Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ đồ án bảo vệ rơ le trong hệ thống điện...

Tài liệu đồ án bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

.DOC
34
2354
69

Mô tả:

Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt ĐỒ ÁN MÔN HỌC RƠLE Họ tên sinh viên:Nguyễn Tiến Hùng Lớp : Đ1H2 Ngành : Hệ Thống Điện Cán bộ hướng dẫn : Th.S Nguyễn Văn Đạt A.LÝ THUYẾT 1. Nhiệm vụ và các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơle: a/ Nhiệm vụ của bảo vệ rơle Khi thiết kế hoặc vận hành bất kì 1 hệ thống điện nào cũng phải kể đến các khả năng phát sinh các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy. Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện. Hậu quả 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. - Phá hủy các phần tủ có dòng điện ngắn mạch chạy qua do tác dụng của nhiệt và cơ. - Phá vỡ sự ổn định của hệ thống. Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc không bình thường như là quá tải. Khi quá tải, dòng điện tăng cao làm nhiệt độ của các phần dẫn điện vượt quá giới hạn cho phép, làm cho cách điện của chúng bị già cỗi và đôi khi bị phá hỏng. Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thống điện 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 được thực 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 việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện. Tùy mức độ mà bảo vệ rơ le có thể tác động hoặc báo tín hiệu đi cắt máy cắt. thiết bị điện b/ Các yêu cầu đối với Bảo vệ rơle  Tác động nhanh: Càng cắt nhanh phần tư bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế được mức độ phá hoại phần tử đó , càng giảm được thời gian tụt thấp điện áp ở các hộ tiêu thụ và càng có khả năng giữ được ổn định của hệ thống điện. 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 SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 1 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt nhanh thì không thể thỏa mãn yêu cầu chọn lọc. Hai yêu cầu này đôi khi mâu thuẫn nhau, vì vậy tùy điều kiện cụ thể cần xem xét kỹ càng hơn về 2 yêu cầu này.  Tính chọn lọc: là khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống. Theo nguyên lý làm việc có thể phân ra: + Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: là những bảo vệ chỉ làm việc khi có sự cố xảy ra trong một 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 độ chọn lọc tương đối: ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được bảo vệ còn có thể thực hiện chức năng dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận.  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  I N min I kđ Yêu cầu: k n  2 : đối với bảo vệ chính k n  1,5 : đối với bảo vệ dự phòng  Độ tin cậy: là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn. + Độ tin cậy 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. + 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  Tính kinh tế: Đối với lưới điện trung, hạ áp vì số lượng các phần tử cần được bảo vệ rất lớn, yêu cầu đối với thiết bị không cao bằng thiết bị bảo vệ ở cá nhà máy điện lớn hoặc lưới truyền tải cao áp và siêu cao áp do vậy cần chú ý tới tính kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo vệ sao cho có thể đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật với chi phí nhỏ nhất. 2. Nêu nguyên tắc bảo vệ đã học *) Các nguyên tắc bảo vệ đã học là: - 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. SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 2 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt + 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 thời gian tác động càng lớn. + Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn giá trị dòng điện tác động lớn hơn giá trị dòng điện ngắn mạch ngoài max. - Bảo vệ so lệch dòng điện: là loại bảo vệ làm việc theo nguyên tắc so sánh trực tiếp biên độ dòng điện ở hai đầu phần tử được bảo vệ. Nếu sự sai lệch vượt quá trị số cho trước thì bảo vệ sẽ tác động. - Bảo vệ khoảng cách: Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ dùng rơ le tổng trở có thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp UR và dòng điện IR đưa vào rơ le và góc pha giữa chúng.  