Đồ án môn học Role EPU

Đồ án môn học Bảo vệ rơle giúp cho sinh viên củng cố được các kiến thức cơ bản về bảo vệ rơle. Từ đó sinh viên sẽ có đánh giá đúng đắn đối với từng loại bảo vệ.

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến nhất hiện nay Trong bất kì lĩnh vựcnào như sản xuất, sinh hoạt,an ninh đều cần sử dụng điện năng Việc đảm bảo sảnxuất điện năng để phục vụ cho nhu cầu sử dụng năng lượng là một vấn đề quan trọnghiện nay Bên cạnh việc sản xuất là việc truyền tải và vận hành hệ thống điện cũngđóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện Do nhu cầu về điện năng ngày càngtăng, hệ thống điện ngày càng được mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm cũng đồngnghĩa với việc khả năng xảy ra sự cố như chạm chập, ngắn mạch cũng tăng theo.Chính vì vậy cần phải tăng cường các thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện để có thể giảmthiểu, ngăn chặn các hậu quả của sự cố có thể gây ra

Đồ án môn học Bảo vệ rơle giúp cho sinh viên củng cố được các kiến thức cơ bản

về bảo vệ rơle Từ đó sinh viên sẽ có đánh giá đúng đắn đối với từng loại bảo vệ Trong quá trình làm đồ án này, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các

thầy cô bộ môn, đặc biệt là của thầy giáo bộ môn Th.s Tạ Tuấn Hữu Dù đã rất cố

gắng nhưng do kiến thức của em còn hạn chế, kinh nghiệm tích lũy còn ít nên bản đồ

án khó tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn Em rất mong các thầy cô xem xét, đánhgiá, góp ý giúp em để em có thể hoàn thành tốt bài đồ án của mình

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy cô!

Hà Nội, ngày 08 tháng 11 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quang Tùng

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

PHẦN I PHẦN LÝ THUYẾT 3

I NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE 3

1 Nhiệm vụ của bảo vệ rơ le 3

2 Những yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơ le 4

II CÁC NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG CỦA CÁC BẢO VỆ ĐƯỢC SỬ DỤNG 7

III NHIỆM VỤ, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG VÀ VÙNG TÁC ĐỘNG CỦA TỪNG BẢO VỆ ĐẶT CHO ĐƯỜNG DÂY 8

PHẦN II TÍNH TOÁN CỤ THỂ 16

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CHỌN CÁC BI PHỤC VỤ CHO BV 1 VÀ BV 2 17

1.1 Chọn tỉ số biến đổi cho BI 2 : 17

1.2 Chọn tỉ số biến đổi cho BI 1 : 17

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 2.1 Tính toán chính xác trong hệ đơn vị tương đối với: 19

2.2 Sơ đồ thay thế: 20

2.3 Tính dòng ngắn mạch ở chế độ max: 22

2.4 Tính dòng ngắn mạch ở chế độ min: 25

2.5 Xây dựng quan hệ giữa dòng điện ngắn mạch với chiều dài đường dây: 28

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG CHO CÁC BẢO VỆ CẮT NHANH, QUÁ DÒNG VÀ DÒNG THỨ TỰ KHÔNG 30

3.1 Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh: 30

3.2 Bảo vệ quá dòng có thời gian: 30

3.3 Bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh: 35

3.4 Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian: 36

CHƯƠNG IV: XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ 37

4.1 Phạm vi bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh 37

4.1.1 Phương pháp đồ thị 37

4.1.2 Phương đại số 37

4.2 Xác định vùng bảo vệ cắt nhanh thứ tự không: 39

4.3 Kiểm tra hệ số độ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gian 51 và 51N: 40

Tài liệu tham khảo 42

PHẦN I PHẦN LÝ THUYẾT

I NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE

1 Nhiệm vụ của bảo vệ rơ le

Rơle là một trong những thiết bị có thể bảo vệ được máy phát, máy biến áp, đường dây, thanh góp và toàn bộ hệ thống điện làm việc an toàn, phát triển liên tục, bền vững

