Đồ án môn học bảo vệ rơle thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho đường dây

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ RƠLE TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle MỤC LỤC Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle CHƯƠNG GIỚI THIỆU VÀ TÍNH TỐN THƠNG SỐ CỦA ĐƯỜNG DÂY TRONG CÁC CHẾ ĐỘ 1.1 Giới thiệu đường dây bảo vệ Đường dây phân phối 110kV đạng mạch hở có tổng chiều dài 235km, nguồn từ hệ thống cấp điện cho phị tải phía sau, bao gồm đoạn đường dây AB BC CD Đoạn đường dây AB sử dụng đường dây kép Các đoạn BC CD đường dây đơn Sơ đồ thông số kỹ thuật đường dây: H A B l1 80 km ~ l2 75 km 110 kV C l3 AC-240 l4 45 km 35 km AC-120 AC-95 AC-240 D SD SC ình 1.1: Sơ đồ mạng điện Bảng 1.1: Thông số nguồn điện Công suất Cosϕ (MVA) Vô lớn 0.86 Z1HT (Ω) Z2HT (Ω) Z0HT (Ω) 30 20 20 Bảng 1.2: Thông số phụ tải Sơ đồ SC (MVA) SD (MVA) Cosφ SCmax SCmin SDmax SDmin 35+ j20 15+ j10 35+ j20 15+ j10 0,86 Bảng 1.3: Thông số đường dây (với tổng trở thứ tự không: Z0 = 2.5xZ1) Đoạn Loại dây Chiều dài (km) r0 (Ω/km) R (Ω) Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên x0 (Ω/km) X (Ω) Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle AB1 (l1) AC-240 80 0.132 10.56 0.401 32.08 AB2 (l2) AC-240 75 0.132 9.9 0.401 30.075 BC (l3) AC-120 45 0.27 12.15 0.423 19.035 CD (l4) AC-95 35 0.33 11.55 0.429 15.015 Bảng 1.4: Giá trị điện trở Đoạn Z Z1TB Z2TB Z0TB AB1 (l1) 10.56+j32.08 33.77 33.77 84.4334 AB2 (l2) 9.9+j30.075 31.66 31.66 79.1563 BC (l3) 12.15+j19.035 22.58 22.58 56.4554 CD (l4) 11.55+j15.015 18.94 18.94 47.3585 Cosϕ Z1HT (Ω) Z2HT (Ω) Z0HT (Ω) Trị hiệu dụng 0.86 30 20 20 Giá trị phức - 25.8+j15.3 17.2+j10.2 17.2+j10.2 1.2 Tính tốn thơng số đường dây chế độ Theo sơ đồ cho trước ta có sơ đồ phân bố cơng suất mạng sau: A B C l1 ~ D l3 l4 SD SC l2 Hình 1.2: Sơ đồ phân bố dòng điện Trường hợp mạng làm việc chế độ Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle 1.2.1 Chế độ cực đại Dòng điện làm việc vị trí sơ đồ Cơng suất chạy đoạn L1 L2 (chế độ cực đại) Đoạn L1 Đoạn L2 Dòng điện đoạn L1 L2 (chế độ cực đại) Đoạn L1 Đoạn L2 Đoạn L3 Đoạn L4 1.2.2 Chế độ cực tiểu Dòng điện làm việc vị trí sơ đồ Cơng suất chạy đoạn L1 L2 (chế độ cực tiểu) Đoạn L1 Đoạn L2 Dòng điện đoạn L1 L2 (chế độ cực tiểu) Đoạn L1 Đoạn L2 Đoạn L3 Đoạn L4 Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Bảng 1.5: Cơng suất dịng điện chế độ cực đại cực tiểu Phụ tải cực đại Đường dây AB1 (l1) AB2 (l2) BC (l3) CD (l4) Phụ tải cực tiểu Cơng suất (MVA) Dịng điện (A) Cơng suất (MVA) Dòng điện (A) 33.8710+19.3548i 36.1290+20.6452i 70.0000+40.0000i 35.0000+20.0000i 204.7543 218.4045 423.1588 211.5794 14.5161+ 9.6774i 15.4839+10.3226i 30.0000+20.0000i 15.0000+10.0000i 91.5689 97.6735 189.2424 94.6212 1.2.3 Trường hợp chế độ cố (đứt dây l1) Dòng điện làm việc vị trí sơ đồ Đoạn L2 Đoạn L3 Đoạn L4 Bảng 1.6: Cơng suất dịng điện chế độ cố Đường dây AB1 (l1) AB2 (l2) BC (l3) CD (l4) Cơng suất (MVA) Dịng điện (A) 70+j40 70+j40 35+j20 0.4232 0.4232 0.2116 Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ VÀ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG 2.1 Xác định loại bảo vệ role cần thiết để bảo vệ cho đường dây góp 2.1.1 Yêu cầu với thiết bị bảo vệ role a Tính tin cậy Độ tin cậy tác động: mức độ chắn rơle hệ thống bảo vệ rơle tác động Nói cách khác, độ tin cậy tác động khả bảo vệ làm việc có cố xảy phạm vi xác định nhiệm vụ bảo vệ Độ tin cậy không tác động: mức độ chắn rơle hệ thống rơle khơng làm việc sai Nói cách khác, độ tin cậy không tác động khả tránh làm việc nhầm chế độ vận hành bình thường cố xảy phạm vi bảo vệ qui định b Tính chọn lọc Là khả bảo vệ phát loại trừ phần tử bị cố khỏi hệ thống điện c Tính tác động nhanh Tính tác động nhanh bảo vệ rơle yêu cầu quan trọng việc cách ly nhanh chóng phần tử bị ngắn mạch, hạn chế mức độ phá hoại thiết bị, giảm thời gian sụt áp hộ dùng điện, giảm xác suất dẫn đến hư hỏng nặng nâng cao khả trì ổn định làm việc máy phát điện toàn HTĐ d Độ nhạy Độ nhạy đặc trưng cho khả “cảm nhận” cố rơle hệ thống bảo vệ Độ nhạy bảo vệ đặc trưng hệ số độ nhạy Kn tỉ số đại lượng vật lý đặt vào rơle có cố với ngưỡng tác động 2.1.2 Giới thiệu nguyên tắc thực bảo vệ a Bảo vệ cắt nhanh (50) Yêu cầu - Cắt tức thời đối tượng bị cố khỏi mạng điện dòng điện ngắn mạch lớn xẩy cuối vùng bảo vệ - Tác động với nhiều loại cố có thể, phải chọn lọc - Không làm việc với cố cuối vùng bảo vệ, Nguyên tắc tác động - Đo lường dòng điện dư đầu đối tượng bảo vệ, Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Đặc điểm - Làm việc dòng điện qua chỗ đặt bảo vệ lớn dòng đặt trước, - Chỉ bảo vệ phần đối tượng, - Thời gian làm việc cố định (nhỏ 0,1 giây) Dịng điện khởi động : Trong đó: : hệ số dự trữ; 1,3 cho rơ le điện từ; 1,2 cho rơ le tĩnh số; 1,1 cho rơ le điện kiểu trụ; giá trị thường chọn 1,25 : dòng điện ngắn mạch N1 (trên góp kế tiếp), Chú ý: - Nếu bảo vệ cho máy biến áp phải quy đổi dòng điện ngắn mạch phía thứ cấp phía sơ cấp, đó: Với tỉ số biến đổi MBA Phạm vi bảo vệ Trong đó: - L chiều dài bảo vệ (%), - tỉ số tổng trở hệ thống với tổng trở đối tượng bảo vệ Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Phạm vi ứng dụng - Tổng trở nguồn nhỏ tổng trở đối tượng bảo vệ (ZHT < ZL), - Bảo vệ cho đường dây có bù điện dung cuối, - Bảo vệ cho đường dây thỏa mãn điều kiện: IN2max> (1,1÷1,3).IN1max với IN2max, IN1max dịng điện cực đại cuối đầu đường dây b Bảo vệ dòng trễ thời gian (51) Yêu cầu - Cắt đối tượng bị cố khỏi mạng điện sau khoảng thời gian trễ - Tác động với nhiều loại cố có thể, phải chọn lọc - Khơng làm việc với dịng điện khởi động tải, dòng cho phép, dòng xung… Nguyên tắc tác động - Làm việc dòng điện qua chỗ đặt bảo vệ lớn dòng đặt trước, Đặc điểm - Tác động với dòng điện ngắn mạch lớn dòng tải cực đại, - Thường phối hợp với bảo vệ q dịng lân cận cầu chì Dịng điện khởi động Ikđ: Trong đó: Ikđ, IS dịng điện khởi động dòng điện đặt cho rơ le, Imax dịng điện tải lớn điều kiện bình thường, kdt = 1,5 - 4,0 hệ số dự trữ ứng với 150% 400% dòng điện đầy tải Trường hợp chung đặt kdt = 2,0 (200% dòng tải lớn nhất) Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Trong thực tế, kdt lựa chọn phù hợp với đặc tính đối tượng bảo vệ động cơ, máy biến áp hay phụ tải tổng hợp để chọn dòng khởi động bảo vệ phải thỏa mãn số u cầu sau: - Khơng làm việc với dịng điện từ hóa khởi động máy biến áp động cơ, - Khơng làm việc với dịng khởi động nguội phụ tải (cold pickup load), - Xét đến phối hợp với cầu chì bảo vệ q dịng phía sau c Bảo vệ khoảng cách (21) Nguyên tắc làm việc: Tổng trở rơ le đo nhỏ tổng trở đặt trước cho rơ le Mômen quay tổng: Trạng thái cân T = 0: Trong đó: ZR, ZL tổng trở vào rơ le tổng trở đường dây Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Bảo vệ Vùng II – Vù ng I I– Bả o vệ SC Vùng I – Bảo vệ Bả o vệ I–B g II Vùn I– ảo Vù ng I SC zsqeqVùng I – Bảo vệ vệ Bảo vệ Vùng II – ~ zsqe q 10-15 10-15 C Vùng I – Bảo vệ D zsqeq 10-15 A SD B Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Hình 4.4: Phạm vi bảo vệ bảo vệ khoảng cách Hình 4.5: Phạm vi bảo vệ bảo vệ khoảng cách Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle 4.2.4 Phối hợp đặc tính thời gian BVKC đặt 1, 2, Hình 4.6: Phối hợp thời gian bảo vệ khoảng cách A ~ B C D SD 110 kV Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên SC Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle 4.2.5 Phối hợp đặc tính thời gian tác động BVKC BVQD N5 Hình 4.7: Phối hợp thời gian bảo vệ khoảng cách vảo vệ dòng Tại điểm ngắn mạch N5: Bội số dòng ngắn mạch dịng đặt Sử dụng đường đặc tính dốc chuẩn IS cho role ~ 110 kV A B N5 C Hình 4.8: Phối hợp thời gian bảo vệ khoảng cách vảo vệ dòng Vậy thời gian tác động vùng - bảo vệ 1: Thời gian tác động vùng - bảo vệ 1: Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Thời gian tác động vùng - bảo vệ 1: Vậy thời gian tác động bảo vệ 2, Bảng 4.3: Thời gian tác động bảo vệ khoảng cách Thời gian tác động (s) Các BV BV1 BV2 BV3 BV4 Vùng Vùng Vùng 0.6583 1.1583 1.6583 0.6583 1.1583 0.6583 1.1583 0.6583 1.1583 Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 1.6583 Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle CHƯƠNG CÀI ĐẶT CHO ROLE Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle 5.1 7SJ511 cho bảo vệ q dịng điện 5.1.1 Lập trình phạm vi chức Bắt đầu khối “Phạm vi chức năng” Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Lựa chọn đặc trưng cho bảo vệ dòng Đặc điểm để bảo vệ dòng chạm đất Liên tục bảo vệ chạm đất Tham số thay đổi Tần số hoạt động hệ thống 5.1.2 Thiết lập thông số chức Bắt đầu với khối “Thông số dòng” Hệ thống liệu Yêu cầu liệu dòng điện hệ thống thiết bị CT VT Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Cài đặt cho bảo vệ dòng Bảo vệ cắt nhanh 50 Dòng đặt - 15.9020A 15.90 0.00 Bảo vệ dòng cực đại Sử dụng đặc tính dốc chuẩn IEC – Normal Inverse Bộ thông số IN=7.0533A; TMS=0.1 Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle 7.05 0.1 Cài đặt tương tự cho bảo vệ 5.2 7SA513 dùng cho bảo vệ khoảng cách Bộ thông số liệu nguồn Điện áp mạng 110kV Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle 110 Điện áp phía sau VT: 100V Cài đặt vùng bảo vệ Role Vùng 1: Z=0.3264+ 0.9916i (Ω) 0.33 0.99 Thời gian khởi động vùng 0.6 Cài đặt vùng bảo vệ Role Vùng 2: Z=0.6049+ 1.5126i (Ω) 0.6 1.51 Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Thời gian khởi động vùng 1.1 Cài đặt vùng bảo vệ Role Vùng 2: Z=0.8160+ 2.4789i (Ω) 0.82 2.45 Thời gian khởi động vùng 1.6 Tương tự cho bảo vệ 2, Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên ... Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ VÀ HỆ THỐNG ĐO LƯỜNG 2.1 Xác định loại bảo vệ role cần thiết để bảo vệ cho đường dây góp 2.1.1 Yêu cầu với thiết bị bảo vệ role... Sơ đồ phương thức bảo vệ 2.2.2 Nhiệm vụ loại bảo vệ Bảo vệ 21: Bảo vệ khoảng cách, bảo vệ cho đoạn AB, BA Bảo vệ 50: Bảo vệ dòng tức thời (cắt nhanh), bảo vệ cho đoạn BC, CD Bảo vệ 51: Bảo vệ. .. Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle 4.2.3 Phạm vi bảo vệ Nguyễn Đỗ Dũng – ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án môn học: Bảo Vệ Rơle Bảo vệ Vùng II – Vù ng I I– Bả o vệ SC Vùng I – Bảo vệ Bả o vệ