: Già cỗi cách điện, thiết bị cũ, hư hỏng ngẫu nhiên, tình trạng làm việc bất thường hệ thống… Các cố nguy hiểm xảy HTĐ thường dạng ngắn mạch Khi ngắn mạch dòng điện tăng cao chỗ cố phần tử từ nguồn đến điểm ngắn mạch gây tác dụng nhiệt nguy hiểm cho phần tử mà chạy qua Hồ quang chỗ cố tồn lâu đốt cháy thiết bị, gây hỏa hoạn.Ngắn mạch làm điện áp chỗ cố khu vực lưới điện lân cận giảm thấp, ảnh hưởng tới làm việc bình thường hộ tiêu thụ điện Trường hợp nguy hiểm dẫn đến ổn định tan rã hệ thống Ngoài ngắn mạch hệ thống điện có tình trạng làm việc không bình thường, phổ biến tượng tải, dòng điện tải tăng làm tăng nhiệt độ phần tử dẫn điện gây già cỗi cách điện làm giảm tuổi thọ thiết bị bị phá hỏng dẫn đến cố nguy hiểm ngắn mạch Để đảm bảo làm việc liên tục phần tử không hư hỏng hệ thống điện cần có thiết bị ghi nhận phát sinh hư hỏng với thời gian bé nhất, phát phần tử bị hư hỏng cắt phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống điện Thiết bị tự động dùng phổ biến để bảo vệ hệ thống điện Rơle Ngày nay, khái niệm Rơle thường dùng để tổ hợp thiết bị nhóm chức bảo vệ tự động hoá hệ thống điện thoả mãn yêu cầu kỹ thuật đề nhiệm vụ bảo vệ cho phần tử cụ thể toàn hệ thống điện Thiết bị bảo vệ thực nhờ Rơle gọi thiết bị bảo vệ Rơle Như nhiệm vụ thiết bị bảo vệ Rơle tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện Ngoài thiết bị bảo vệ Rơle ghi nhận phát tình trạng làm việc không bình thường phần tử hệ thống điện, tuỳ mức độ mà bảo vệ Rơle tác động báo tín hiệu cắt máy cắt Những thiết bị bảo vệ Rơle phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường thực tác động sau thời gian trì định (không cần phải có tính tác động nhanh thiết bị bảo vệ Rơle chống hư hỏng) Các yêu cầu bảo vệ rơle Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle Để thực chức nhiệm vụ rơle HTĐ rơle phải đảm bảo yêu cầu sau: a, Tin cậy Là tính đảm bảo cho thiết bị làm việc chắn Phân loại: + Độ tin cậy tác động: đảm bảo cho bảo vệ làm việc + Độ tin cậy không tác động: đảm bảo cho bảo vệ không làm việc sai (không tác động nhầm bảo vệ không thuộc phạm vi hoạt động nó) b, Chọn lọc Là tính bảo vệ phát loại trừ phần tử bị cố khỏi HTĐ Phân loại:  Chọn lọc tuyệt đối: Các bảo vệ làm nhiệm vụ cho phần tử bảo vệ  Chọn lọc tương đối: Các bảo vệ làm nhiệm vụ bảo vệ làm nhiệm vụ dự phòng cho phần tử lân cận Để thực nhiệm vụ thời gian bảo vệ phải phối hợp với c, Tác động nhanh Phát loại trừ nhanh cố hệ thống nhanh tốt, kết hợp với yêu cầu chọn lọc đòi hỏi thiết phải sử dụng hệ thống bảo vệ làm việc tin cậy đắt tiền Rơle gọi tác động nhanh tRL ≤ 50 ms, rơle thông thường từ 60 ÷ 100 ms d, Độ nhạy Đặc trưng cho khả cảm nhận cố hệ thống bảo vệ: Đại lượng vật lý qua bảo vệ bị cố Kn= Đại lượng đặt Bảo vệ dự phòng có Kn = 1,2 ÷ 1,5, bảo vệ thường có Kn = 1,5 ÷ Độ nhạy hệ thống bảo vệ phụ thuộc vào yếu tố sau: - Cấu hình hệ thống - Dạng ngắn mạch trị số dòng điện ngắn mạch - Loại bảo vệ - Đặc tính làm việc bảo vệ e, Kinh tế - Đối phần tử điện áp cao siêu cao áp chi phí cho hệ thống bảo vệ rơle chiếm khoảng ÷ 2% tổng giá trị công trình giá tiền không định đến việc lựa chọn chủng loại rơle bảo vệ hệ thống đảm bảo bốn yêu cầu kĩ thuật - Đối với lưới phân phối phần tử nhiều ,hơn yêu cầu hệ thống bảo vệ thường không cao thiết bị bảo vệ cao áp siêu cao áp thiết kế ta phải cân nhắc chi phí kinh tế cho vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật có chi phí nhỏ Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle CHƯƠNG II:NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ RƠLE ĐÃ HỌC 2.1 Nguyên lý dòng