Nó là một thiết bị có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt phần tử

bị sự cố ra khỏi hệ thống điện để hạn chế đến mức thấp nhất có thể của các hậu quả do

sự cố gây ra Các nguyên nhân gây sự cố hư hỏng có thể do các hiện tượng thiên nhiênnhư giông bão, động đất, lũ lụt, các tai nạn ngẫu nhiên hay do các thiết bị hao mòn,già cỗi gây chạm chập, đôi khi do công nhân vận hành thao tác sai

Tuy nhiên, trong hệ thống có nhiều loại máy móc thiết bị khác nhau, tính chất làmviệc và yêu cầu bảo vệ khác nhau nên không thể chỉ dùng rơle để bảo vệ Ngày nay,khái niệm rơle có thể hiểu là một tổ hợp các thiết bị thực hiện một hoặc một nhómchức năng bảo vệ và tự động hóa hệ thống điện, thỏa mãn các nhu cầu kỹ thuật đề rađối với nhiệm vụ bảo vệ cho từng phần tử cụ thể cũng như cho toàn hệ thống điện Khi thiết kế hoặc vận hành bất kì một hệ thống điện nào cũng phải kể đến các khảnăng phát sinh các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thốngđiện ấy

Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện Hậuquả của ngắn mạch là:

+ Làm giảm thấp điện áp ở phần lớn của hệ thống điện

+ Phá hủy các phần tử sự cố bằng tia lửa điện, hồ quang điện

+ Phá hủy các phần tử có dòng điện ngắn mạch chạy qua do tác dụng của nhiệt vàcơ

+ Phá vỡ sự ổn định, làm tan rã hệ thống điện

Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc khôngbình thường như là quá tải Khi quá tải, dòng điện tăng cao làm nhiệt độ của các phầndẫn điện vượt quá giới hạn cho phép, làm cho cách điện của chúng bị già cỗi và đôikhi bị phá hỏng

Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thốngđiện cần có các thiết bị phát ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất,phát hiện ra các phần tử bị hư hỏng và cắt nó ra khỏi hệ thống điện Thiết bị này đượcthực hiện nhờ các khí cụ tự động gọi là rơ le Thiết bị bảo vệ thực hiện nhờ những rơ

le gọi là thiết bị bảo vệ rơ le

Như vậy, nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ rơ le là tự động cắt phần tử hư hỏng

ra khỏi hệ thống điện Ngoài ra, còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việckhông bình thường của các phần tử trong hệ thống điện Tùy mức độ mà bảo vệ rơ le

có thể tác động để khôi phục chế độ vận hành bình thường hoặc đi báo tín hiệu cắtmáy cắt hoặc nhân viên vận hành

2 Những yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơ le

a Tính chọn lọc

Khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử hư hỏng ra khỏi hệthống điện Khi có nguồn dự trữ thì tác động như vậy tạo khả năng cho hộ tiêu thụtiếp tục được cung cấp điện

Theo nguyên lí làm việc, các bảo vệ được phân thành 2 loại:

- Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: là những bảo vệ chỉ làm việc khi sự cố xảy ratrong một phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ ởcác phần tử lân cận

- Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối: ngoài làm nhiệm vụ bảo vệ chính cho đốitượng được bảo vệ còn có thể thực hiện chức năng bảo vệ dự phòng cho các bảo vệđặt ở các phần tử lân cận

Để nâng cao độ tin cậy người ta sử dụng rơ le và hệ thống rơ le có kết cấu đơngiản, chắc chắn, đã được thử thách qua thực tế sử dụng và cũng cần tăng cường mức

Để nâng cao độ tin cậy người ta sử dụng rơ le và hệ thống rơ le có kết cấu đơngiản, chắc chắn, đã được thử thách qua thực tế sử dụng và cũng cần tăng cường mức

