Bài giảng Bảo vệ rơle trong hệ thống điện cung cấp cho người đọc các kiến thức: Các phần tử chính của hệ thống bảo vệ rơle, nguyên lý bảo vệ quá dòng điện, nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện, nguyên lý bảo vệ khoảng cách, các nguyên lý bảo vệ khác,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
BẢO VỆ RƠLE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Bộ môn Hệ thống điện Trường đại học Bách Khoa Hà Nội 2/7/2012 Giảng viên: Nguyễn Xuân Tùng tunghtd@gmail.com Đề cương môn học Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Giới thiệu chung Chương 1: Các phần tử hệ thống bảo vệ rơle Chương 2: Nguyên lý bảo vệ dòng điện Chương 3: Nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện Chương 4: Nguyên lý bảo vệ khoảng cách Chương 5: Các nguyên lý bảo vệ khác Chương 6: Bảo vệ đường dây tải điện Chương 7: Bảo vệ máy biến áp Nguyễn Tùng –vệ Bm Hệ thống điện Chương 8: XuânBảo hệ thống góp ĐHBK HN Chương 9: Bảo vệ hệ thống tụ bù & kháng bù Chương 10: Bảo vệ máy phát & động Phần mở đầu Giới thiệu chung Khái niệm chung Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Sự cần thiết phải có hệ thống bảo vệ tự động Các cố diễn với tốc độ ánh sáng Thời điểm & nguyên nhân gây cố trước Giông sét, hỏng cách điện, cành va chạm… Phản xạ người kịp thời Các thao tác tình khẩn cấp khơng đảm bảo xác Cần thiết phải có hệ thống bảo vệ tự động cách ly phần tử bị cố hệ thống bảo vệ rơle (BVRL) Rơle bảo vệ thiết bị: Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện HN Tự động ghi ĐHBK nhận & phản ứng: Tình trạng làm việc khơng bình thường thiết bị hệ thống Cách ly phần tử bị cố (cắt máy cắt - MC) Khái niệm chung Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Thiết bị bảo vệ đơn giản cầu chì (cầu chảy), aptomat… Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Khái niệm chung Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Thiết bị bảo vệ phức tạp rơle với nguyên lý khác nhau: Rơle dòng, so lệch, khoảng cách… Rơle trải qua nhiều hệ phát triển Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Rơle điện Rơle tĩnh (bán dẫn) Rơle kỹ thuật số Các yêu cầu hệ thống BVRL Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Tin cậy Là khả đảm bảo thiết bị làm việc có cố khơng tác động chế độ bình thường Chọn lọc Phát loại trừ phần tử bị cố N2nhánh N1 I> I> N2 N3 I> Sự cố N3: yêu cầu BV3 tác động, BV lại trở cố bị Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện loại trừ ĐHBK HN Sự cố N2nhánh: BV nhánh tác động đảm bảo chọn lọc Với lưới điện có cấu hình phức tạp: Sử dụng nguyên lý bảo vệ phức tạp Các yêu cầu hệ thống BVRL Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Tác động nhanh Giảm thiểu tác hại cố Các bảo vệ tác động nhanh: thời gian tác động ≤ 50ms Yêu cầu chọn lọc & tác động nhanh: mâu thuẫn với số trường hợp N1 I> N2 I> Để đảm bảo chọn lọc: tbv1> tbv2 > tbv3 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Xử lý: đảm bảo cho thiệt hại phụ tải nhỏ Dùng nguyên lý bảo vệ khác N3 I> Các yêu cầu hệ thống BVRL Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Độ nhạy Đặc trưng cho khả cảm nhận cố rơle Hệ số độ nhạy Kn: Kn= Giá trị rơle đo cố Giá trị khởi động rơle Bảo vệ : Knmin= 1,5÷2 Bảo vệ dự phịng: Knmin= 1,2÷1,5 Tính kinh tế Lưới điện phân phối: sử dụng bảo vệ dòng đơn giản Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện HN dụng bảo vệ so lệch dọc, bảo vệ khoảng cách, hai Lưới truyền ĐHBK tải: sử bảo vệ chính… Máy biến áp hạ áp: bảo vệ cầu chì Máy biến áp truyền tải: bảo vệ bảo vệ so lệch… Cơ cấu hệ thống bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 10 Sơ đồ cấu trúc hệ thống BVRL Biến dòng điện (BI) Máy cắt điện tới tải Tiếp điểm phụ MC Nguồn thao tác Cuộn cắt - + Khóa điều khiển Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Rơle Kênh thông tin Biến điện áp (BU) Với hệ thống quan trọng: sử dụng hệ thống dự phòng kép Hai cuộn cắt Hai mạch cấp nguồn thao tác riêng, hai bảo vệ … Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 199 Chỉnh định bảo vệ dòng cắt nhanh I>> (50) Thời gian: Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN t50/BV1 = (giây) t50/BV2 = (giây) Dịng khởi động: Ikđ50/BV1=Kat*Ingắn mạch ngồi max = Kat*Inmax N5 Ikđ50/BV2=Kat*Ingắn mạch max = Kat*Inmax N9 Với Kat=1,1÷1,2 (tùy chọn) Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 200 Xác định vùng bảo vệ cắt nhanh Dựa theo dòng ngắn mạch dòng khởi động tính vùng bảo vệ cắt nhanh xác định Ikđ50/BV1= Kat*Inmax N5 Ikđ50/BV2=Kat*Inmax N9 Ikđ50/BV1 Ikđ50/BV2 Inmax N5 Lcắt nhanh min=0 L Inmax N9 cắt nhanh minTùng – Bm Hệ thống điện Nguyễn Xuân ĐHBK HN L(km) Lcắt nhanh max Lcắt nhanh max Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 201 Chỉnh định bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự không I0>> (50N) Thời gian: Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN t50N/BV1 = (giây) t50N/BV2 = (giây) Dịng khởi động: Ikđ50N/BV1=Kat*3I0ngắn mạch ngồi max = Kat*3I0max N5 Ikđ50N/BV2=Kat*3I0 ngắn mạch max = Kat*3I0max N9 Với Kat=1,1÷1,2 (tùy chọn) Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 202 Xác định vùng bảo vệ cắt nhanh thứ tự không Tương tự với bảo vệ cắt nhanh Ikđ50N/BV1 Ikđ50N/BV2 3I0max N5 Lcắt nhanh LcắtTùng Nguyễn Xuân – Bm nhanh max Hệ thống điện ĐHBK HN 3I0max N9 L(km) Lcắt nhanh max Lcắt nhanh min=0 Tính toán chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 203 Bảo vệ dịng thứ tự khơng có thời gian I0> (51N) Dịng khởi động: Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Ikđ51N/BV1=(0,1÷0,3)*I định mức BI1 Ikđ51N/BV2=(0,1÷0,3)*I định mức BI2 Thời gian: phối hợp với bảo vệ thứ tự không liền kề t51N/BV2 = tpt2 + ∆t (giây) t51N/BV1 =max{t51N/BV2; tpt1} + ∆t (giây) Chọn bậc phân cấp thời gian ∆t=0,3÷0,5 giây (tùy ý) Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 204 Bảo vệ q dịng có thời gian I> (51) Dòng khởi động: Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện HNmax qua D2 Ikđ51/BV2=K*IĐHBK làm việc Ikđ51/BV1=K*I làm việc max qua D1 Với hệ số K =1,6 Thời gian: sử dụng đặc tính phụ thuộc & phối hợp với bảo vệ thứ tự không liền kề Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xn Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 205 N9 N5 Bảo vệ q dịng có thời gian I> (51) Thời gian: sử dụng đặc tính phụ thuộc & phối hợp với bảo vệ thứ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện tự không liềnĐHBK kềHN t51BV2/ngắn mạch N9 = tpt2 + ∆t (giây) Chọn bậc phân cấp thời gian ∆t=0,3÷0,5 giây (tùy ý) Từ tính giá trị t51BV2/ngắn mạch N9 Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 206 N9 N5 Bảo vệ dịng có thời gian I> (51) Đã có giá trị t51BV2/ngắn mạch N9 Đã biết: bảo vệ làm việc với đặc tính sau: Trong cơng thức này: – Bm Hệcủa thốngbảo điện vệ cố điểm t:Nguyễn thời Xuân gianTùng làm việc ĐHBK HN (khi cố N9 thời gian t51BV2/ngắn mạch N9 biết) Ikđ: dòng khởi động bảo vệ (đã biết Ikđ51/BV2=K*I làm việc max qua D2) I: dòng ngắn mạch điểm tính (N9): biết Inmax N9 Cịn lại Tp chưa biết (Tp: bội số thời gian bảo vệ): cần tìm ? Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 207 N9 N5 Bảo vệ q dịng có thời gian I> (51) Còn lại Tp chưa biết (Tp: bội số thời gian bảo vệ): cần tìm Thay tất giá trị biết vào cơng thức tìm giá trị Tp bảo vệ 2: Tp/BV2 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN ? Đặc tính làm việc BV Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 208 N9 N5 Tìm thời gian làm việc bảo vệ (BV2) với điểm cố cịn lại Biết dịng điện N5÷N9 chế độ max Lần lượt thay vào công thức BV2 biết VíNguyễn dụ: Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện Tính ĐHBK HN tBV2/N7 tính thời gian tương ứng Đã biết Biết dòng điện Inmax N7 Thay vào Đã biết Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 209 N9 N5 Tại điểm từ N5÷N9: tính thời gian làm việc tương ứng BV2 (với dịng điện InmaxN5÷InmaxN9) N5 N6 N7 N8 N9 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN tBV2/N9(Inmax) D1 D2 L(km) Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 210 N5 Tính tốn tiếp với BV1: Tại N5: BV2 khơng tác động BV1 phải tác động định thời gian BV1: phải chỉnh t51BV1/ngắn mạch N5 = t51BV2/ngắn mạch N5 + ∆t (giây) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Tính giá trị biết 0,3 giây Tính toán chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 211 N5 Với giá trị thời gian làm việc BV1 N5 biết Phương trình làm việc BV1 Tính ? Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Đặc tính làm việc BV1 Đã biết t51BV1/ngắn mạch N5 Ikđ51/BV1 InmaxN5 Đã biết Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 212 N9 N5 Tương tự với BV2: điểm từ N1÷N5: tính thời gian làm việc tương ứng BV1 (với dịng điện InmaxN1÷InmaxN5) N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN ∆t tBV2/N9(Inmax) D1 tBV1/Inmax D2 L(km) Tính tốn chỉnh định bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 213 Có đầy đủ phương trình làm việc BV1 & BV2 Biết độ lớn dòng ngắn mạch chế độ min: tính tốn tiếp thời gian vẽ đường đặc tính thời gian ứng với Inmin tBV1/Inmin N1 N2 tBV2/Inmin N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 ∆t Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện D1 ĐHBK HN D2 tBV1/Inmax KẾT THÚC L(km) tBV2/Inmax ... áp: bảo vệ cầu chì Máy biến áp truyền tải: bảo vệ bảo vệ so lệch… Cơ cấu hệ thống bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 10 Sơ đồ cấu trúc hệ thống BVRL Biến dòng điện (BI) Máy cắt điện. .. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Thiết bị bảo vệ đơn giản cầu chì (cầu chảy), aptomat… Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Khái niệm chung Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện. .. Nguyên lý bảo vệ khoảng cách Chương 5: Các nguyên lý bảo vệ khác Chương 6: Bảo vệ đường dây tải điện Chương 7: Bảo vệ máy biến áp Nguyễn Tùng ? ?vệ Bm Hệ thống điện Chương 8: XuânBảo hệ thống góp