điện Nguyên tắc tác động: Nguyên lý dòng điện loại bảo vệ tác động dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giá trị dòng điện lâu dài cho phép Quá dòng điện ngắn mạch tải Theo phương pháp đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ dòng chia làm hai loại: - Bảo vệ dòng cực đại – kí hiệu 51,51N I> , I0> - Bảo vệ dòng cắt nhanh – kí hiệu 50, 50N I>>, I0>>  Bảo vệ dòng cực đại: D2 I> D1 I> t2 t1 D3 a) I> t 2' I IN I kd IV I lvmax KV Ilvmax t2 t ta tb b) Hình: Bảo vệ dòng cực đại (a- sơ đồ nguyên lý; b- chọn dòng điện khởi động) +) Dòng điện khởi động rơle dòng có thời gian chọn theo Ilvmax qua phần tử bảo vệ: I kd  kat kmm I lv max ktv Trong đó: - kat : hệ số an toàn , thường lấy kat = 1,1 ÷ 1,2 - kmm : hệ số mở máy, thường lấy kmm = ÷ - Ktv : hệ số trở về, thường lấy kv = 0,85 ÷ 0,9 với rơle điện cơ, ktv =1 rơle số Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle - Ilvmax : dòng điện cực đại đường dây bảo vệ Nếu xét đến hệ số sơ đồ hệ số máy biến dòng điện TI dòng điện khởi động rơle bằng: I kdR  kat kmm ksd I lv max ni ktv +) Thời gian bảo vệ chọn theo nguyên tắc cấp, thời gian hai bảo vệ kề chọn lớn lượng Δt Có thể chọn thời gian theo nguyên tắc độc lập phụ thuộc  Bảo vệ dòng cắt nhanh D1 D2 I>> I>> a) I max I kd I Nng.max L CN L LCNmax b) Hình: bảo vệ dòng cắt nhanh ( a- sơ đồ nguyên lý;b- cách chọn dòng điện khởi động) +) Dòng điện khởi động dòng cắt nhanh : I kd  kat I Nng max Trong đó: - kat : hệ số an toàn, thường lấy 1,2 ÷ 1,3 - INngmax : dòng ngắn mạch lớn thường tính theo ngắn mạch ba pha trực tiếp điểm N với chế độ làm việc cực đại hệ thống +) Bảo vệ dòng cắt nhanh làm việc tức thời với thời gian bé 0,1s 2.2 Bảo vệ dòng điện có định hướng công suất Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle Nguyên tắc tác động:là loại bảo vệ làm việc theo trị số dòng điện qua chỗ đặt bảo vệ góc lệch pha dòng điện với điện áp góp trạm có đặt bảo vệ Bảo vệ tác động dòng điện vượt giá trị định mức ( giá trị khởi động) pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch đường dây bảo vệ ( công suất ngắn mạch qua bảo vệ từ góp qua đường dây) Về mặt chất: bảo vệ dòng điện có định hướng công suất kết hợp bảo vệ dòng cộng thêm phận làm việc theo góc lệch pha dòng điện điện áp B N1 N2 N1 I'N A N2 I'N I''N I''N b) C a) I''N I'N A N1 B N2 C D c) Hình: bảo vệ dòng có hướng (a – mạch vòng; b- đường dây song song; c- đường dây có hai nguồn cung cấp) Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle Đường độ nhạy cực đại TU U I = I''N φ I φkđ TI I> I W Vùng khởi động 180 & Vùng không làm việc t I = I''N a) b) Hình: Bảo vệ dòng có hướng a – Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dòng; b – Đặc tính pha định hướng công suất Dòng khởi động thời gian làm việc chọn tương tự bảo vệ dòng cực đại N1 D1 t D3 N3 t1  t3  t5  t t5 t N2 D2 t t t A B L (a) (b) Bảo vệ dòng điện có hướng đường dây mạch song song (a) Cách chọn thời gian làm việc bảo vệ ( b ) Với sơ đồ trên, sử dụng bảo vệ dòng điện thông thường thời gian làm việc bảo vệ chọn sau : t2 = t4 = t5 + Δt t1 = t3 = t2 + Δt Δt = ( 0,3 ÷ 0,5 ) Khi bảo vệ có trang bị phân định hướng công suất từ góp vào đường dây không cần phối hợp thời gian tác động BV5, ngắn mạch D3< N3, bảo vệ không làm việc Trong trường hợp bảo vệ phối hợp thời gian trực tiếp với BVS Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle Vì thời gian làm việc bảo vệ giảm thời gian t2 t4 chọn bé tùy ý Cách chọn thời gian làm việc bảo vệ thể hình vẽ sau : tb  1s tc  1, 5s tb  1s tc  1, 5s t ta  2,5s tb  s t tc  1, 5s tb  1s t5  0, 5s