độ dự phòng trong hệ thống Qua số liệu thống kê cho thấy hệ thống bảo vệ trong hệthống điện hiện đại có xác suất làm việc tin cậy đạt khoảng 95 99% �

c Tác động nhanh

Phần tử bị ngắn mạch càng được cắt nhanh, càng hạn chế được mức độ phá hoạicác thiết bị, càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ dùng điện và càng có khả năngduy trì được ổn định sự làm việc của các máy phát điện và toàn bộ hệ thống điện Khi có sự cố xảy ra thì yêu cầu rơle phải phát hiện và xử lý cắt cách ly phần tử bị

sự cố càng nhanh càng tốt

Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động của thiết bị bảo

vệ rơ le Tuy nhiên trong một số trường hợp để thực hiện yêu cầu tác động nhanh thìkhông thể thỏa mãn yêu cầu chọn lọc Hai yêu cầu này đôi khi mâu thuẫn nhau, vì vậy

yêu cầu tác động nhanh chỉ đề ra tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của mạng điện và tìnhtrạng làm việc của các phần tử trong hệ thống.

Rơle hay bảo vệ được gọi là tác động nhanh ( có tốc độ cao) nếu thời gian tácđộng không vượt quá 50ms (2,5 chu kỳ của dong điện tần số 50 HZ) Rơle hay bảo vệđược gọi là tác động tức thời nếu không thông qua khâu tạo thời gian trong rơle Haikhái niệm tác động nhanh và tác động tức thời không được dùng thay thế lẫn nhau đểchỉ các rơle hoặc có thời gian tác động không quá 50ms

Thời gian cắt sự cố tC gồm hai thành phần: Thời gian tác động của bảo vệ tBV vàthời gian tác động của máy cắt tMC

tC = tBV + tMC

Đối với các máy cắt điện có tốc độ cao hiện đại tMC = (20÷60)ms ( từ 1÷3 chu

kỳ 50 HZ ) Những loại máy cắt thông thường có tMC ≤ 5 chu kỳ ( khoảng 100ms ở 50HZ) Vậy thời gian loại trừ sự cố tC khoảng từ 2÷ 8 chu kỳ tần số 50 HZ (khoảng 40÷

60 ms) đối với bảo vệ tác động nhanh

+ Đối với các máy cắt có tốc độ cao thì t MC 20 60� ms Máy cắt thông thường cót≤100ms Vậy đối với bảo vệ tác động nhanh thì t C 20 160� ms

+ Đối với lưới điện phân phối thường dùng bảo vệ có tính chọn lọc tương đối Bảo vệ chính thông thường t C 0, 2 1,5� s; bảo vệ dự phòng t C 1,5 2� s

Việc chọn bảo vệ vừa có tính chọn lọc, vừa tác đông nhanh là rất khó khăn; các bảo vệ này phức tạp và đắt tiền Để đơn giản có thể thực hiện cắt nhanh không cần chọn lọc sau đó dùng thiết bị tự động đóng lại phần tử bị cắt không chọn lọc vào lưới

để hệ thống làm việc bình thường

d Độ nhạy

Độ nhạy đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố của rơ le hoặc hệ thống bảo vệ

Độ nhạy được đặc trưng bằng hằng số độ nhạy Kn

N n kđ

I K I



+ Đối với bảo vệ tác động theo đại lượng giảm (điện áp) thì:

min ax

N n Nm

U K U



Yêu cầu: : đối với bảo vệ chính

k n 1,2 1,5� : đối với bảo vệ dự phòng.

