xác định vùng bảo vệ của bảo vệ cắt nhanh và kiểm tra độ nhạy của bảo các bảo vệ

Nhiệm vụ của bảo vệ Rơle: Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt những phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống, nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư

Trang 1

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2 Page 1

A Phần lý thuyết:

CHƯƠNG I : NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN

CỦA BẢO VỆ RƠ LE

1 Nhiệm vụ của bảo vệ Rơle:

Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt những phần tử

bị sự cố ra khỏi hệ thống, nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống, có thể ngăn chặn và hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự cố.Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống điện nào cần phải kể đến khả năng phát sinh các hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường đối với các phần tử trong

hệ thống điện đó.Nguyên nhân dẫn đến các hư hỏng, sự cố đối với phần tử trong hệ thống điện rất đa dạng:

- Do các hiện tượng thiên nhiên như biến đổi thời tiết, giông bão, động đất, lũ lụt

- Do con người:sai sót trong tính toán thiết kế,sai lầm trong công tác vận hành,thiếu sót trong bảo dướng thiết bị điện

- Do các yếu tố ngẫu nhiên khác:già cỗi cách điện,thiết bị quá cũ,những hư hỏng ngẫu nhiên,tình trạng làm việc bất thường của HTĐ

Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện nhằm ngăn chặn

và hạn chế những hậu quả nghiêm trọng của sự cố,khi ngắn mạch:

- Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm ngắn mạch có thể gây ra những tác động nhiệt và cơ nguy hiểm cho các phần tử nó chạy qua

- Hồ quang tại chỗ ngắn mạch nếu để lâu có thể đốt cháy thiết bị và gây hoả hoạn

- Ngắn mạch làm cho điện áp tại chỗ sự cố và khu vực lưới điện lân cận bị giảm thấp, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của các hộ dùng điện

- Nghiêm trọng nhất là gây mất ổn định và tan rã hoàn toàn HTĐ

Hậu quả của ngắn mạch là:

- Thụt thấp điện áp ở một phần lớn của hệ thống điện

- Phá huỷ các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện

- Phá huỷ các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ

- Làm mất tính ổn định của hệ thống điện

Ngoài các loại ngắn mạch,trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc không bình thường.Một trong những tình trạng làm việc không bình thường đó là quá tải,lúc đó dòng điện tải tăng,làm tăng nhiệt độ của các phần dẫn điện.Nếu tình trạng quá tải kéo dài,làm cho TBĐbị phát nóng qúa giới hạn cho phép,cách điện của chúng bị già cỗi và đôi khi bị phá hỏng dẫn đến các sự cố nguy hiểm như ngắn mạch.Chính vì vậy mà trong khi tính toán thiết kế và vận hành HTĐ,người ta cũng rất quan tâm đến các tình trạng làm việc không bình thường vì nó là nguyên nhân dẫn đến các sự cố nguy hiểm

Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thống điện cần

có những thiết bị ghi nhận và phát hiện sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện.Thiết bị

tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các HTĐ hiện đại là các Rơle Ngày nay, khái

Trang 2

niệm Rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm các chức năng bảo vệ và tự động hoá HTĐ,thoả mãn những yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với nhiệm

vụ bảo vệ cho từng phần tử cụ thể cũng như toàn bộ HTĐ.Thiết bị bảo vệ được thực hiện nhờ những Rơle được gọi là thiết bị bảo vệ Rơle

Như vậy nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ Rơle là ghi nhận và phát hiện sự cố,hư hỏng.Ngoài ra thiết bị bảo vệ Rơle còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện,nhanh chóng cách ly phần tử sự

cố ra khỏi HTĐ,hạn chế tới mức thấp nhất những hậu quả mà sự cố gây ra

2 Yêu cầu cơ bản đối với bảo vệRơle :

Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng như trên,các thiết bị bảo vệ phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau đây:độ tin cậy,tính chọn lọc,tính tác động nhanh,độ nhạy và tính kinh tế

a.Độ tin cậy:

Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng,chắc chắn.Cần phân biệt 2 khái niệm sau:

- Độ tin cậy khi tác động : (dependability) là mức độ chắc chắn rơle hoặc hệ thống rơle sẽ tác động đúng