UR , R  IR t = f      Thời gian này tự động tăng lên khi khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến chỗ đặt bảo vệ tăng lên. Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng nhất có thời gian làm việc bé nhất. - Bảo vệ dòng điện có hướng: - Là loại bảo vệ làm việc theo giá trị dòng điện tại chỗ nối rơ le và góc pha giữa dòng điện ấy vơi điện áp trên thanh góp có đặt bảo vệ cung cấp cho rơ le. Bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện vào rơ le vượt quá giá trị chỉnh định trước và góc pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ.  Từ đó, thấy rằng bảo vệ dòng điện có hướng chính là bảo vệ dòng điện cực đại cộng thêm bộ phận làm việc theo góc lệch pha giữa dòng điện và áp vào rơ le. - 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 tự không vào rơ le. Nếu dòng này lớn hơn giá trị đặt của rơ le thì sẽ tác động cắt máy cắt. - 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 hơn dòng không cân bằng tính toán nhân với 1 hệ số k at nào đó. Nên khi có ngắn mạch 1 pha chạm đất 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 I 0 không tồn tại và rơ le không tác động. 3. Nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý làm việc, thông số khởi động và vùng tác động của từng bảo vệ đặt cho đường dây Đường dây cần bảo vệ là đường dây 110kV, là đường dây cao áp,để bảo vệ ta dùng các loại bảo vệ: SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 3 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt - Quá dòng điện cắt nhanh hoặc quá thời gian - Quá dòng điện có hướng - So lệch dùng cấp thứ cấp chuyên dùng - Khoảng cách. Trong nhiệm vụ thiết kế bảo vệ của đồ án ta xét bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh và quá dòng điện có thời gian. a) Bảo vệ quá dòng có thời gian: - Nhiêm vụ: Dùng để bảo vệ cho các lưới hở có 1 nguồn cung cấp, chống ngắn mạch giữa các pha. - Sơ đồ nguyên lý làm việc: Chia làm 2 loại + Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian độc lập - 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 Giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ I KĐ trong trường hợp này được xác định bởi: I RL  KĐ k at .k mm .  I lv max k tv .n i Trong đó: Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất. kat: hệ số an toàn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm khi có ngắn mạch ngoài do sai số khi tính dòng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% của BI và 20% do tổng trở nguồn bị biến động). kmm: hệ số mở máy, có thể lấy Kmm= (1.5 ÷ 2,5). ktv: hệ số trở về của chức năng bảo vệ quá dòng, có thể lấy trong khoảng (0,85 ÷ 0,95). Sở dĩ phải sử dụng hệ số Ktv ở đây xuất phát từ yêu cầu đảm bảo sự làm việc ổn định của bảo vệ 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 được tác động. Phối hợp các bảo vệ theo thời gian: Đây là phương pháp phổ biến nhất thường được đề cập trong các tài liệu bảo vệ rơle hiện hành. Nguyên tắc phối hợp này là nguyên tắc bậc thang, nghĩa là chọn thời gian của bảo vệ sao cho lớn hơn một khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động lớn nhất của cấp bảo vệ liền kề trước nó (tính từ phía phụ tải về tn  t( n 1) max  t nguồn). Trong đó: tn : thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét. SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 4 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt t(n-1)max: thời gian tác động cực đại