Độ nhạy thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố

e Tính kinh tế

Các thiết bị bảo vệ được lắp đặt trong hệ thống điện không phải để làm việcthường xuyên trong chế độ vận hành bình thường, luôn luôn sẵn sàng chờ đón nhữngbất thường và sự cố có thể xảy ra và có những tác động chuẩn xác

Đối với các trang thiết bị điện cao áp và siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắpđặt thiết bị bảo vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình Vì vậy, yêucầu về kinh tế không đề ra, mà bốn yêu cầu kĩ thuật trên đóng vài trò quyết định, vìnếu không thỏa mãn các yêu cầu này sẽ dẫn đến hậu quả tai hại cho hệ thống điện Đối với lưới điện trung áp và hạ áp, số lượng các phần tử cần được bảo vệ rấtlớn, và yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ không cao bằng thiết bị bảo vệ ở các nhà máyđiện hoặc lưới truyền tải cao áp Vì vậy cần phải tính toán kinh tế kĩ thuật trong việclựa chọn các thiết bị bảo vệ sao cho có thể đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật mà chiphí cho bảo vệ là thấp nhất

Năm yêu cầu trên trong nhiều trường hợp có mâu thuẫn với nhau Ví dụ muốn

có được bảo vệ có tính chọn lọc và độ nhạy cao thì cần phải sử dụng những loại bảo

vệ phức tạp Mà các bảo vệ phức tạp thì lại khó thỏa mãn về độ tin cậy hoặc nhữngyêu cầu cao về kỹ thuật sẽ làm tăng chi phí cho thiết bị

Vì vậy, trong thực tế cần phải dung hòa ở mức tốt nhất các yêu cầu trên trong quátrình lựa chọn thiết bị riêng lẻ cũng như tổ hợp toàn bộ các thiết bị bảo vệ, điều khiển

và tự động trong hệ thống điện

1,5 2

n

II CÁC NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG CỦA CÁC BẢO VỆ ĐƯỢC SỬ DỤNG

1 Bảo vệ quá dòng điện

Là loại bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bảo vệ vượt quá một giá trị định trước Theo nguyên tắc đảm bảo tính chọn lọc chia thành 2 loại:

- Bảo vệ dòng điện cực đại

- Bảo vệ dòng điện cắt nhanh

a Bảo vệ dòng điện cực đại

Bảo vệ dòng điện cực đại là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn

thời gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp, bảo vệ càng gần nguồn cung cấp thì thờigian tác động càng lớn

Bảo vệ tác động khi dòng điện khởi động của bảo vệ lớn hơn dòng phụ tải cực đại

Ilvmax của đường dây được bảo vệ Đây là một trong những bảo vệ đơn giản nhất

b Bảo vệ dòng điện cắt nhanh

Là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn giá trị dòng điện khởi động

của bảo vệ lớn hơn giá trị dòng điện ngắn mạch lớn nhất ngoài vùng bảo vệ Đây làđiểm khác biệt so với bảo vệ dòng điện cực đại(dựa vào Ilvmax)

Bảo vệ dòng điện cắt nhanh làm việc tức thời hoặc với thời gian rất ngắn (0,1s) đểtránh làm việc mất chọn lọc khi có sét hoặc thiết bị chống sét tác động

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

- Thực chất là bảo vệ quá dòng sử dụng bộ lọc thứ tự không để lấy thành phần thứ

tự không của dòng 3 pha Khi có ngắn mạch 1 pha chạm đất sẽ xuất hiện dòng thứ tựkhông (3I0) chạy vào rơ le Nếu dòng này lớn hơn giá trị đặt của rơ le thì sẽ tác độngcắt máy cắt

- Cuộn sơ cấp của bảo vệ chính là các thanh dẫn của mạch điện cần bảo vệ, thứcấp quấn trên mạch từ bọc lấy 3 pha

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

- Bảo vệ này lấy dòng điện làm việc vào rơ le là dòng tổng của 3 BI đặt ở 3 pha.Khi có ngắn mạch 1 pha dòng vào rơ le bao gồm 3 lần thành phần dòng thứ tự không

và thành phần dòng không cân bằng Người ta chọn dòng khởi động của rơ le lớn hơndòng không cân bằng tính toán nhân với 1 hệ số kat Nên khi có ngắn mạch 1 pha chạmđất thì dòng vào rơ le lớn hơn dòng khởi động và bảo vệ tác động cắt máy cắt Khi xảy

ra các loại ngắn mạch khác thì thành phần 3 I0 không tồn tại và rơ le không tác động