- Độ tin cậy không tác động : (security)là mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơle

sẽ không làm việc sai

Nói cách khác độ tin cậy khi tác động là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy

ra trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ ,còn độ tin cậy không tác động

là khả năng tránh làm việc nhầm ở chế độ vận hành bình thường hoặc sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được quy định

Trên thực tế độ tin cậy tác động có thể kiểm tra tương đối dễ dàng bằng cách tính toán thực nghiệm,còn độ tin cậy không tác động rất khó kiểm tra vì tập hợp những trạng thái vận hành và tình huống bất thường có thể dẫn đến tác động sai của bảo vệ không thể lường trước hết được

Để nâng cao độ tin cậy nên sử dụng các rơle và hệ thống rơle có kết cấu đơn giản ,chắc chắn, đã được thử thách qua thực tế sử dụng và cũng cần tăng cường mức độ dự phòng trong hệ thống bảo vệ.Số liệu thống kê về vận hành cho thấy, hệ thống bảo vệ trong các HTĐ hiện đại xác suất làm việc tin cậy khoảng (95-99)%

b.Tính chọn lọc:

Là khả năng bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi HTĐ.Cấu hình của HTĐ càng phức tạp thì việc đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ càng khó khăn Theo nguyên lý làm việc,tính chọn lọc của các bảo vệ được phân ra: bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối và bảo vệ có tính chọn lọc tương đối

- Bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối là những bảo vệ chỉ làm việc khi sự cố xảy ra trong phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ đặt

ở các phần tử lân cận

- Bảo vệ có tính chọn lọc tương đối ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được bảo vệ còn có thể thực hiện chức năng bảo vệ dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận

Trang 3

Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối,phải có sự phối hợp giữa các đặc tính làm việc củacác bảo vệ lân cận nhau trong toàn hệ thống nhằm đảm bảo mức độ liên tục cung cấp điện cao nhất, hạn chế tới mức thấp nhất thời gian ngừng cung cấp điện

Xét một ví dụ cụ thể như sau:

Đối với mạng điện như hình vẽ, khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N1 bảo vệ 7 phải làm việc ngay sau 0" để loại bỏ phần bị hư hỏng ra khỏi lưới điện, như vậy mạng điện sẽ tiếp tục vận hành bình thường trừ những hộ dùng điện từ thanh góp C Khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N2 để đảm bảo tính chọn lọc thì bảo vệ 4 và 6 phải làm việc để cắt phần hư hỏng này ra khỏi mạng điện và vẫn duy trì sự hoạt động bình thường của các phần tử còn lại

c.Tính tác động nhanh:

Tính tác động nhanh của bảo vệ Rơle là yêu cầu quan trọng vì việc cách ly càng nhanh chóng phần tử bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế được mức độ phá hoại các thiết bị,càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ tiêu dùng điện,giảm xác suất dẫn đến hư hỏng nặng hơn và càng nâng cao khả năng duy trì ổn định sự làm việc của các máy phát điện và toàn

bộ HTĐ.Tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc,để thỏa mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền.Vì vậy,yêu cầu tác động nhanh chỉ đề ra tùy thuộc vào những điều kiện cụ thể của HTĐ và tình trạng làm việc của phần

tử được bảo vệ trong HTĐ

Rơle bảo vệ được gọi là tác động nhanh(có tốc độ cao) nếu thời gian tác động không vượt quá 50ms (2,5 chu kỳ của dòng điện tần số 50Hz).Rơle bảo vệ được gọi là tác động tức thời nếu không thông qua khâu trễ (tạo thời gian)trong tác động rơle.Hai khái niệm tác động nhanh và tác động tức thời được dùng thay thế lẫn nhau để chỉ các rơle hoặc bảo vệ

có thời gian tác động không quá 50ms

Ngoài tác động của rơle hay bảo vệ ,việc loại nhanh phần tử bị sự cố còn phụ thuộc vào tốc độ thao tác của máy cắt điện.Các máy cắt điện có tốc độ cao hiện đại tMC=(20÷60)ms (từ 1÷3 chu kỳ 50Hz), những máy cắt thông thường có tMC≤ 5 chu kỳ(khoảng 100ms ở 50Hz).Như vậy thời gian loại trừ sự cố tC = 2 ÷ 8 chu kỳ (khoảng 40÷160ms ở 50Hz)đối với bảo vệ tác động nhanh