của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước nó (thứ n). Δt : bậc chọn lọc về thời gian. + Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian phụ thuộc. Bảo vệ quá dòng có đặc tuyến thời gian độc lập trong nhiều trường hợp khó thực hiện được khả năng phối hợp với các bảo vệ liền kề mà vẫn đảm bảo được tính tác động nhanh của bảo vệ. Một trong những phương pháp khắc phục là người ta sử dụng bảo vệ quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc. Hiện nay các phương thức tính toán chỉnh định rơle quá dòng số với đặc tính thời gian phụ thuộc do đa dạng về chủng loại và tiêu chuẩn nên trên thực tế vẫn chưa được thống nhất về mặt lý thuyết điều này gây khó khăn cho việc thẩm kế và kiểm định các giá trị đặt. t1 t t6 t2 t t3 t t4 Hình 1: 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 Rơle quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc được sử dụng cho các đường dây có dòng sự cố biến thiên mạnh khi thay đổi vị trí ngắn mạch. Trong trường hợp này nếu sử dụng đặc tuyến độc lập thì nhiều khi không đảm bảo các SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 5 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt điều kiện kỹ thuật: thời gian cắt sự cố, ổn định của hệ thống... Hiện nay người ta có xu hướng áp dụng chức năng bảo vệ quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc như một bảo vệ thông thường thay thế cho các rơle có đặc tuyến độc lập. Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian được tính theo công thức: Ikđ-51 = k.Ilvmax Trong đó: k – hệ số chỉnh định ( k=1,6 ) Thời gian bảo vệ được chọn theo công thức: t 0,14 .Tp I 1 ; 0,02 * t  13,5 .T p , s I *1 + Vùng tác động: vùng tác động của rơ le 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 chậm hơn 1 cấp thời gian là Δt. b) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh: 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 thường thì mức độ nguy hiểm 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 (50), bảo vệ cắt nhanh có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kì 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, đây chính là nhược điểm lớn nhất của loại 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 3 pha trực tiếp) đi qua chỗ đặt rơle khi có ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ. Sau đây chúng ta sẽ đi tính toán giá trị đặt của bảo vệ cho mạng điện trong đồ án. Đối với mạng điện hình tia một nguồn cung cấp giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ đặt tại thanh góp A được xác định theo công thức: Ikđ = kat.INngmax Trong đó: 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 biến dòng. Với rơle điện cơ Kat = (1,2 ÷ 1,3), còn với rơle số kat = 1,15. SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 6 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt INng max: dòng ngắn mạch 3 pha trực tiếp lớn nhất qua bảo vệ khi ngắn ngoài vùng bảo vệ. Ở đây là dòng ngắn mạch 3 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 1 phần đường dây 70 – 80%  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 1 phần tử nào đó mà chỉ có thể kết hợp với bảo vệ khác. INmax INmin Ikd LCNmin INngoaimax LCNmax Hình 2: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây một nguồn cung cấp 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: Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ được trình bày như hình vẽ sau: Ta thấy bảo vệ dùng ba biến dòng đặt ở 3 pha làm đầu vào cho 1 rơ le. Dòng vào rơ le bằng: IR = Ia + Ib + Ic Ta có: Ia = (IA - IAμ). WS WT Nên: IR = Ia + Ib + Ic = (IA + IB + IC). SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 WS WS - (IAμ + IBμ + ICμ). WT WT 7 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle Hay là: IR = GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt 3I 0 - Ikcb ni Với: Ikcb = (IAμ + IBμ + ICμ). WS : là thành phần dòng không cân bằng, sinh WT 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 vệ không tác động do thành phần 3 I0 bằng 0. - Dòng khởi động: Dòng khởi động được chọn như sau: Ikđ  Ikcbtt0 Tức là: IkđR = kat. I kcbtt , ni: tỉ số biến của BI ni - Thời gian tác động: Thời gian làm việc của bảo vệ cũng được chọn theo nguyên tắc từng cấp để đảm bảo tính chọn lọc nhưng chỉ áp dụng trong mạng trung tính nối đất trực tiếp.  