tb  1s tc  1,5s t t6  s t4  tc  1,5s tb  1s t2  0, 5s Phối hợp đặc tuyến thời gian bảo vệ dòng điện có hướng lưới điện có hai nguồn cung cấp Phạm vi ứng dụng : bảo vệ dòng điện có hướng sử dụng mạng kín có nguồn cung cấp, mạng hở có nguồn cung cấp, mạng phức tạp mạng kín có nguồn cung cấp trở nên mạng vòng có nguồn cung cấp cho đường chéo không qua nguồn dùng bảo vệ Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle 2.3 Bảo vệ khoảng cách Nguyên tắc tác động: Dùng để phát cố hệ thống tải điện máy phát điện đồng thiếu (mất) kích thích Làm việc dựa tổng trở đo chỗ cố Ta xét trường hợp bảo vệ khoảng cách đặt đường dây hình vẽ 1.5: - Trong chế độ bình thường: Tổng trở đo chổ bảo vệ tỉ số điện áp chỗ đặt bảo vệ dòng điện phụ tải ZR  U R IR Tổng trở đường dây AB: ZAB = RAB + j XAB - Khi có ngắn mạch trực tiếp điểm N đường dây tổng trở đo chỗ cố: ZAN = RAN +j XAN Trị số tổng trở đọ giảm đột ngột so với trường hợp bình thường độ nghiêng vectơ tổng trở không đổi jX ZAB=RAB+jXAB (a) A   ZA  UA  IA N BI (b) B ~ U  I Z A  Rqđ Z<  I A max BU φ> N’ R ZAN=RAN+jXAN φ< Z’AN=ZAN+Rqđ jX IA Max = const jX B XAB UA  B (c) ZAB Rqđ ZAN Vùng khởi động phận khoảng ZAB (d) cách ZKđ Z’AN φ’N φR φR R RAB A Rqđ A’ Vùng tổng trở phụ tải R Hình: Nguyên lý đo tổng trở a) Sơ đồ lưới điện, b) vùng biến thiên tổng trở phụ tải; c) đo tổng trở, d) đặc tính khởi động phận khoảng cách Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle Đối với bảo vệ khoảng cách có thời gian làm việc nhỏ ( không thời gian) để tránh trường hợp rơle tác động nhầm có ngắn mạch đầu cực phần tử tiếp theo, tổng trở khởi động phần khoảng cách phải chọn bé tổng trở đường dây Zkđ = k ZD Hệ số k thường chọn khoảng 0,8 ÷ 0,85 Nguyên lý đo tổng trở thường sử dụng kết hợp với nguyên lý khác nguyên lý dòng điện, điện áp, thiếu điện áp để thực bảo vệ đa chức đại Thường dùng để bảo vệ lưới điện phức tạp nhiều nguồn với hình dạng 2.4 Nguyên lý 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 1.6) I   I T1 I T2      I T1 I T1  I R   I  IT1  IT2   I T2 I T2 Hình: 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 Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 10 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle X1  X  X1HT  X B  0,035  0,125  0,16   X  X 0HT  X B  0,049  0,125  0,174   Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3): I (3) N1  E HT   6, 25 X1 0,16  Trong hệ đơn vị có tên: I(3)kA  I(3) N1 N1 Scb 3.U cb 63  9,884 kA 3.23  6, 25  Ngắn mạch pha với N(2) : Dòng ngắn mạch thứ tự thuận : Dòng ngắn mạch pha cố E HT I(2)   5, 4127 N1 = x1 +X 2 0,16  0,16 Đơn vị có tên : Scb 63 =5,4127 =8,5598kA 3.U cb 3.23  Ngắn mạch pha chạm đất N(1): Ta có: X   X 2  X 0  0,16  0,174  0,334 Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: (2) I(2)kA N1 =I N Xtđ N1 EHT Với: X td  X1  X Δ  0,16  0,334  0,494  (1) (1) Lại có: I1N1  I(1) 2N1  I 0N1  E HT   2, 0243 X td 0,494 Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: Scb 63  3.2,0243  9, 6039 kA 3.U cb 3.23 (1) I(1)kA  m(1) I1N1 N1 Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên là: 63  9, 6039 kA 3.23 (1) I(1)kA 0N1  3.I 0N1.I cb  3.2,0243  Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1): Ta có: X Δ  X2 X2   X   X0 m (1,1)     X2 (X 0,16.0,174  0,083 0,16  0,174   X  X0  )   0,16.0,174  1, (0,16  0,174) Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 16 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle Xtđ N1 EHT Với: X td  X  X   0,16  0, 083  0, 243  (1,1) (1,1) Lại có: I1N1  I(1,1) 2N1  I 0N1  E HT   4,1152 X td 0,243 Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: (1,1) I (1,1)kA  m (1,1) I1N1 I cb  1,5.4,1152 N1 63  9, 7619 kA 3.23 Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên: I(1,1)kA  3.I(1,1) 0N1 0N1 I cb X2 X2    X0  3.4,1152  63 0,16  9,3527 kA 3.23 0,16  0,174 Khi ngắn mạch điểm N1 dòng qua BI b Ngắn mạch điểm N2: Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không: X1Σ EHT XHT X2Σ N2 N2 N1 Ta có: X1  X  X1HT  X B  X1D11  0,035  0,125  0,0882  0,2482   X  X 0HT  X B  X 0D11  0,049  0,125  0,2645  0,4385   Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3): I (3) N1  E HT   4, 0290 X1 0,2482  Trong hệ đơn vị có tên: I(3)kA  I(3) N1 N1 Scb  4, 0290 3.U cb 63  6,3716 kA 3.23  Ngắn mạch pha chạm đất N(1): Ta có: X Δ  X  X  0, 2482  0, 4385  0, 6867   Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N2 EHT Với: X td  X1   X Δ  0, 2482  0, 6867  0,9349 (1) (1) Lại có: I1N1  I(1) 2N1  I 0N1  E HT   1, 0696 X td 0,9349 Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 17 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle Scb 63  3.1,0696  5, 0745 kA 3.U cb 3.23 (1) I(1)kA  m(1) I1N1 N1 Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên là: 63  5,0745 kA 3.23 (1) I(1)kA 0N1  3.I 0N1.I cb  3.1,0696  Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1): Ta có: X Δ  X2 X2   X   X0 m (1,1)     X2 (X 0,2482.0,4385  0,1585 0,2482  0,4385 X     X0  )   0,2482.0,4385  1,5191 (0,2482  0,4385) Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N2 EHT Với: X td  X1   X Δ  0, 2482  0,1585  0, 4067 (1,1) (1,1) (1,1) Lại có: I1N1  I2N1  I0N1  E HT   2, 4588 X td 0, 4067 Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: (1,1) I (1,1)kA  m (1,1) I1N1 I cb  1,5191.2, 4588 N1 63  5,9070 kA 3.23 Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên: I(1,1)kA  3.I (1,1) 0N1 0N1 I cb X2 X2    X0 N3: X1∑=X2∑=XHT+XB+2.X1D11  3.2, 4588  63 0, 2482  4, 2163 kA 3.23 0, 2482  0, 4385 X0∑=X0HT+XB+2.X0D11 N4: X1∑=X2∑=XHT+XB+3.X1D11 X0∑=X0HT+XB+3.X0D11 N5: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11 N6: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+1.X1D21 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+1.X0D21 N7: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+2.X1D21 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+2.X0D21 N8: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+3.X1D21 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+3.X0D21 N9: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+4.X1D21 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+4.X0D21 Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 18 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle c Tính toán tương tự với điểm ngắn mạch lại ta có bảng tổng kết sau: max I ON I max N 9.8840 8.5598 9.6039 9.7506 9.6039 9.3392 9.6039 9.8840 0.4385 6.3716 5.5180 5.0747 5.9070 5.0747 4.2164 5.0747 6.3716 0.3364 0.7030 4.7011 4.0712 3.4484 4.2928 3.4484 2.7229 3.4484 4.7011 N4 0.4246 0.9675 3.7245 3.2255 2.6115 3.3786 2.6115 2.0106 2.6115 3.7245 N5 0.5128 1.2320 3.0839 2.6708 2.1015 2.7871 2.1015 1.5938 2.1015 3.0839 N6 0.6405 1.6152 2.4691 2.1383 1.6381 2.2244 1.6381 1.2256 1.6381 2.4691 N7 0.7682 1.9984 2.0586 1.7828 1.3422 1.8510 1.3422 0.9957 1.3422 2.0586 N8 0.8959 2.3816 1.7652 1.5287 1.1368 1.5851 1.1368 0.8384 1.1368 1.7652 N9 1.0236 2.7648 1.5450 1.3380 0.9859 1.3861 0.9859 0.7240 0.9859 1.5450 X 1Σ X 0Σ N1 0.1600 0.1740 N2 0.2482 N3 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 Đồ thị dòng điện ngắn mạch chế độ phụ tải cực đại: 12.0000 10.0000 8.0000 