Đối với lưới điện phân phối thường sử dụng các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối và phải phối hợp thời gian tác động giữa các bảo vệ.Bảo vệ chính thông thường có thời gian khoảng (0,2÷1,5)s , bảo vệ dự phòng khoảng (1,5÷2)s

Trang 4

d.Độ nhạy:

Độ nhạy đặc trưng cho khả năng “cảm nhận” sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ.Nó được biểu diễn bằng hệ số độ nhạy Kn là tỉ số giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle khi có sự cố với ngưỡng tác động của nó.Sự sai khác giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle và ngưỡng khởi động của nó càng lớn,rơle càng dễ cảm nhận sự xuất hiện của sự

cố hay rơle tác động càng nhạy

Độ nhạy thực tế của bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố,trong đó quan trọng nhất phải kể đến chế độ làm việc của HTĐ (mức độ huy động nguồn max hay min),cấu hình của lưới điện( các đường dây làm việc song song hay đơn lẻ) ,dạng ngắn mạch(1 pha hay 3pha, )

và vị trí điểm ngắn mạch(gần nguồn hay xa nguồn),nguyên lý làm việc của rơle,đặc tính của quá trình quá độ trong hệ thống điện v.v

Tùy theo vai trò của bảo vệ mà yêu cầu về độ nhạy đối với nó cũng khác nhau.Các bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy trong khoảng 1,5÷2, còn đối với bảo vệ dự phòng từ 1,2÷1,5

e.Tính kinh tế :

Các thiết bị bảo vệ được thiết kế và lắp đặt trong HTĐ,khác với các máy móc và thiết bị khác ,không phải để làm việc thường xuyêntrong chế độ vận hành bình thường.Nhiệm vụ của chúng là phải luôn luôn sẵn sàng chờ đón những bất thườngvà sự cố có thể xảy ra bất cứ lúc nào để có những tác động chuẩn xác

Đối với các trang thiết bị cao áp và siêu cao áp ,chi phí để mua sắm và lắp đặt thiết bị bảo

vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình.Vì vậy thông thường giá cả thiết

bị bảo vệ không phải là yếu tố quyết định trong lựa chọn chủng loại hoặc nhà cung cấp cho thiết bị bảo vệ.Lúc này bốn yếu tố kỹ thuật trên đóng vai trò quyết định,vì nếu không thỏa mãn các yêu cầu này sẽ dẫn đến hậu quả rất nghiêm trọng cho hệ thống điện

Đối với lưới trung và hạ áp vì số lượng phần tử cần được bảo vệ rất lớn,và yêu cầu bảo vệ đối với thiết bị không cao bằng các thiết bị bảo vệ ở các nhà máy điện hoặc lưới truyền tải cao áp và siêu cao áp do vậy cần cân nhắc đến tính kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo

vệ sao cho đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật với chi phí thấp nhất

Năm yêu cầu trên trong nhiều trường hợp mâu thuẫn nhau,ví dụ muốn có được tính chọn lọc và độ nhạy cao cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền,bảo vệ càng phức tạp thì càng khó thỏa mãn yêu cầu về độ tin cậy,hoặc những yêu cầu cao về kỹ thuật

sẽ làm tăng chi phí cho thiết bị bảo vệ.Do đó trong thực tế cần dung hòa ở mức tốt nhất các yêu cầu trên trong quá trình lựa chọn các thiết bị riêng lẻ cũng như toàn bộ các thiết

bị bảo vệ,điều khiển và tự động trong HTĐ

Trang 5

CHƯƠNG II : NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ ĐÃ HỌC

2.1 Bảo vệ quá dòng điện:

Quá dòng điện là hiện tượng khi dòng điện chạy qua phần tử của HTĐ vượt quá trị số dòng điện tải lâu dài cho phép.Quá dòng điện có thể xảy ra khi ngắn mạch hoặc do quá tải

Bảo vệ quá dòng điện là bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bảo vệ vượt quá một giá trị định trước

Theo phương pháp đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ quá dòng điện được chia 2 loại:

- Bảo vệ dòng điện cực đại: bảo đảm tính chọn lọc bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp(bậc thang)

- Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: bảo đảm tính chọn lọc bằng cách chọn dòng khởi động thích hợp

Bảo vệ dòng điện cực đại(I>;51):

Bảo vệ dòng điện cực đại thường là loại bảo vệ chính đối với mạng một nguồn cung cấp,đường dây trung áp,làm bảo vệ dự phòng cho máy phát điện,máy biến áp hoặc đường dây truyền tải.Bảo vệ được đặt ở đầu mỗi đoạn đường dây (về phía nguồn), bảo vệ càng gần nguồn cung cấp thì thời gian tác động càng lớn

-Thời gian làm việc của bảo vệ dòng điện cực đại

Hai bảo vệ cận kề nhau có thời gian chọn lớn hơn nhau một bậc Δt, trong đó bảo vệ đặt gần nguồn có thời gian làm việc lớn hơn

 

t max tn Δt

Trong đó: tn - thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét

tn+1 - thời gian tác động của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước nó (thứ n)

Δt - bậc chọn lọc về thời gian

Thông thường Δt = (0,3 ÷ 0,5)s với giới hạn dưới lấy cho Rơle số, giới hạn trên lấy cho Rơle cơ

Ưu điểm cơ bản của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc là giảm được thời gian cắt

ngắn mạch của bảo vệ ở gần nguồn, còn nhược điểm là thời gian cắt ngắn mạch của bảo

vệ tăng lớn khi IN ≈ Ikđ, đôi khi phối hợp thời gian làm việc của bảo vệ là tương đối phức tạp

- Dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cực đại:

Theo nguyên tắc tác động của bảo vệ Imax phải chọn lớn hơn dòng phụ tải cực đại qua chỗ đặt bảo vệ Trong thực tế dòng điện khởi động của bảo vệ còn phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác

Dòng khởi động của bảo vệ: lvmax

tv

mm at

k

.kk

Trang 6

ktv - hệ số trở về của chức năng bảo vệ quá dòng, để đảm bảo sự làm việc ổn định của bảo

về khi có các nhiễu loạn ngắn (hiện tượng tự mở máy của các động cơ sau khi TĐL đóng thành công) trong hệ thống mà bảo vệ không tác động

ktv = 0,85 ÷ 0,95 đối với Rơle cơ

ktv = 1 đối với Rơle số

Trong đó: ni - tỉ số biến đổi của BI

ksđ - hế số sơ đồ đấu dây giữa BI với Rơle

- Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại:

Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại được đặc trưng bằng hệ số Kn:

min N n

Yêu cầu về độ nhạy là: - Đối với bảo vệ chính thì 2 > Kn ≥ 1,5

- Đối với bảo vệ dự phòng thì Kn ≥ 1,2

- Vùng tác động:

Vùng tác động của Rơle bảo vệ quá dòng có thời gian là toàn bộ phần đường dây tính từ vị trí đặt bảo vệ về phía tải.Bảo vệ đặt gần nguồn có khả năng làm dự phòng cho bảo vệ đặt phía sau với thời gian cắt sự cố lớn hơn một cấp thời gian Δt

Bảo vệ dòng điện cắt nhanh(I>>;50):

Đối với bảo vệ quá dòng thông thường càng gần nguồn thời gian cắt ngắn mạch càng lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn thì mức độ nguy hiểm càng cao hơn và cần loại trừ càng nhanh càng tốt.Để bảo vệ các đường dây trong trường hợp này người ta dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh

Bảo vệ dòng điện cắt nhanh là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng điện khởi động theo dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi có ngắn mạch

ở ngoài phần tử được bảo vệ (cuối cùng bảo vệ của phần tử được bảo vệ), bảo vệ dòng cắt nhanh thường làm việc tức thời với thời gian rất bé(t ≈ 0)

Bảo vệ cắt nhanh có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kỳ với một nguồn hay nhiều nguồn cung cấp Ưu điểm của nó là có thể cách ly nhanh sự cố với công suất ngắn mạch lớn ở gần nguồn Tuy nhiên vùng bảo vệ không bao trùm được hoàn toàn đường dây cần bảo vệ mà luôn có một vùng không tác động(vùng chết).Đây chính là nhược điểm lớn nhất của bảo vệ này

Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt của bảo vệ quá dòng cắt nhanh phải được chọn sao cho lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại (ở đây là dòng ngắn mạch ba pha trực tiếp) đi qua chỗ đặt Rơle khi có ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ

Trang 7

Đối với mạng điện hình tia một nguồn cung cấp thì giá trị dòng điện khởi động của bảo

vệ cắt nhanh đặt tại thanh góp A là:

kd at N ng.max

I  k I

Trong đó: kat - hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng của sai số do tính ngắn mạch, do cấu tạo của Rơle, thành phần không chu kỳ trong dòng ngắn mạch và của biến dòng Với Rơle cơ thì kat = 1,2 ÷ 1,3 còn với Rơle số thì kat = 1,15

INng.max - dòng ngắn mạch ba pha trực tiếp lớn nhất qua bảo vệ khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ Ở đây là dòng ngắn mạch ba pha trực tiếp tại thanh góp B

Ưu điểm: Làm việc 0 giây đối với ngắn mạch gần thanh góp

Nhược điểm:Chỉ bảo vệ được một phần đường dây khoảng 70 - 80%,không bảo vệ được toàn bộ đối tượng cần bảo vệ

Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch và chế độ làm việc hệ

thống Chính vì vậy bảo vệ quá dòng cắt nhanh không thể là bảo vệ chính của một phần tử nào đó mà chỉ có thể kết hợp với bảo vệ khác

Trang 8

2.2 Bảo vệ dòng điện có hướng:

- Nguyên tắc tác động:

Để tăng cường tính đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, hiện nay người ta thường thiết kế các mạng hình vòng và mạng có hai đầu cung cấp điện Đối với loại mạng này thì bảo vệ dòng cực đại có thời gian làm việc chọn theo nguyên tắc từng cấp, không đảm bảo cắt ngắn mạch một cách chọn lọc được

Bảo vệ dòng điện có hướng là loại bảo vệ làm việc theo trị số dòng điện tại chỗ nối Rơle

và góc pha giữa dòng điện ấy với điện áp trên thanh góp có đặt BU cung cấp cho bảo vệ, bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện vượt quá giá trị định trước và góc pha của nó (góc hợp với U và I vào Rơle) phù hợp với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ Chính vì vậy bảo vệ dòng điện có hướng là bảo vệ dòng cực đại cộng thêm bộ phận làm việc theo góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp

t

L B

Bảo vệ dòng điện có hướng đường dây 2 mạch song song (a)

Cách chọn thời gian làm việc của bảo vệ ( b )

Với sơ đồ trên, nếu sử dụng bảo vệ quá dòng điện thông thường thời gian làm việc của các bảo vệ được chọn như sau :

t2 = t4 = t5 + Δt

t1 = t3 = t2 + Δt

Δt = (0,3 ÷ 0,5)s Khi các bảo vệ 2 và 4 có trang bị bộ phân định hướng công suất đi từ thanh góp vào đường dây thì không cần phối hợp thời gian tác động giữa BV5, vì khi ngắn mạch trên

D3< N3, các bảo vệ 2 và 4 sẽ không làm việc Trong trường hợp này các bảo vệ 1 và 3

sẽ phối hợp thời gian trực tiếp với BVS

Vì vậy thời gian làm việc của các bảo vệ này sẽ được giảm đi còn thời gian t2 và t4 có thể chọn bé tùy ý

Trang 9

Cách chọn thời gian làm việc của bảo vệ được thể hiện bằng hình vẽ sau :

Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng điện có hướng trong lưới điện có hai nguồn cung cấp

Phạm vi ứng dụng : bảo vệ quá dòng điện có hướng được sử dụng trong các mạng kín

có một nguồn cung cấp, mạng hở có 2 nguồn cung cấp, còn đối với các mạng phức tạp như mạng kín có 2 nguồn cung cấp trở nên hoặc mạng vòng có một nguồn cung cấp cho đường chéo không qua nguồn thì không thể dùng bảo vệ này được

Trang 10

2.3 Bảo vệ khoảng cách:

- Nguyên tắc tác động:

Bảo vệ dòng cực đại có hướng và không hướng, việc chọn thời gian theo nguyên tắc từng cấp đôi khi quá lớn Trong mạng vòng có số nguồn ≥ 2 hoặc mạng vòng có 1 nguồn nhưng có đường chéo không qua nguồn thì không đảm bảo cắt chọn lọc phần tử hư hỏng.Vì vậy ta phải tìm nguyên tắc bảo vệ khác vừa đảm bảo tác động nhanh, vừa chọn lọc và có độ nhạy đối với mạng phức tạp.Một trong các bảo vệ đó là bảo vệ khoảng cách

Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ có bộ phận cơ bản là bộ phận đo khoảng cách làm nhiệm vụ xác định tổng trở từ chỗ đặt bảo vệ tới điểm ngắn mạch Thời gian làm việc của bảo vệ phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp vào Rơle, dòng vào Rơle và góc lệch pha giữa chúng Thời gian này tự động tăng lên khi khoảng cách tăng từ chỗ hư hỏng đến chỗ đặt bảo vệ, bảo vệ gần chỗ hư hỏng nhất có thời gian làm việc bé nhất vì thế bảo vệ khoảng cách về nguyên tắc đảm bảo cắt chọn lọc đoạn hư hỏng trong mạng có cấu hình bất kỳ với số nguồn cung cấp tuỳ ý và thời gian làm việc tương đối bé

-Nguyên lý làm việc:

Trong trường hợp chung, bảo vệ khoảng cách có các bộ phận chính sau:

+ Bộ phận khởi động: có nhiệm vụ khởi động bảo vệ vào thời điểm phát sinh sự cố, kết hợp với các bảo vệ khác làm bậc bảo vệ cuối cùng Bộ phận khởi động thường được thực hiện nhờ Rơle dòng cực đại hoặc Rơle tổng trở cực tiểu

+ Bộ phận khoảng cách: đo khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến điểm hư hỏng, thực hiện nhờ Rơle tổng trở

+ Bộ phận tạo thời gian: tạo thời gian làm việc tương ứng với khoảng cách đến điểm hư hỏng, được thực hiện bằng một số Rơle thời gian khi bảo vệ có đặc tính thời gian nhiều cấp

+ Bộ phận định hướng công suất: để tránh bảo vệ tác động nhầm khi hướng công suất ngắn mạch từ đường dây được bảo vệ đi vào thanh góp của trạm, được thực hiện bằng các Rơle định hướng công suất riêng biệt hoặc kết hợp trong bộ phận khởi động và khoảng cách

2.4 Bảo vệ dòng điện thứ tự không :

Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất lớn:

Những mạng có dòng chạm đất lớn là những mạng có trung tính nối đất trực tiếp Những mạng này đòi hỏi bảo vệ phải tác động cắt máy cắt khi có ngắn mạch 1 pha

Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ được trình bày như hình vẽ sau:

Trang 11

Ta thấy bảo vệ dùng ba biến dòng đặt ở 3 pha làm đầu vào cho 1 rơ le

Nên:IR = Ia + Ib + Ic = (IA + IB + IC)

T

SW

W

- (IAμ + IBμ + ICμ)

T

SW W

Hay là: IR =

i

0n

I 3

- Ikcb

Với: Ikcb = (IAμ + IBμ + ICμ)

T

SW

W

: là thành phần dòng không cân bằng, sinh ra do sự

không đồng nhất của các BI

Sơ đồ chỉ làm việc khi xảy ra ngắn mạch 1 pha Còn khi ngắn mạch giữa các pha thì bảo

- Áp dụng: trong các mạng có trung tính nối đất trực tiếp

Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất bé:

- Nhiệm vụ: Bảo vệ cho các mạng có trung tính cách đất, hoặc nối đất qua cuộn dập hồ

quang, thường áp dụng cho các đường dây cáp

Trang 12

- Sơ đồ nguyên lý:

Vì giá trị dòng chạm đất bé nên những bảo vệ nối pha rơ le toàn phần không thể làm việc với những dòng chạm đất nhỏ như vậy Nên thực tế người ta phải dùng các bộ lọc thành phần thú tự không như hình vẽ sau:

Ở điều kiện bình thường, ta có: IA + IB + IC = 0, từ thông trong lõi thép bằng 0 và mạch thứ cấp không có dòng điện nên I2 = 0, rơ le không làm viêc

Khi xảy ra chạm đất, có thành phần 3I0 chạy vào rơ le nên rơ le tác động

- Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Sơ đồ nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch dòng điện có dạng như sau:

Dòng vào rơ le:

.