Bảo vệ chống ngắn mạch 1 pha có thời gian làm việc bé hơn so với bảo vệ quá dòng chống ngắn mạch giữa các pha và có độ nhạy cao hơn. - 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. - 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: I A + 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. Bảo vệ so lệch dòng điện: -Nhiệm vụ: làm bảo vệ chính cho các đường dây, đặc biệt là các đường dây quan trọng, làm nhiệm vụ chống ngắn mạch. - 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: . . . . I R = I   I  I  I , gọi là dòng so lệch. sl T1 T2 Xét tình trạng làm việc bình thường của bảo vệ. Giả sử ngắn mạch tại N1: dòng ngắn mạch từ A đến. Ta có: IS1 = IS2 IT1 = IT2 IR = 0 (trường hợp lý tưởng). Rơ le không tác động. SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 8 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ N2. Ta có: I S1  IS2, nên IT1  IT2, nên IR = IT1 – IT2  0. Nếu . IR >IKĐ thì rơ le tác động. - Dòng khởi động: Để bảo vệ so lệch làm việc đúng ta phải chỉnh định dòng khởi động của bảo vệ lớn hơn dòng không cân bằng lớn nhất khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ. Tức là: IKđ = k.Ikcbttmax Trong đó: Ikcbttmax = kđn.kkck.fimax.INMNmax 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 I SC 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. + Bảo vệ khoảng cách: - Sơ đồ 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 rơ le dòng cực đại hoặc rơ le tổng trở cực tiểu. - Bộ phận khoảng cách: đo khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến điểm hư hỏng, thực hiện nhờ rơ le 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 1 số rơ le 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 rơ le định hướng công suất riêng biệt hoặc kết hợp trong bộ phận khởi động và khoảng cách. SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 9 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt PHẦN TÍNH TOÁN CHƯƠNG I: CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN B1 HT MC1 MC2 D1 BI1 t pt1 B2 D2 t pt2 BI2 P1 110kV 220 kV 1.Chọn tỷ số biến đổi của các BI Chọn tỷ số biến đổi của máy biến dòng BI1, BI2 dùng cho bảo vệ đường dây D1, D2.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 máy biến dòng BI: ni = I Sdd I Tdd + Chọn ISdd ≥ Ilvmax=Icb :dòng điện làm việc lớn nhất đi qua BI + Chọn ITdd=1A Dòng điện làm việc trên đường dây 2 50 .103  278,913 (A) 3.115.0,9 P2 = 3.U đm . cos  2 I2=Ipt2 = Dòng điện làm việc trên đường dây 1: I1 = Ipt1 + Ipt2 = 20 P1  I pt 2 = .103  278,913  397,041 A 3.U đm . cos 1 3.115.0,85 Tỷ số của máy biến dòng điện: n i  Isd� với I td�  1A I td� Dòng điện sơ cấp danh định của BI 1 là: I1  397,041(A) Tỷ số biến dòng: ni  I sdd 400  I tdd 1 Dòng điện sơ cấp danh định của BI 2 là: I1  278,913(A) Tỷ số biến dòng: ni  I sdd 300  I tdd 1 SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 10 Khoa: Hệ Thống Điện P2 Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt CHƯƠNG II TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH, XÂY DỰNG QUAN HỆ GIỮA DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH VỚI CHIỀU DÀI ĐƯỜNG DÂY TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CỰC ĐẠI CỰC TIỂU 2.1 VỊ TRÍ CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH MBA1 HT N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 L1 220kV MBA2 S2 110kV L2 Giả thiết trong quá trình tính toán ngắn mạch ta bỏ qua : - Bão hòa từ - Dung dẫn ký sinh trên đường dây, điện trở 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 Công suất cơ bản: Scb = SdđB = 125 MVA Điện áp cơ bản: Ucb = Utb các cấp = (230;10,5) EHT = 1 2.1.2 ĐIỆN KHÁNG CÁC PHẦN TỬ + Hệ thống S1NHTmax = 1150 MVA ; X0HT = 1,2. X1HTmax SN min = 0,7.1150 = 805 MVA.  