6.0000 IonMax InMax 4.0000 2.0000 0.0000 N1 N2 N3 Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 N4 N5 N6 N7 N8 N9 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 19 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle 2.3 Tính dòng ngắn mạch mạng điện chế độ phụ tải cực tiểu: Ta có sơ đồ thay thứ tự thuận, nghịch không: XD11 XB XHT XD12 XD13 XD14 XD21 XD22 XD23 XD24 S2 N1 N2 N3 N4 N5 S1 N6 N7 N8 N9 a Ngắn mạch điểm N1: Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không: XHT XHT XB N1 EHT XHT XB XB N1 N1 Ta có: X1  X  X1HT  X B  0,0394  0,125  0,1644   X  X 0HT  X B  0,0552  0,125  0,1802   Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3): I(3) N1  E HT   6, 0827 X1 0,1644  Trong hệ đơn vị có tên: I(3)kA  I(3) N1 N1 Scb 63  6, 0827  9, 6194 kA 3.U cb 3.23  Ngắn mạch pha với N(2) : Dòng ngắn mạch thứ tự thuận : Dòng ngắn mạch pha cố E HT I(2)   5, 2678 N1 = X1 +X 2 0,1644  0,1644 Đơn vị có tên : Scb 63 =5,2678 =8,3307 kA 3.U cb 3.23  Ngắn mạch pha chạm đất N(1): Ta có: X Δ  X  X  0,1644  0,1802  0, 3446   (2) I(2)kA N1 =I N Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N1 EHT Với: X td  X1  X Δ  0,1644  0,3446  0,5090  Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 20 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle (1) (1) Lại có: I1N1  I(1) 2N1  I 0N1  E HT   1,9646 X td 0,5090 Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: Scb 63  3.1,9646  9,3207 kA 3.U cb 3.23 (1) I(1)kA  m(1) I1N1 N1 Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên là: 63  9,3207 kA 3.23 (1) I(1)kA 0N1  3.I 0N1.I cb  3.1,9646  Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1): Ta có: X Δ  X2 X2   X   X0 m (1,1)     X2 (X 0,1644.0,1802  0, 0869 0,1644  0,1802 X     X0  )   0,1644.0,1802  1, 4978 (0,1644  0,1802) Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N1 EHT Với: X td  X1  X Δ  0,1644  0, 0869  0, 2513  (1,1) (1,1) Lại có: I1N1  I(1,1) 2N1  I 0N1  E HT   3,9793 X td 0, 2513 Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: (1,1) I (1,1)kA  m (1,1) I1N1 I cb  1, 4987.3,9793 N1 63  9, 4313 kA 3.23 Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên: I(1,1)kA  3.I(1,1) 0N1 0N1 I cb X2 X2    X0  3.3,9793  63 0,1644  9, 0067 kA 3.23 0,1644  0,1802 Khi ngắn mạch điểm N1 dòng qua BI b Ngắn mạch điểm N2: Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không: X1Σ EHT N2 XHT X2Σ N2 N1 Ta có: X1  X  X1HT  X B  X1D11  0,0394  0,125  0,0882  0,2526   X  X 0HT  X B  X 0D11  0,0552  0,125  0,2645  0,4447   Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3): Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 21 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle I (3) N1  E HT   3,9588 X1 0,2526  Trong hệ đơn vị có tên: I(3)kA  I(3) N1 N1 Scb 63  3,9588  6, 2606 kA 3.U cb 3.23  Ngắn mạch pha chạm đất N(1): Ta có: X Δ  X  X  0, 2526  0, 4447  0, 6973   Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N2 EHT Với: X td  X1  X Δ  0, 2526  0, 6973  0,9499  (1) (1) Lại có: I1N1  I(1) 2N1  I 0N1  E HT   1, 0527 X td 0,9499 Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: Scb 63  3.1, 0527  4,9943 kA 3.U cb 3.23 (1) I(1)kA  m(1) I1N1 N1 Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên là: 63  4,9943 kA 3.23 (1) I(1)kA 0N1  3.I 0N1.I cb  3.1,0527  Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1): Ta có: X Δ  X2 X2   X   X0 m (1,1)     X2 (X 0, 2526.0, 4447  0,1611 0, 2526  0, 4447 X     X0  )   0, 2526.0, 4447  1, 5189 (0, 2526  0, 4447) Sơ đồ phức hợp rút gọn sau: Xtđ N2 EHT Với: X td  X1  X Δ  0, 2526  0,1611  