III NHIỆM VỤ, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG

VÀ VÙNG TÁC ĐỘNG CỦA TỪNG BẢO VỆ ĐẶT CHO ĐƯỜNG DÂY

Phương pháp và chủng loại thiết bị bảo vệ các đường dây tải điện phụ thuộc nhiều

yếu tố như: Đường dây trên không hay dây cáp, chiều dài đường dây, công suấttruyền tải và tầm quan trọng của đường dây, số mạch truyền tải và vị trí của đườngdây …

Theo cấp điện áp người ta phân biệt:

U < 1 kV - Đường dây hạ áp

1 kV  U  35 kV - Đường dây trung áp

66 kV  U  220 kV - Đường dây cao áp

330 kV  U  1000 kV - Đường dây siêu cao áp

U > 1000 kV - Đường dây cực cao áp

Đuờng dây cấp điện áp danh định từ 220 kV trở lên được gọi là đường dâytruyền tải và từ 110 kV trở xuống được gọi là đường dây phân phối

Những sự cố thường gặp đối với đường dây tải điện là ngắn mạch (Nhiều phahoặc một pha), chạm đất một pha (trong lưới điện có trung điểm cách điện hoặc nốiqua cuộn PETERSEN) quá điện áp (khí quyển hoặc thao tác ), đứt dây và quá tải

Để chống các dạng ngắn mạch trong lưới hạ áp thường người ta dùng cầu chảyhoặc áp tô mát

Để bảo vệ các đường dây trung áp (U≤35kV) chống ngắn mạch, người ta dùngcác loại bảo vệ sau:

- Quá dòng điện cắt nhanh hoặc có thời gian (với đặc tính độc lập hoặc phụthuộc)

- Quá dòng điện có hướng

- So sánh hướng (công suất hoặc dòng điện)

Trong nhiệm vụ thiết kế cuả đồ án ta xét bảo vệ quá dòng cắt nhanh, quá dòngđiện cực đại và quá dòng điện có thời gian cho đường dây

1 Bảo vệ quá dòng có thời gian(51/I>)

a.Nhiêm vụ: Dùng để bảo vệ cho các lưới hở có 1 nguồn cung cấp, chống ngắn mạch

giữa các pha

b.Sơ đồ nguyên lý làm việc: Chia làm 2 loại Sơ đồ nguyên lý như sau:

+ Bảo vệ quá dòng có đặc tính thơi gian độc lập

+ Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc

Sơ đồ nguyên lý chung của bảo vệ dòng điện cực đại như hình vẽ sau:

CC 1MC

2BI

TÝn hiÖu 1MC1

6 RI

Hình 1-Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ dòng cực đại

* Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian độc lập

- Thời gian làm việc của rơ le không phụ thuộc vào giá trị dòng ngắn mạch.

- Đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp.

Bảo vệ gần nguồn có thời gian làm việc chậm nhất

*Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc

- Thời gian tấc động của rơle phụ thuộc vào dòng điện qua nó khi bội số của dòng

điện tương đối nhỏ so với Ikd và ít hoặc không phụ thuộc khi bội số lớn

Hình 7- Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng điện

a) Độc lập b) Phụ thuộc

c Tính toán các thông số

* Chọn dòng điện khởi động

chỗ đặt bảo vệ Trong thực tế dòng khỏi động của bảo vệ còn phụ thuộc vào nhiều

điều kiện khác Giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ Ikd được xác định theo côngthức:

Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất

kat: hệ số an toàn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm khi có ngắnmạch ngoài do sai số khi tính dòng ngắn mạch

*Chọn thời gian làm việc của bảo vệ

Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập

Thời gian làm việc của bảo vệ được chọn theo nguyên tắc từng cấp Hai bảo vệ

kề nhau có thời gian lớn hơn nhau một bậc, trong đó bảo vệ gần nguồn có thời gianlớn hơn

( 1) ax

n n m

t t   t

Trong đó:

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

t(n-1)max: thời gian tác động cực đại của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước nó

Δt : bậc chọn lọc về thời gian

Bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc

Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian độc lập trong nhiều trường hợp khó thực

hiện khả năng phối hợp với các bảo vệ liền kề mà vãn đảm bỏa tính tác động nhanh.Khi đó ta sử dụng bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc, được sử dụng cho cácđường dây có dòng sự cố biến thiên mạnh khi vị trí ngắn mạch thay đổi

Ưu điểm: giảm thấp được Ikd so vớ đặc tính độc lập, giảm thời gian cắt ngắn mạchcủa bảo vệ gần nguồn

Nhược điểm: thời gian cắt ngắn mạch của bảo vệ tang lớn khi IN=Ikd, đôi khi sựphối hợp các đặc tính thời gian tương đối phức tạp

Phối hợp các bảo vệ theo thời gian như hình vẽ

Hình 2- Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng trong

lưới điện hình tia cho trường hợp đặc tuyến phụ thuộc và đặc tính độc lập

I : dòng khởi động của rơle

Giá trị cho phép của độ nhạy: k n �1,5 đối với bảo vệ chính

k n �1, 2 đối với bảo vệ dự phòng

Độ nhạy không chỉ phụ thuộc vào Ikmin mà còn phụ thuộc vào sơ đồ mắc rơle, Ilv.Khi Ilv lớn thì việc tăng độ nhạy càng khó

d Vùng tác động

Vùng tác động của rơ le bảo vệ quá dòng có thời gian là toàn bộ phần đường dâytính từ vị trí đặt bảo vệ về phía tải Bảo vệ đặt gần nguồn có khả năng làm dự phòngcho bảo vệ đặt phía sau với thời gian cắt sự cố chậm hơn 1 cấp thời gian là Δt

INmax INmin Ikd

Hình 3- Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây một nguồn cung cấp

Bảo vệ cắt nhanh là một trong các dạng của bảo vệ chống quá dòng tác động một cách tức thời chọn lọc, không dựa vaò Ilvmax mà dựa vào INngma Giá trị của dòng ngắn mạch giảm dần khi ngắn mạch ở xa nguồn

Để ngăn chặn bảo vệ cắt nhanh làm việc sai khi có sét đánh vào đường dây hoặc khi đóng MBA có thể vượt quá giá trị đặt vào bảo vệ cắt nhanh Thông thường cho bảo vệ chậm lại khoảng

kat: hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng của các sai số do tính toán ngắn mạch,

do cấu tạo của rơle, thành phần không chu kì trong dòng ngắn mạch và của các biếndòng Với rơle điện cơ Kat = (1,2 ÷ 1,3), còn với rơle số kat = 1,15

INng max: dòng ngắn mạch 3 pha trực tiếp lớn nhất qua bảo vệ khi ngắn ngoàivùng bảo vệ

Vì bảo vệ không tác động khi có ngắn mạch ngoài vùng nên không cần xét đến

hệ số trở về ktv

*Chọn thời gian tác động

Bảo vệ dòng điện cắt nhanh làm việc tức thời hoặc với thời gian rất ngắn (0,1s)

để tránh làm việc mất chọn lọc khi có sét hoặc thiết bị chống sét tác động

*Độ nhạy

Độ nhạy được đánh giá theo hệ số nhạy:

min

k n kdR

I k I



Yêu cầu: kn� 2

*Vùng tác động và phạm vi bảo vệ

điểm cắt nhau qua đường cong I=f(L) và IkdR Phạm vi này luôn nhỏ hơn chiều dài củađường dây được bảo vệ

Với lưới điện có trung tính trực tiếp nối đất, để chống ngắn mạch 1 pha tadùng sơ đồ 3BI và 3RL nối hình sao đủ, hoặc 3BI nối theo bộ lọc I0 và 1RL làm việctheo I0

Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không có độ nhạy cao hơn, vùng bảo vệ ổn định hơn.Bảo vệ cắt nhanh có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới điện có cấu hình bất kỳ vớimột hay nhiều nguồn cung cấp

Ưu điểm:

- Làm việc 0 giây đối với ngắn mạch gần thanh góp

Nhược điểm:

- Chỉ bảo vệ được 1 phần đường dây 70 – 80%

- Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch và chế độlàm việc hệ thống Chính vì vậy bảo vệ quá dòng cắt nhanh không thể là bảo vệ chínhcủa 1 phần tử nào đó mà chỉ có thể kết hợp với bảo vệ khác

Chính vì vậy bảo vệ qua dòng cắt nhanh không thể sử dụng là bảo vệ chínhcủa một phần tử nào đó mà phải kết hợp với các bảo vệ khác

3 Bảo vệ dòng thứ tự không cho mạng điện có dòng chạm đất lớn

a Nhiệm vụ

Bảo vệ chống chạm đất cho mạng điện có trung tính nối đất

b Sơ đồ nguyên lý

d Phạm vi áp dụng:

Trong các mạng có trung tính nối đất trực tiếp

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

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 vàmạch thứ cấp không có dòng điện nên I2 = 0, rơ le không làm viêc

PHẦN II TÍNH TOÁN CỤ THỂ

Đề bài

5 Đặc tính thời gian của rơle:

Để chọn các BI cho các D1 và D2, ta chỉ chọn tỉ số biến đổi nBI của BI

Dòng điện sơ cấp danh định của BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị lớn

Dòng thứ cấp lấy bằng 1A

Tỉ số biến đổi của BI được tính như sau:

Trong đó:

IT – dòng điện thứ cấp qua BI, IT = 1A.

IS – dòng điện sơ cấp qua BI

IS được chọn theo điều kiện:

Với dòng điện làm việc lớn nhất qua BI

Các BV1 và BV2 làm việc ở điện áp trung bình

Dòng làm việc lớn nhất của BI2:

Dòng điện sơ cấp danh định của BI chọn theo dãy: 60(A) và các bội số 10-100-1000 của nó

10-12.5-15-20-25-30-40-50-Nên ta chọn IS2 =150A

Như vậy tỉ số biến đổi của BI2 là:

Dòng làm việc lớn nhất của BI1:

Dòng điện sơ cấp danh định của BI chọn theo dãy: 60(A) và các bội số 10-100-1000 của nó

10-12.5-15-20-25-30-40-50-Nên ta chọn IS1 =400A

Như vậy tỉ số biến đổi của BI2 là:

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE

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

+ Bão hoà từ

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

+ Ảnh hưởng của phụ tải…

S = S = 25 MVA; U = U = 24kV khi đó ta có:

Dòng điện cơ bản trên các đoạn:

Xác định thông số của các phần tử trên sơ đồ:

Máy biến áp là phần tử đứng yên nên: X1B=X2B=XB;

X0B phụ thuộc vào sơ đồ đấu dây

X1B=X2B=XB=0,125

Đường dây là đường dây đơn nên ta có:

Với đường dây D1: L1 = 15 km, AC – 100

Với đường dây D2: L2 = 10 km, AC – 75

Trong tính toán ngắn mạch ta bỏ qua ảnh hưởng của phụ tải

2 3 4 5 6 7 8 9 XHT

Chia mỗi đường dây thành 4 đoạn bằng nhau, ta có 9 điểm cần tính ngắn mạch

+ Ngắn mạch tại các điểm trên đoạn đường dây D1 (từ N1 đến N5)

+ Ngắn mạch tại các điểm trên đoạn đường dây D2 (từ N6 đến N9)