Giá trị điện kháng thứ tự thuận. Chế độ cực đại: X1HT max  Scb 125   0,109 S N max 1150 Chế độ cực tiểu: X1HT min  Scb 125   0,155 S1N min 805  Giá trị điện kháng thứ tự không. Chế độ hệ thống cực đại: X0HTmax = 1,2.X1HTmax= 1,2.0,109= 0,13 Chế độ hệ thống cực tiểu: X0HTmin = 1,2.X1HTmin = 1,2.0,155 = 0,186 + Máy biến áp B1 và B2 X B1  X B 2  U N Scb 10,5 125 .  .  0,105 100 SđmB 100 125 SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 11 Khoa: Hệ Thống Điện S1 Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt + Đường dây Chia đường dây D1,D2 lần lượt thành 5 đoạn bằng nhau. Điện kháng trên từng đoạn là:  Giá trị điện kháng thứ tự thuận: X1D11  X1D12  X1D13  X1D14  X1D15 = S 1 X1L1 cb  1 0,43.55. 1252  0,045 2 5 U cb 5 115 X1D 21  X1D 22  X1D 23  X1D 24  X1D 25 = S 1 X 2 L 2 cb  1 0,41.45. 125  0,035 2 5 U cb 5 115 2  Giá trị điện kháng thứ tự không : X 0 D11  X 0 D12  X 0 D13  X 0 D14  X 0 D15 = 2.X1D11 = 2.0,045=0,09 X 0 D 21  X 0 D 22  X 0 D 23  X 0 D 24  X 0 D 25 =2.X2D21= 2.0,035 = 0,07 2.2 TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH CỦA MẠNG ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ 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 3 thành phần:thành phần thứ tự thuận,thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không. Ta chia mổi đường dây ra làm 5 đoạn: X HT HT XB N2 N1 D11 N3 D12 N4 D13 N5 D14 N6 N7 D21 D15 N8 N9 N10 N11 D22 D23 D24 D25 S2 Ta tiến hành các dạng ngắn mạch lần lượt cho 11 điểm N1-N11 => Tính X1∑ ; X2∑ ; X0∑ tại các điểm ngắn mạch trong chế độ max: 1 1 XB12= 0,109 + .0,105 = 0,161 2 2 1 1  X 0 HT  X B12 = 0,13 + 0,105 = 0,182 2 2 N1: X1∑=X1HT+ X0 Tương tự với các điểm còn lại ta có công thức tính: N2: X1∑=X2∑=XHT+XB12+X1D11 X0∑=X0HT+XB12+X0D11 N3: X1∑=X2∑=XHT+XB12+2.X1D11 X0∑=X0HT+XB12+2.X0D11 SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 12 Khoa: Hệ Thống Điện S1 Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt N4: X1∑=X2∑=XHT+XB12+3.X1D11 X0∑=X0HT+XB12+3.X0D11 N5: X1∑=X2∑=XHT+XB12+4.X1D11 X0∑=X0HT+XB12+4.X0D11 N6: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11 X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11 N7: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+X1D21 X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+X0D21 N8: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+2.X1D21 X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+2.X0D21 N9: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+3.X1D21 X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+3.X0D21 N10: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+4.X1D21 X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+4.X0D21 N11: X1∑=X2∑=XHT+XB12+5.X1D11+5.X1D21 X0∑=X0HT+XB12+5.X0D11+5.X0D21 Kết quả tính cho bảng sau: N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 X1∑max 0,161 0,206 0,251 0,296 0,341 0,386 0,421 0,456 0,491 0,526 0,561 X0∑max 0,182 0,272 0,362 0,452 0,542 0,632 0,702 0,772 0,842 0,912 0,982 =>Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch đều được tính theo công thức: ( I1 n )  N X 1 1 (vì E∑=1) với X ( n ) là điện kháng phụ của   X (n)  loại ngắn mạch n => Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha được tính theo công thức : I (n ) N (  m ( n ) .I1n ) N Ta có bảng tóm tắt sau: Dạng ngắn mạch n X(n )  m(n) Tính toán N(1) 1 X2∑ + X0∑ 3 I1N=I2N=I0N N(1,1) 1,1 X2∑// X0∑ SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2  I1N .X 0  I2N  3. 