R

2 T 1 T

IR = 0 (trường hợp lý tưởng) Rơ le không tác động

Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ N2 Ta có: IS1IS2, nên IT1IT2, nên IR = IT1 – IT2 

Trong đó:Ikcbttmax = kđn.kkck.fimax.INMNmax

Trang 13

Với:

kđn: hệ số kể tới sự đồng nhất của các BI, bằng 0 khi các BI cùng loại, và có cùng đặc tính

từ hóa, hoàn toàn giống nhau, có dòng ISC như nhau

kđn = 1 khi các BI khác nhau nhiều nhất, 1 bộ có sai số, 1 bộ không

kkck: hệ số kể đến thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch ngoài

INMNmax: thành phần chu kì của dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất

fimax = 0,1: sai số cực đại cho phép của BI làm việc trong tình trạng ổn định

- Vùng tác động:

Bảo vệ so lệch có vùng tác động được giới hạn bởi vị trí đặt của 2 tổ BI ở đầu và cuối đường dây được bảo vệ, là loại bảo vệ có tính chất tác động chọn lọc tuyệt đối, không có khả năng làm dự phòng cho các bảo vệ khác

Trang 14

- Xác định vùng bảo vệ của bảo vệ cắt nhanh và kiểm tra độ nhạy của các bảo vệ

CHƯƠNG I: CHỌN MÁY BIẾN DÒNG BI

Chọn tỷ số biến đổi máy biến dòng BI1, BI2 dùng cho bảo vệ đường dây L1,L2 Dòng điện

sơ cấp danh định của BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị lớn Dòng thứ cấp lấy bằng 1A

Tỷ số biến đổi của các máy biến dòng được chọn theo công thức :

Trong đó: IT – dòng điện thứ cấp qua BI, IT = 1 (A)

IS – dòng điện sơ cấp qua BI,chọn IS ≥ Ilvmax = Icb: dòng điện làm việc lớn nhất đi qua BI

Chọn tỷ số biến của BI 2

Dòng điện phụ tải :

3 2

Dòng điện làm việc cực đại đi trong đường dây L2 là:

Ilv2max = 1,4.Ipt2max = 1,4.185,246 = 259,344 (A)

Như vậy ta chọn IS2 = 300 (A)

Vậy tỉ số biến đổi của BI2 là: 2

Như vậy ta chọn IS1 = 550 (A)

Vậy tỉ số biến đổi của BI1 là: 1

Trang 15

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2.1 Vị trí các điểm ngắn mạch:

Giả thiết quá trình tính toán ngắn mạch ta bỏ qua:

+ Bão hoà từ

+ Dung dẫn ký sinh trên đường dây, điện trử của MBA và cả đường dây

+ Ảnh hưởng của phụ tải…

2.1.1 Các đại lượng cơ bản:

Tính trong hệ đơn vị tương đối, gần đúng ta chọn:

Công suất cơ bản: Scb = SđmB = 63MVA

Điện áp cơ bản: Ucb = Utb các cấp = 1,05.Uđm i = (115; 23)

EHT = 1

2.1.2 Điện kháng các phần tử:

 Hệ thống:

Nmax Nmin



Giá trị điện kháng thứ tự thuận:

Trang 16

Giá trị điện kháng thứ tự thuận:

2.2.Tính toán dòng điện ngắn mạch trong mạch điện ở chế độ phụ tải cực đại

Để tính toán chế độ ngắn mạch không đối xứng ta sử dụng phương pháp các thành phần đối xứng Điện áp và dòng điện được chia thành ba thành phần: thành phần thứ tự thuận, thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không

Ta có sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch và không:

Xét các điểm ngắn mạch:

Dòng ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch được tính theo công thức:

) ( 1

Trong đó: XΔ(n) là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n

Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha được tính theo công thức:

0 2

Trang 17

Dòng điện ngắn mạch TTKtrong ngắn mạch một pha chạm đất N(1): Ia0 Ia1

Dòng điện ngắn mạch TTK trong ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1): 2

1 2

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	646,9 KB