0, 4137  (1,1) (1,1) Lại có: I1N1  I(1,1) 2N1  I 0N1  E HT   2, 4172 X td 0, 4137 Dòng ngắn mạch siêu độ hệ đơn vị có tên là: (1,1) I (1,1)kA  m (1,1) I1N1 I cb  1,5198.2, 4172 N1 63  5,8097 kA 3.23 Dòng điện thứ tự không hệ đơn vị có tên: I(1,1)kA  3.I (1,1) 0N1 0N1 I cb X2 X2    X0 Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2  3.2,4127  63 0, 2526  4,1466 kA 3.23 0, 2526  0, 4447 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 22 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle N3: X1∑=X2∑=XHT+XB+2.X1D11 X0∑=X0HT+XB+2.X0D11 N4: X1∑=X2∑=XHT+XB+3.X1D11 X0∑=X0HT+XB+3.X0D11 N5: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11 N6: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+1.X1D21 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+1.X0D21 N7: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+2.X1D21 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+2.X0D21 N8: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+3.X1D21 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+3.X0D21 N9: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+4.X1D21 X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+4.X0D21 c Tính toán tương tự với điểm ngắn mạch lại ta có bảng sau: X 1Σ I (3)kA N X 0Σ I (2)kA N I (1)kA N I (1,1)kA N I (1)kA 0N I (1,1)kA 0N I ON I N N1 0.1644 0.1802 9.6195 8.3307 9.3209 9.4780 9.3209 9.0402 9.0402 8.3307 N2 0.2526 0.4447 6.2606 5.4219 4.9945 5.8062 4.9945 4.1544 4.1544 4.9945 N3 0.3408 0.7092 4.6404 4.0187 3.4112 4.2389 3.4112 2.6969 2.6969 3.4112 N4 0.4290 0.9737 3.6863 3.1925 2.5901 3.3449 2.5901 1.9964 1.9964 2.5901 N5 0.5172 1.2382 3.0577 2.6480 2.0876 2.7641 2.0876 1.5848 1.5848 2.0876 N6 0.6449 1.6214 2.4522 2.1237 1.6297 2.2096 1.6297 1.2203 1.2203 1.6297 N7 0.7726 2.0046 2.0469 1.7727 1.3365 1.8408 1.3365 0.9922 0.9922 1.3365 N8 0.9003 2.3878 1.7566 1.5212 1.1327 1.5776 1.1327 0.8359 0.8359 1.1327 N9 1.0280 2.7710 1.5384 1.3323 0.9829 1.3803 0.9829 0.7221 0.7221 0.9829 Đồ thị dòng điện ngắn mạch chế độ phụ tải cực tiểu: Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 23 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle 10.0000 9.0000 8.0000 7.0000 6.0000 5.0000 IonMin 4.0000 InMin 3.0000 2.0000 1.0000 0.0000 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ ĐƯỜNG 3.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh (50): Dòng điện khởi động xác định theo công thức sau: I kd  k at I Nngmax Trong đó: kat - hệ số an toàn, lấy kat = 1,2 INngmax - dòng ngắn mạch cực đại Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L2 là: I50 kd  k at I N9ngmax  1,2.1,5450  1,854kA Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L1 là: I50 kd  k at I N5ngmax  1,2.3,0839  3, 7007 kA 3.2 Bảo vệ dòng thứ tự không cắt nhanh (50N): Dòng khởi động chọn theo công thức sau: I 50N kd  k at 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 L2 là: I50N kd  k at I 0N9ngmax  1,2.0,9859  1,1831 kA Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L1 là: I50N kd  k at I 0N5ngmax  1,2.2,1015  2,5218 kA 3.3 Bảo vệ dòng có thời gian (51): Dòng bảo vệ dòng có thời gian lựa chọn theo công thức sau: Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 24 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle I kd  k at k mm I lvmax k tv Trong đó: kat - hệ số an toàn, kat = 1,2 kmm - hệ số mở máy phụ tải động có dòng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ, kmm = 1,8 ktv - hệ số trở về, ktv =0,95 Ilvmax - dòng điện làm việc lớn đường dây L1, L2 Dòng khởi động cho bảo vệ dòng có thời gian đoạn đường dây L1 là: I51 kd1  1,2.1,8 725,867  1650,392 A  1, 650 kA 0,95 Dòng khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh đoạn đường dây L2 là: I51 kd2  1,2.1,8 345,793  786, 224 A  0,786 kA 0,95  Chọn thời gian làm việc bảo vệ: Đặc tính thời gian bảo vệ: t 0,14 I TP , s với I *  I kd I 1 0,02 * 3.3.1 Chế độ phụ tải cực đại:  Đường dây L2: Xét điểm ngắn mạch N9: IN9 = 1,5450 kA I*  I N9 1,5450   1,9656 I51 0,786 kd2 t 92  t pt2  Δt  0,5  0,5  s Tp2  I*0,02  1,96560,02  t   0,0972s 0,14 0,14 Xét điểm ngắn mạch N8: IN8 = 1,7652 kA I N8 1, 7652   2, 2458 I51 0,786 kd2 0,14 t 82  0,0972  0,8342 s 2, 24580,02  I*  Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch lại đường dây L2 ta có bảng: N5 N6 N7 N8 N9 INmax, kA 3,0839 2,4691 2,0586 1,7652 2,1928 t2, s 0,4910 0,5876 0,6999 0,8342  Đường dây L1: Thời gian bảo vệ làm việc điểm N5 đường dây L1 là: t 15  max{t 52 , t pt1 }  Δt Xét điểm ngắn mạch N5: IN5 = 3,0839 kA I*  t pt1 I N5 3, 0839   1,869 I51 1, 65 kd1  0,5 s t15  max0{0,4910;0,5}  0,5  1s Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 25 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle Tp1  I*0,02  1,8690,02  t1   0,09 s 0,14 0,14 Xét điểm ngắn mạch N4: IN4= 3,7245kA I N4 3, 7245   2, 2573 I51 1, 65 kd1 0,14 t14  0,09  0, 7675 s 2, 25730,02  I*  Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch lại đường dây L1 ta có bảng: N1 N2 N3 N4 N5 INmax, kA 9,8840 6,3716 4,7011 3,7245 3,0839 t1, s 0,3457 0,4600 0,5954 0,7675 Đồ thị đường đặc tính thời gian MAX tBV1 tBV2 1 0.8342 0.7675 0.6999 0.5954 0.5876 0.491 0.46 0.3457 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 3.3.2 Chế độ phụ tải cực tiểu:  Đường dây L2: Xét điểm ngắn mạch N9: IN9 = 0,9829 kA I*  I N9 0,9829   1, 2505 I51 0, 786 kd2 t 92  t pt2  Δt  0,5  0,5  1( s ) Tp2  I*0,02  51, 25050,02  t   0,032 s 0,14 0,14 Xét điểm ngắn mạch N8: IN8 = 1,1327 kA I N8 1,1327   1, 4411 I51 0, 786 kd2 0,14 t 82  0,032  0, 6108 s 1, 44110,02  I*  Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch lại đường dây L2 ta có bảng: N5 N6 N7 N8 N9 INmin, kA 2,0876 1,6297 1,3365 1,1327 1,1237 t2, s 0,2271 0,3049 0,4197 0,6108 26 Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle  Đường dây L1: Thời gian bảo vệ làm việc điểm N5 đường dây L1 là: t 15  max{t 52 , t pt1 }  Δt Xét điểm ngắn mạch N5: IN5 = 2,0876 kA I*  t pt1 I N5 2,0876   1, 2652 I51 1, 65 kd1  0,5( s) t15  max0{0,2271;0,5}  0,5  s Tp1  I*0,02  1, 26520,02  t   0,0337 s 0,14 0,14 Xét điểm ngắn mạch N4: IN4 = 2,5901 kA I N4 2,5901   1,5698 I51 1,65 kd1 0,14 t14  0,0337  0,5208 s 1,56980,02  I*  Tính toán tương tự cho điểm ngắn mạch lại đường dây L1 ta có bảng: N1 N2 N3 N4 N5 INmin, kA 8,3307 4,9945 3,4112 2,5901 2,0876 t1, s 0,1433 0,2106 0,3224 0,5208 Đồ thị đặc tính thời gian MIN tBV1 tBV2 1 0.6108 0.5208 0.4197 0.3224 0.1433 N1 N2 0.2271 0.2106 N3 N4 N5 N6 0.3049 N7 N8 N9 3.4 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian (51N): Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng thứ tự thời gian lựa chọn theo công thức: I kd  k I ddBI Trong đó: k0 - hệ số chỉnh định, k=0,2 IddBI - dòng điện danh định BI Dòng khởi động cho bảo vệ dòng thứ tự thời gian đường dây L2: I51N kd2  0,2.400  80 A Dòng khởi động cho bảo vệ dòng thứ tự thời gian đường dây L1: 27 Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle I51N kd1  0,2.800  160 A  Đường đặc tính thời gian làm việc bảo vệ thứ tự không: Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian chọn lọc theo đặc tính độc lập: t 02  t pt2  Δt  0,5  0,5  s t 01  max t pt1 ;t 02   Δt  max 0,5;1  0,5   0,5  1,5 s CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ CẮT NHANH VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA BẢO CÁC BẢO VỆ 4.1 Xác định vùng bảo vệ bảo vệ dòng cắt nhanh: 4.1.1 Bảo vệ cắt nhanh dòng pha: a Chế độ max  Phương pháp giải tích: - Vùng bảo vệ xác định dựa vào cân dòng kích khởi động rơle với dòng ngắn mạch chế độ rơle với dòng ngắn mạch chế độ Ta có: X cb = U 2cb1 232 = =8,3968 Scb 63 Với bảo vệ 1: Max I kd1>> =I(3) N (l1>> )=  Icb =3,7007 Max X1ht +X B +(x l1>> )/X cb 63 =3,7007 Max 0,0350+0,1250+(0,423.l1>> )/8,3968 23 Max  l1>> = 5,3067 (km) Max Vậy vùng bảo vệ BV1 là: l1  5,3067( km) Với bảo vệ 2: Max Ikd2>> =I(3) N (l 2>> )=  Icb =1,854 Max X1ht +XB +X1D1 +(x 02 l2>> )/Xcb 63 =1,854 Max 0,035+0,125+0,3528+(0,429.l2>> )/8,3968 23  lMax 2>> =6,66 (km) Max Vậy vùng bảo vệ BV2là: l2  6, 66(km) b Chế độ  Phương pháp giải tích: Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 28 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle - Vùng bảo vệ xác định dựa vào cân dòng kích khởi động rơle với dòng ngắn mạch chế độ rơle với dòng ngắn mạch chế độ U cb1 232 Ta có: X cb = = =8,3968 Scb 63 Với bảo vệ 1: Min I kd1>>  I(1) N (l1>> )  m (1) Icb =3,7007 X1 +X 2 +X 0 Trong đó: Min X1Σ =X 2Σ =X1Hmin +X B +(x 0D1.lcn1 )/X cb Min  0, 0394  0,125  (0, 423.lMin cn1 ) / 8, 3968  0,1644  0, 0503.l cn1 Min X 0Σ =X 0Hmin +X B +(x 0D1.lcn1 )/X cb Min Min =0,0394+0,125+(1,2690.lcn1 )/8,3968 =0,1644+0,1511.lcn1 Như ta có: I cb =3,7007 X1 +X 2 +X 0  2.(0,1644  0, 0503.l Min cn1 )+0,1644+0,1511.l Min cn1 63 =3,7007 23 Min  l cn1 =3,134 km Min Vậy vùng bảo vệ BV1 là: l1>> =3,134 km Với bảo vệ 2: Min I kd2>>  I(1) N (l1>> )  m (1) I cb =1,854 X1 +X 2 +X 0 Trong đó: Min X1Σ =X 2Σ =X1Hmin +X B +X D1 +(x1D2 lcn2 )/X cb Min Min  0, 0394  0,125  0,3528  (0, 429.lcn2 ) / 8, 3968  0,5172  0, 0511.lcn2 Min X 0Σ =X 0Hmin +X B +X D1 +(x 0D2 lcn2 )/X cb Min Min =0,0394+0,125+1,058+(1,287.lcn2 )/8,3968 =1,2224+0,1533.lcn2 Như ta có: I cb =1,854 X1 +X 2 +X 0  l 2.(0, 5172  0, 0511.l Min cn2 Min cn2 )+1,2224+0,1533.l Min cn2 63 =1,854 23 =1,1826 km Max Vậy vùng bảo vệ BV2 là: lcn2  1,18(km) Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 29 TrườngĐại HọcĐiện LựcĐồán môn học Rơle 4.2 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ: Bảo vệ xác định theo công thức: I Nmin với điều kiện k N  1,5 I kd kN = Đối với bảo vệ đặt đường dây 1: I N5min 2, 0876   1, 265 I51 1, 65 kd1 I0N5min 1,5848 k 51N = =9,905 N1 = I51N 0,16 kd1 k 51 N1 = Đối với bảo vệ đặt đường dây 2: I N9min 0,9829 = =1,251 I51 0,786 kd2 I 0, 7221  0N9min   9, 026 51N I kd2 0, 08 k 51 N2 = k N512N Vậy bảo vệ dòng có thời gian không thoả mãn độ nhạy, dùng làm bảo vệ dự phòng => dùng bảo vệ khoảng cách thay Vậy bảo vệ dòng thứ tự thời gian đảm bảo độ nhạy Nguyễn Đình Thịnh - LớpĐ5H2 GVHD: TS VŨ THỊ ANH THƠ 30 ... 0,5   0,5  1,5 s CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ CẮT NHANH VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA BẢO CÁC BẢO VỆ 4.1 Xác định vùng bảo vệ bảo vệ dòng cắt nhanh: 4.1.1 Bảo vệ cắt nhanh dòng pha: a Chế độ max... hệ thống điện Thiết bị bảo vệ thực nhờ Rơle gọi thiết bị bảo vệ Rơle Như nhiệm vụ thiết bị bảo vệ Rơle tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện Ngoài thiết bị bảo vệ Rơle ghi nhận phát tình... loại bảo vệ tác động dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt giá trị dòng điện lâu dài cho phép Quá dòng điện ngắn mạch tải Theo phương pháp đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ dòng chia làm hai loại: - Bảo vệ