1  X 0  X 2  (X 2   X 0  ) 2  I1N .X 2  I0N  X 0  X 2  X 2  .X 0  13 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle N(3) 3 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt 0 1 I1N=IN ; I2N=I0N=0 a. Ngắn mạch tại điểm N1 Sơ đồ dạng đơn giản thứ tự thuận, nghịch, không. N1 EHT XHT N1 XB12 XHT XB12 N1 XHT X1  X 2  X HT  X B12 = 0,109 + XB12 1 .0,105 = 2 0,161 X 0   X 0HT  X B12 = 0,13 + 1 0,105 = 0,182 2 +) Ngắn mạch 3 pha đối xứng ( N(3) ) I1(3)1  N 1 1   6,211 ; X1 0,161 ) I ( 3 ) 1 = I ( 3N1  0 2N 0 Trong hệ đơn vị có tên: 3) ( I (N1kA  m ( n ) .I13)1 . N Scb 125  1.6,211  3,898 kA 3.U cb 3.115 +) Ngắn mạch 1 pha chạm đất N(1) Ta có: X  X2  X0  ,0 161 0,182  0,343 Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau: N2 EHT Với Xtd Xtđ = X1 + X = 0,161 + 0,343= 0,504 SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 14 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt (1) (1 ) (1 ) Ta có : I1N1  I 2 N1  I 0 N1  E HT  1  1,984 0,504 X td Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là: 1) ( I (N1kA  m ( n ) .I11)1 . N Scb 125  3.1,984.  3,735 kA 3.U cb 3.115 Dòng điện thứ tự không dạng có tên là: ) I (1)kA  3.I (1N1 . 01 0 Scb 125  3.1,984.  3,735 kA 3.U cb 3.115 +)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) Ta có : X2 .X0 0,161.0,182 X    0,085 X2  X0 0,161  0,182 Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau: N2 EHT Xtd Với : Xtđ = X1 + X = 0,161 + 0,085= 0,246 Ta có : (1,1) 1 N1 I E 1  HT   4,065 ; 0,246 X td X2 0,161 I I .  4,065.  1,908 X0 X2 0,182  0,161 (1,1) (1,1) 0 N1 1N1 X0 0,182 I I .  4,065.  2,157 X0 X2 0,161  0,182 (1,1) (1,1) 2 N1 1N1 SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 15 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt 1, I (N11)  4,065. 3. 1  0,161.0,182  6,101  0,161  0,182 2 Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là: Scb 125  6,101.  3,829 kA 3.U cb 3.115 1, ) 1, I (N11kA  I (N11) . Dòng điện thứ tự không dạng có tên là: , ) I (1,1)  3.I (1N11 . 01kA 0 Scb 125  3.1,908.  3,592 kA 3.U cb 3.115 Khi ngắn mạch tại điểm N1 thì không có dòng qua các BI b) Ngắn mạch tại điểm N2 Sơ đồ dạng đơn giản thứ tự thuận, nghịch, không. N2 EHT N2 N2 X 2 X 1 X1  X2  0,206 a) Ngắn mạch 3 pha N(3) I1( 3)2  N X0 ; X 0   0,272 E HT 1   4,854 ; X1 0,206 ( 3) ( 3) Trong hệ đơn vị có tên: I N 2 kA  I1N 2 . ) I ( 3 ) 1 = I ( 3N1  0 2N 0 Scb 125  4,854.  3,046 kA 3.U cb 3.115 b) Ngắn mạch 1 pha N(1) Ta có: X  X2  X0  0,206  0,272  0,478 và m (1) =3 Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau: N2 EHT Với Xtd Xtđ = X1 + X = 0,206 + 0,478 = 0,684 SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 16 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt (1) (1) (1) Ta có : I1N 2  I 2 N 2  I 0 N 2  E HT 1   1,462 0,684 X td Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là: 1 ( I (N)2 kA  m ( n ) .I11) 2 . N Scb 125  3.1,462.  2,752 kA 3.U cb 3.115 (1) (1) Dòng điện thứ tự không là: I 02 kA  3.I 0 N1 . Scb 125  3.1,462.  2,752 3.U cb 3.115 kA +)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) Ta có : X2 .X0 0,206.0,272 X    0,117 X2  X0 0,206  0,272 Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau: N2 EHT Xtd Với : Xtđ = X1 + X = 0,206 + 0,117= 0,323 Ta có : ( I11,12) N E 1  HT   3,096 ; 0,323 X td X2 0,206 I  I .  3,096.  1,334 X0 X2 0,272  0,206 (1,1) (1,1) 0 N 2 1N 2 X0 0,272 I  I .  3,096.  1,762 X0 X2 0,272  0,206 (1,1) (1,1) 2 N 2 1N 2 1 I (N,21)  3,096. 3. 1  SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 0,206.0,272  4,659  0,206  0,272 2 17 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là: 1 1) 11 I (N,2 kA  I (N,2 ) . Scb 125  4,659.  2,924 kA 3.U cb 3.115 Dòng điện thứ tự không dạng có tên là: ,1) I (1,1)  3.I (1N 2 . 02 kA 0 Scb 125  3.1,334.  2,511 kA 3.U cb 3.115 Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại ta có tổng hợp kết quả : max max X1  X 0 I ( 3) N , kA 0,182 I (1,1) 0 , kA I max N , kA max I 0 ,kA I (1)kA N, I (1) 0 , kA I (1,,1) N kA 3,898 3,735 3,735 3,822 3,586 3,898 3,735 N1 0,16 1 N2 0,206 0,272 3,046 2,752 2,752 2,922 2,81 3,046 2,752 N3 0,251 0,36 2 2,50 2,179 2,179 2,371 1,931 2,50 2,179 N4 0,296 0,452 2,12 1,803 1,803 1,997 1,569 2,12 1,803 N5 0,34 1 0,542 1,84 1,538 1,538 1,725 1,321 1,84 1,538 N6 0,38 6 0,63 2 1,626 1,341 1,341 1,519 1,141 1,626 1,341 N7 0,421 0,702 1,491 1,219 1,219 1,39 1,032 1,491 1,219 N8 0,456 0,772 1,376 1,118 1,118 1,281 0,941 1,376 1,118 N9 0,49 1 1,278 1,032 1,032 1,188 0,866 1,278 1,032 N10 0,526 0,912 1,193 0,929 0,929 1,108 0,801 1,193 0,929 N11 0,56 1 1,119 0,895 0,895 1,038 0,746 1,119 0,895 0,842 0,982 2.3TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH CỦA MẠNG ĐIỆN Ở CHẾ ĐỘ CỰC TIỂU Tính X1∑ ; X2∑ ; X0∑ tại các điểm ngắn mạch trong chế độ min: SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 18 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle N1 : X1  X2  XHT  XB1 GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt = 0,155+ 0,105 = 0,26 X 0   X 0HT  X B1 = 0,186 + 0,105 = 0,291 Tương tự với các điểm còn lại ta có công thức tính: N2: X1∑=X2∑=XHT+XB1+X1D11 X0∑=X0HT+XB1+X0D11 N3: X1∑=X2∑=XHT+XB1+2.X1D11 X0∑=X0HT+XB1+2.X0D11 N4: X1∑=X2∑=XHT+XB1+3.X1D11 X0∑=X0HT+XB1+3.X0D11 N5: X1∑=X2∑=XHT+XB1+4.X1D11 X0∑=X0HT+XB1+4.X0D11 N6: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11 X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11 N7: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+X1D21 X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+X0D21 N8: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+2.X1D21 X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+2.X0D21 N9: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+3.X1D21 X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+3.X0D21 N10: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+4.X1D21 X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+4.X0D21 N11: X1∑=X2∑=XHT+XB1+5.X1D11+5.X1D21 X0∑=X0HT+XB1+5.X0D11+5.X0D21 Kết quả tính cho bảng sau: N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 X1∑mix 0,26 0,305 0,35 0,395 0,44 0,485 0,52 0,555 0,59 0,625 0,66 X0∑mix 0,291 0,381 0,471 0,561 0,651 0,741 0,811 0,881 0,951 1,021 1,091 a. Ngắn mạch tại điểm N1 Sơ đồ dạng đơn giản thứ tự thuận, nghịch, không. N1 EHT XHT N1 XB12 XHT XB12 N1 XHT X1  X2  XHT  XB1 XB12 = 0,155 + 0,105 = 0,26 SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 19 Khoa: Hệ Thống Điện Đồ án môn học Bảo vệ Rơle GVHD: Th.S Nguyễn Văn Đạt X 0   X 0HT  X B1 = 0,186 + 0,105 = 0,291 +) Ngắn mạch 3 pha đối xứng ( N(3) ) I1( 3)1  N 1 1   3,846 ; X1 0,26 ) I ( 3 ) 1 = I ( 3N1  0 2N 0 Trong hệ đơn vị có tên: 3) ( I (N1kA  m ( n ) .I13)1 . N Scb 125  1.3,846.  2,413 kA 3.U cb 3.115 +) Ngắn mạch 1 pha chạm đất N(1) Ta có: X  X2  X0  ,0 26  0,291  ,0 551 Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau: N2 EHT Với Xtd Xtđ = X1 + X = 0,26 + 0,551= 0,811 (1) (1) (1) Ta có : I1N1  I 2 N1  I 0 N1  E HT 1   1,233 0,811 X td Dòng ngắn mạch siêu quá độ dạng có tên là: 1) ( I (N1kA  m ( n ) .I11)1 . N Scb 125  3.1,233.  2,321 kA 3.U cb 3.115 Dòng điện thứ tự không dạng có tên là: ) I (1)kA  3.I (1N1 . 01 0 Scb 125  3.1,233.  2,321 kA 3.U cb 3.115 +)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) Ta có : X 2 .X0 0,26.0,291 X    0,137 X 2  X0 0,26  0,291 SVTH:Nguyễn Tiến Hùng - Lớp Đ1-H2 20 Khoa: Hệ Thống Điện
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan