đồ-án-môn-học-bảo-vệ-rơle.docx

Đồ án môn học Bảo Vệ RơLe

LỜI NÓI ĐẦU rong nền kinh tế hiện đại ngày nay năng lượng điện năng là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng, việc xây dựng các nhà máy điện và hệ thống truyền tải đang trở thành gánh nặng của quốc gia. Trong các phụ tải điện còn có nhưng phụ tải quan trọng không thể mất điện trong thời gian lâu dài, cacs thiết bị điện đắt tiền có thể bị hư hỏng nếu xảy ra sự cố và không được loại bỏ ngay phần tử bị sự cố. Để thực hiện nhiệm vụ loại bỏ một cách nhanh nhất phần tử bị hỏng ra khỏi hệ thống cần có hệ thống bảo vệ rơ le làm việc an toàn.

T

Là một sinh viên chuyên ngành hệ thống điện không thể không nghiên cứu tìm hiểu bộ môn “ Bảo vệ rơle ’’. Môn học đã mang lại cho sinh viên nhưng kiến thức cơ bản nhất của kỹ thuật bảo vệ hệ thống điện bằng rowle, các nguyên tắc tác động, cách thực hiện các bảo vệ thường gặp cũng như các chế độ hư hỏng và làm việc không bình thường điển hình nhất của hệ thống điện và các bảo vệ chính đặt cho nó. Đồ án “ Bảo vệ rowle’’ giúp sinh viên hệ thống lại toàn bộ kiến thức được học và tiếp cận với một số loại rơle trong thực tế. Nhưng kiến thức này sẽ là nền tảng cho quá trình tiếp cận thực tế sau này. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của cô Ngô Thị Ngọc Anh đã giúp em hoàn thành đồ án này. Do thời gian làm bài không nhiều, kiến thức còn hạn chế nên bài là của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vậy em kính mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô cho bài làm của mình hoàn thiện hơn Hà nội, ngày 9tháng 3 năm 2019 Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Nghĩa – D11DCN&Đ2

MỤC LỤC Chương 1: Nhiệm vụ và các yêu cầu bảo vệ rơ le Chương 2: Tính toán lựa chọn các thông số của BI cho bảo vệ ĐZ 35KV 2.1: Nhiệm vụ của BI 2.2: Chọn các biến dòng điện BI1, BI2 cho đz L1 và L2 2.3: Chọn các máy biến dòng 2.3.1: Chọn máy biến dòng cho Bảo vệ đz L1 2.3.2: Chọn máy biến dòng cho Bảo vệ đz L2 Chương 3: Phương thức bảo vệ cho đường dây L1 & L2 và các nguyên lý của các rơ le 3.1: Mô tả đối tượng bảo vệ 3.2: Các thông số chính 3.3: Chọn phương thức bảo vệ cho đường dây 35kv L1 & L2 3.4: Trình bày các nguyên lý làm việc của các bảo vệ sử dụng trong sơ đồ phương thức Chương 4: Tính toán ngắn mạch phục vụ cho lựa chọn thông số cài đặt và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ 4.1: Mục đích tính toán ngắn mạch 4.2: Các giả thiết cơ bản khi tính toán ngắn mạch 4.3: Chọn các đại lượng cơ bản 4.3.1: Điện kháng hệ thống 4.3.2: Điện kháng của máy biến áp 4.3.3: Điện kháng của đường dây 4.4: Các sơ đồ tính toán 4.5: Sơ đồ 1 4.5.1: Tính toán giá tri dòng ngắn mạch 3 pha tại N1 4.5.2: Tính toán giá tri dòng ngắn mạch 2 pha tại N2 Chương 5: Tính toán thông số cài đặt các chức năng của bảo vệ 1 & 2 5.1: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh. (50) 5.2: Bảo vệ quá dòng có thời gian (51)

5.2.1: Dòng khởi động của bảo vệ 51 được chọn theo công thức: 5.2.2: Thời gian làm việc của các bảo vệ 51 Chương 6 : Khảo sát vùng tác động chức năng bảo vệ quá dòng cắc nhanh của các bảo vệ 1&2 Chương 7 : Kiểm tra độ nhạy của các chức năng bảo vệ 1&2.

Chương 1: Nhiệm vụ và các yêu cầu bảo vệ rơ le 1. Nhiệm vụ: Trong sự phát triển của các hệ thống điện lực, các thiết bị và hệ thống bảo vệ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng, nó đảm bảo cho các thiết bị điện chủ yếu như máy phát điện,máy biến áp, đường dây dẫn điện trên không và cáp ngầm, thanh góp và các động cơ điện cỡ lớn....và toàn bộ hệ thống điện làm việc an toàn, phát triển liên tục và bền vững. Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ loại trừ càng nhanh càng tốt phần tử sự cố ra khỏi hệ thống. Nguyên nhân gây hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trọng hệ thống điện rất đa dạng: Do các hiện tương thiên nhiên như biến đổi thời tiết, giông bão, động đất, lũ lụt, do máy móc thiết bị hao mòn, già cỗi do nạn ngẫu nhiên, do nhầm lẫn trong thao tác của nhân việc vận hành. Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống có thể ngăn chặn và hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự cố, trong đó phần lớn là các hạng ngắn mạch. Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố, trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm ngắn mạch có thể gây ra những tác động và cơ nguy hiểm cho các phân tử nó chạy qua. Hồ quang tại cỗ ngắn mạch nếu để tồn tại lâu có thể đốt cháy cả thiết bị và gây hoả hoạn. Ngắn mạch làm cho điện áp 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. Tồi tệ hơn ngắn mạch có thể dẫn đến mất ổn định và tan dã hệ thống. Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện đại là các rơle với nghĩa ban đầu của nó là phần tử làm nhiệm vụ tự động chuyển( đóng, cắt) mạch điện. Khi hệ thống rơle đã phát phát hiện đựơc các dạng hư hỏng, sự cố, người ta dùng các máy cắt để nhanh chóng loài trừ,cô lập phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. 2. Yêu cầu: Để thực hiện được dùng phổ biến nhất để bảo vệ phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau đây: Tin cậy chọn lọc, tác động nhanh, nhạy. 2.1- Tin cậy: Tin cậy là tính năng, đảm bảo cho thiét bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn. Người ta phân biệt: -Độ tin cậy khi tác động: Đó là mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơle sẽ tác động đúng: Hay là khả năng 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 mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơ le sẽ không làm việc sai. Hay 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. Trên thực tế, độ tin cậy có thể kiểm tra tương đối dễ dàng bằng tính toán và 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 tăng 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 cũng như tăng cường mức độ dự phòng trong hệ thống. Thống kế vận hành cho thấy hệ thống bảo vệ trong các hệ thống điện hiện đại có xác suất làm việc tin cậy khoảng 95-99%. 2.2 - Chọn lọc: Chọc lọc là khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ hống. Cấu hình hệ thống điện càng phức tạp, việc đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ càng khó khăn. Theo nguyên lý làm việc, các bảo về được phân ra: -Bảo vệ có sự chọn lọc tuyệt đối: Là những bảo vệ chỉ làm việc khi 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 từ lân cận. - Bảo vệ có sự chọn lọc cân đối: Ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được bảo vệ còn có thể thực hiện chức năng dự phòng cho các bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận. Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có chọn lọc tương đối, phải có sự phối hợp giữa đặc tính làm việc của các bảo vệ lân cận nhau trong toàn hệ thống nhằm đảm bảo mức độ liên tục cung cấp điện cao nhất, hạn chế đến mức thấp nhất thời gian ngừng cung cấp điện. 2.3- Tác động nhanh: Tất nhiên bảo vệ phát hiện và cách ly phần tử bị sự cố càng nhanh càng tốt.Tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc để thoả mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng những loại bảo vệ phúc tạp và đắt tiền. Rơle hay bảo vệ được gọi là tác động nhanh( hay còn gọi là có tốc độ cao) nếu thời gian tác động không vượt quá 50ms( 2,5 chu kỳ dao động của dòng điện tần số công nghiệp 50Hz) Rơle hay bảo vệ được gọi là tác động tức thời nếu không thông qua khâu trễ( tạo thời gian) trong tác động của rơle. Thông thường hai khái niệm tác động nhanh và tác động tức thời được dùng thay thế lẫn nhau để chỉ các rơle lẫn nhau để chỉ các rơle hoặc bảo vệ có thời gian tác động không quá 50ms. Ngoài thời gian tác động của rơle, việc loại nhanh phần tử bị sự cố còn phụ thuộc vào tốc độ thao tác của máy cắt điện. Các máy cắt điện tốc độ cao hiện đại có thời gian thao tác từ 20 đên 60ms ( từ 1 đến 3 chu kỳ 50Hz) những máy cắt thông thường có thời gian thao tác không qua 5chu kỳ( khoảng 100 ms ở 50Hz). Như vậy thời gian loại trừ sự cố( thời gian lam việc của bảo vệ cộng với thời gian thao tác máy cắt) khoảng từ 2 đến 8 chu kỳ ( khoảng 40 đến 160 ms 50Hz) đối với các bảo vệ tác động nhanh. 2.4- 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 thống độ nhạy, tức tỉ số giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle có sự cố với ngưỡng tác động của nó. Sự sai khác giữa trị số đại lượng vật lý đặt vào rơle và ngưỡng tác động của nó càng lớn, rơle càng dễ cảm nhận sự xuất hiện cuả sự cố, hay ta thường nói 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 hệ thống( mức huy động nguồn) cấu hình của lưới điện, dạng ngắn mạch và vị trí điểm ngắn mạch, nguyên lý làm việc của rơle, đặc tính của quá trình quá độ trong hệ thống điện vv...

Tuỳ theo vai trò của bảo vệ mà yêu cầu về độ nhạy đối với nó cũng khác nhau. Các bảo vệ chính thường yêu cần phải có hệ số độ nhạy trong khoảng từ 1,5 đến 2, còn các bảo vệ dự phòng từ 1,2 đến 1,5 2.5. Tính kinh tế. Các BVRL phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật, đồng thời phải được lắp đặt sao cho rẻ nhất đến mức có thể. Đối với mạng cao áp và siêu cao áp chi phí cho trang thiết bị lắp đặt BVRL chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ chi phí của công trình, do đại đa số thiết bị ở mạng cao áp đều rất đắt nên không đòi hỏi cao về yêu cầu kinh tế. Còn trong mạng trung áp và hạ áp số lượng các thiết bị cần được bảo vệ rất lớn, mức độ yêu cầu bảo vệ không cao do đó cần phải tính đến kinh tế lựa chọn sơ đồ và trang thiết bị BVRL sao cho vừa đảm bảo tính kinh tế vừa có chi phí thấp nhất. Nhận xét: 5 yêu cầu trên thường mâu thuẫn lẫn nhau,do đó cần dung hoà các yêu cầu ở mức độ tốt nhất trong việc tính toán lựa chọn sơ đồ và thiết bị bảo vệ.

Chương 2: Tính toán lựa chọn các thông số của BI cho bảo vệ ĐZ 35KV 2.1: Nhiệm vụ của BI - Biến đổi tỷ lệ dòng điện sơ cấp => thứ cấp (5A hoặc 1 A) theo tỷ số cho trước. - Cách ly mạch sơ cấp và thứ cấp. - Tạo sự phối hợp dòng điện giữa các pha.

2.3 Chọn máy biến dòng Điều kiện Dòng định mức phía sơ cấp Idms ≥ Ilvmax Dòng điện mức thứ cấp:chọn 1A hoặc 5A Điện áp định mức UdmBI ≥Udmmạng 𝐼𝑑𝑚𝑠

Tỷ số mấy biến dòng NBI=𝐼𝑑𝑚𝑇 2.3.1 Chọn máy biến dòng cho bảo vệ đường dây L1&L2 Tính dòng điện lớn nhất trên đường dây L1: Ilvmax1=

𝑃1+𝑃2+𝑃3

=

2+2,5.+1,5

=0,8 A

√3.𝑈𝑑𝑚.cos 𝜑 √3.115/24.0,9

Chọn dòng định mức sơ cấp của BI1: Idms ≥ Idmmax1

->

vậy chọn Idms= 1A

Chọn dòng định mức phía thứ cấp của BI1 Idm1=1A 𝐼𝑑𝑚𝑠 1  Tỉ số biến BI1: ni= = =1 𝐼𝑑𝑚𝑇 1

Chọn điện áp định mức Udm=35 kv Cấp chính xác của BI là 5P 2.3.2 Chọn máy biến dòng cho đường dây L2

Tính dòng điện lớn nhất trên đường dây L2:

Ilvmax2=

𝑃2+𝑃3

=

2,5+1,5

=0,53 A

√3.𝑈𝑑𝑚.cos 𝜑 √3.115/24.0,9

Chọn dòng định mức sơ cấp của BI2: Idms2≥ Idmmax2 -> Vậy chọn Idms2=1 A Chọn dòng định mức phía thứ cấp của BI2: IdmT2=1A 𝐼𝑑𝑚𝑠 1

 Tỉ số biến của BI2: ni=𝐼𝑑𝑚𝑇=1=1 Cấp chính xác của BI2: 5P

Chương 3: Phương thức bảo vệ cho đường dây L1&L2 và các nguyên lý bảo vệ của các Rơ le 3.1 Mô tả đối tượng bảo vệ Đối tượng bảo vệ là 2 đường dây liền kề trong lưới hình tia có 1 nguồn cung cấp được cấp điện là thanh góp thứ cấp của máy biến áp 110/35 kv 3.2 Các thông số chính Hệ thống điện: SNmax=1350 MVA Snmin=0,8x Snmax=1080 MVA XOH=0.9 X1H 1

Máy biến áp Sdm=25 MVA Udm= 115/24 Kv Uk%= 10%

2 3

Đường dây L115km, L2=18km Phụ tải: cos 𝜑 = 0.9 chung tất cả cho các phụ tải P1=2 MVA, P2= 2,5 MVA, P3=1,5 MVA

3.3 Chọn Phương thức bảo vệ đường dây 35Kv L1&L2 đường dây 35 Kv ta sử dụng 2 loại bảo vệ: Bảo vệ chính: Bảo vệ quá dòng có thời gian, đặc tính phụ thuộc T=

80

𝐼 2 −1

.Tp

Bảo vệ dự phòng: Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh

Bảo vệ chống chạm đất (U0>) lấy điện từ cuộn tam giác hở của máy biến điện áp 3 pha 5 trụ có bào đấu dây 𝜆0/𝜆0/∇ bào đấu dây 𝜆0/𝜆0/∇ 3.4 Nguyên lý làm việc của các bảo vệ sử dụng trong sơ đồ phương thức 1 Bảo vệ quá dòng điện -

Bảo vệ quá dòng điện là loại bảo vệ tác động dòng đi qua phần tử bảo vệ vượt quá giá trị đặt trước ≥Ikd -> bảo vệ tác động Theo phương thức đảm bảo quá dòng điện được chia làm 2 loại:

IR

+ Bảo vệ dòng điện cực đại (bảo vệ quá dòng có thời gian) 51; 51N (I> ;I0>) + Bảo vệ cắt nhanh ( bảo vệ quá dòng không thời gian) 50;50N (I>>, I0>>) 2 Bảo vệ khoảng cách -

-

Bảo vệ quá dòng điện, quá dòng điện có hướng có thời gian làm việc theo nguyên tắc tác động từng cấp đôi khi quá lớn và trong 1 số mạng này không đảm bảo tính chọn lọc các bảo vệ cắt nhanh không bảo vệ hoàn toàn đường dây do đó người ta sự dụng bảo vệ khoảng cách (bảo vệ tổng trở cực tiểu) Nguyên lý do tổng trở được dùng phát hiện sự cố trên hệ thống truyền tải điện này phát hiện mất đồng bộ mỗi khích thích

𝑈𝑅̇

Tổng trở đi qua rơ le là ZR= ̇ 𝐼𝑅 ̇ 𝑈𝑅 là điện áp thanh góp đặt bảo vệ 𝐼𝑅̇ : Dòng điện đi qua đặt bảo vệ 3 Bảo vệ so lệch dòng điện - Bảo vệ so lệch dòng điện làm việc theo nguyên tắc so sánh trực tiếp biên độ dòng điện ở cả 2 đầu phần tử được bảo vệ nên sự sai lệch dòng điện vượt quá trị số cho trước thì bảo vệ sẽ tắc động. Đây là loại bảo vệ chọn lọc tuyệt đối vùng tác động bảo vệ được giới hạn bằng vị trí đặt máy biến dòng điện ở đầu và cuối phần tử bảo vệ.

Chương 4: Tính toán ngắn mạch phục vụ cho thông số lựa chọn cho thông số cài đặt và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ 4.1 Mục đích của tính toán ngăn mạch - Tính toán ngắn mạch để lựa chọn trang thiết bị khi thiết kế đảm bảo an toàn dưới tác động nhiệt và cơ do dòng ngắn mạch gây ra. - Tính toán ngăn mạch phục vụ cho tính toán hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ và tự động hóa trong hệ thống điện nhầm loại trừ nhanh các phần tử sự cố ngắn mạch ra khỏi hệ thống điện. - Tính toán ngắn mạch để lựa chọn sơ dồ thích hợp làm giảm dòng ngăn mạch. - Tính ngắn mạch để phục vụ thiết kế lựa chọn các thiết bị hạn chế ngắn mạch. 4.2 Các giả thiết cơ bản khi tính toán ngăn mạch - Các máy phát điện không được dao động công suất, nghĩa là góc lệch pha giữa suất điện động máy phát phải giữ nguyên không đổi trong quá trình ngắn mạch. - Phụ tải gần đúng: tất cả phụ tải đều phải thay bằng tổng trở tập trung. - Mạch từ không bão hòa, nghĩa là mạch từ có tính tuyến tính. - Bỏ qua điện trở, chính xác hơn chỉ dùng điện trở để xét dần sự tắt dần ngắn mạch sau khi tính dòng điện và điện kháng. - Bảo qua thành phần điện dung dây dẫn-đất - Bỏ qua dòng từ hóa của máy biến áp - Hệ thống 3 pha lúc bình thường là đối xứng. 4.3 Chọn các đại lượng cơ bản - Chọn công suất cơ bạn Scb=100MVA - Chọn điện áp cơ bản Ucb= Utb =37kV - Điện kháng các phần tử: 4.3.1 Điện kháng hệ thống Theo đề bài ta có SNMax =1350 MVA; SNMin =1080 MVA Giá trị điện kháng hệ thống ở chế độ cực đại là: 𝑆𝑐𝑏 100 2 XHTmax = = = 𝑆𝑁𝑚𝑎𝑥 1350 27 Giá trị điện kháng hệ thống ở chế độ cực tiểu là: 𝑆𝑐𝑏 100 5 XHTmin = = = 𝑆𝑁𝑚𝑖𝑛 1080 54 4.3.2 Điện khánh của máy biến áp 𝑈𝑘%.𝑆𝑐𝑏 10.100 2 XB = = = 100.𝑆𝑑𝑚 100.25 5 4.3.3 Điện kháng của đường dây Điện kháng đường dây L1 là XL11=XL12=XL13=XL14=

1.𝑋1.𝑙1.𝑆𝑐𝑏 4.𝑈𝑐𝑏2

1.0,4.15.100

=

4.372

= 0,11

Điện kháng đường dây L2 là: 1.𝑋2.𝑙2.𝑆𝑐𝑏 1.0,4.18.100 XL21=XL22=XL23=XL24= = = 0,13 4.𝑈𝑐𝑏2 4.372 4.4 Các sơ đồ tính toán *) Sơ đồ 1: khi hế thống ở chế độ SNmax và trạm vận hành 2 máy biến áp song song ( SNmax; 2MBA)

Hình vẽ Sơ đồ 2: Khi hệ thống ở chế độ Snmin và trạm vận hành 1 máy biến áp độc lập (SNmin ; 1MBA) Vị trí ngắn mạch tính toán: Chia đường dây L1;L2 thành 4 phần bằng nhau tính giá trị dòng điện ngắn mạch IN3 và IN2 tại các điểm 4.5 Sơ đồ 1 (SNmax , 2MBA) - Sơ đồ thay thế

4.5.1

Sơ đồ này ta tính toán giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha tại vị trí các điểm ngắn mạch để xác định dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua viij trí đặt bảo vệ. Tính toán giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha tại N1 InaN1(3) =

𝐸𝐻𝑇 1 1 = = 2 𝑋1 ∑ 𝑋𝐻𝑇+𝑋𝐵/2 ⁄27+1⁄5

=3,6

Giá trị 𝐼𝑁 3 tại N1 trong hệ có đơn vị có tên: 𝑆𝑐𝑏 3,6.100 𝐼𝑁 (3) = 𝐼𝑁𝑎(3) .Icb= 𝐼𝑁𝑎 (3) . = = 5,62 √3.𝑈𝑡𝑏 √3.37

Vị trí trên ngắn mạch Điện kháng Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha tại các điểm

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

INA N1

IN N1

INA N2

IN N2

INA N3

IN N3

INA N4

IN N4

INA N5

IN N5

INA N6

IN N6

INA N7

IN N7

INA N8

IN N8

INA N9

IN N9

3,6

5,62

2,6

4,06

2,02

3,15

1,66

2,6

1,4

2,19

1,18

1,85

1,03

1,6

0,91

1,41

0,81

1,26

Bảng tổng kết giá trị dòng ngắn mạch min

4.6 Sơ đồ 2 (Snmin, 1MBA) Sơ đồ thay thế:

Trong sơ đồ này ta tính toán ngắn mạch 2 pha tại vị trí từng diểm ngắn mạch để xác định dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất đi qua các vị trí đặt bảo vệ Công thức tính ngắn mạch 2 𝐼𝑁 ∗(2) =

√3 √3.𝐸𝐻𝑇 IB= 2.𝑋1 ∑ 2

=

√3.1

=3,16

2 1 27 5

2.( + )

-> Trong hệ đơn vị có tên: 𝐼𝑁 (2) =𝐼𝑁 ∗(2) .Icb=𝐼𝑁𝑎 (3) .

Vị trí trên ngắn mạch Điện kháng Tính toán dòng ngắn mạch 3 pha tại các điểm

N1

N2

N3

N4

𝑆𝑐𝑏

3,16.100

√3.𝑈𝑡𝑏

N5

=

=4,93

√3.37

N6

N7

N8

N9

INA N1

IN N1

INA N2

IN N2

INA N3

IN N3

INA N4

IN N4

INA N5

IN N5

INA N6

IN N6

INA N7

IN N7

INA N8

IN N8

INA N9

IN N9

3,16

4,93

2,6

4,1

2,25

3,52

1,97

3,01

1,75

2,74

1,55

2,42

1,39

2,17

1,26

1,96

1,15

1,79

Bảng tổng kết giá trị dòng ngắn mạch max

6 5

In(A)

4 3

In min In max

2 1 0 N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

km

Đồ thị dòng ngắn mạch trên đường dây.

N9

Chương 5: Tính toán thông số cài đặt các chức năng bảo vệ 1 & 2 5.1 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh. Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh được chọn theo công thức Ikt=kat. Inngmax Trong đó: kat=1,1÷1,2

: hệ số an toàn

Inngmax: dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất qua BI khi ngắn mạch trên thanh cái cuối đường dây Dòng khởi động của các bảo vệ 50: Bảo vệ 1: Ikd50BV1=kat.INmaxN5=kat.2,74 Bảo vệ 2: Ikd50BV2=kat.INmaxN9=kat.1,79 5.2 Bảo vệ quá dòng có thời gian (51) 5.2.1 Dòng khởi độngcủa bảo vệ 51 được chọn theo công thức: Ikd51BV1=k.Ilvmax1 = k .0,8 =1,28 Ikd51BV2=k.Ilvmax2=k . 0,53 =0,85 Với hệ số k=

𝑘𝑎𝑡.𝑘𝑚𝑚 𝑘𝑣

lấy k=1,6

5.2.2 Thời gian làm việc của các bảo vệ 51 Sử dụng đặc tính phụ thuộc

t=

80 𝐼 2 −1

. Tp =

80 𝐼 (𝐼𝑘𝑑)2 −1

. Tp

t51BV2/ngắn mạch tại N9 = tptmax + ∆t (giây) giả sử Chọn tptmax = 0,5 sec (tùy ý) Chọn bậc phân cấp thời gian ∆t= 0,3÷ 0,5 giây (tùy ý) chọn 0,4 giây Ta có giá trị t51BV2 / khi ngắn mạch tại N9 = 0,5 + 0,4=0,9 sec Đã biết bảo vệ làm việc với đặc tính

t=

80 𝐼

(𝐼𝑘𝑑)2 −1

. Tp

(1)

Trong công thức này -

t : là thời gian làm việc của bảo vệ khi sự cố tại điểm nào đó (đã biết t51BV2 tại N9)

-

Ikd : dòng khởi động của BV2 ( đã tính được ở trên ) I : dòng ngắn mạch tại điểm đang tính (N9) : đã biết là INmax tại N9 Còn lại Tp chưa biết ( Tp : bội số thời gian của bảo vệ ) : cần tìm

→Thay tất cả các giá trị đã biết vào công thức (1) → ta tìm ra giá trị Tp của bảo vệ 2 : Tp/BV2=0,04 →Đặc tính làm việc của bảo vệ 2 là :

tBV2 =

𝐼

(𝐼𝑘𝑑)2 −1

. Tp/BV2

(2)

Biết dòng điện tại INmax tại N5 ÷ N9 (ở chế độ max) lần lượt thay vào công thức (2) → tính ra thời gian tương ứng :

tBV2/N5 =

80 𝐼 (𝐼𝑘𝑑)2 −1

80

tBV2/N6 = tBV2/N7 =

𝐼 ( )2 −1 𝐼𝑘𝑑

80 𝐼 (𝐼𝑘𝑑)2 −1

tBV2/N8 = tBV2/N9 =

80 𝐼 ( )2 −1 𝐼𝑘𝑑

80 𝐼 ( )2 −1 𝐼𝑘𝑑

. Tp/BV2

80 = 2,74 ( )2 −1 0,85

80

. Tp/BV2

= 2,42 ( )2 −1 0,85

. Tp/BV2

= 2,17 (0,85)2 −1

80

80

. Tp/BV2

= 1,96 ( )2 −1 0,85

. Tp/BV2

= 1,79 ( )2 −1 0,85

80

. 0,04 = 0,34 . 0,04 = 0,45 . 0,04 = 0,58 . 0,04 = 0,74 . 0,04 = 0,93

Đặc tính thời gian của bảo vệ 1 0.9 0.8 0.7

t (sec)

-

80

0.6 0.5

T

0.4 0.3 0.2 0.1 0 N5

N6

N7

L2 (km)

N8

N9

Tính toán tiếp với bảo vệ 1 Tại N5 :

t51BV1/Ngắn mạch tại N5 = t51BV2/ngắn t51BV1/N5

=

tBV1/N5 =

t51BV2/N5 + ∆t 80 𝐼

(𝐼𝑘𝑑)2 −1

tBV1/N1 = tBV1/N2 = tBV1/N3 = tBV1/N4 =

= 0,34 + 0,4 = 0,74

. Tp/BV1

80 𝐼

(𝐼𝑘𝑑)2 −1 80 (

mạch tại N5 + ∆t (giây)

𝐼 2 ) −1 𝐼𝑘𝑑

80 𝐼 (𝐼𝑘𝑑)2 −1

80 𝐼 (𝐼𝑘𝑑)2 −1

→ Tp/BV1 = 0,033 80

. Tp/BV1

= 4,93 (1,28)2 −1

. Tp/BV1

= 4,1 ( )2 −1 1,28

. Tp/BV1

= 3,52 ( )2 −1 1,28

. Tp/BV1

= 3,012

80

80

80

. 0,033 = 0,19 . 0,033 = 0,29 . 0,033 = 0,4

. 0,033 = 0,58

−1 1,28

1 0.9 0.8

t (sec)

0.7 0.6 0.5 0.4

0.3 0.2 0.1 0 N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

L (km)

Đặc tính thời gian của BV1 và BV2 ở chế độ max Bây giờ ta đã có đầy đủ cả 2 phương trình đặc tính làm việc của BV1 và BV2 Đã biết độ lớn dòng ngắn mạch ở chế độ min : tính toán tiếp thời gian ứng với INmin Tương tự dòng ngắn mạch ở chế độ max ta có dòng ngắn mạch ở chế độ min

N8

N9

giả sử Chọn tptmin = 0,5 sec (tùy ý) Chọn bậc phân cấp thời gian ∆t= 0,3÷ 0,5 giây (tùy ý) chọn 0,4 giây Ta có giá trị t51BV2 / khi ngắn mạch tại N9 = 0,5 + 0,4=0,9 sec

Đã biết bảo vệ làm việc với đặc tính

t=

80 𝐼 ( )2 −1 𝐼𝑘𝑑

tBV2/N8 = tBV2/N7 = tBV2/N6 = tBV2/N5 =

. Tp

→ Tp = 0,013

80 𝐼 (𝐼𝑘𝑑)2 −1

80 𝐼 (𝐼𝑘𝑑)2 −1

80 𝐼

(𝐼𝑘𝑑)2 −1 80 𝐼

(𝐼𝑘𝑑)2 −1

80

. Tp/BV2

= 1,26 (0,85)2 −1

. Tp/BV2

= 1,6 (0,85)2 −1

. Tp/BV2

= 1,85 (0,85)2 −1

. Tp/BV2

= 2,19 (0,85)2 −1

80

80

80

. 0,013 = 0,59 . 0,013 = 0,41 . 0,013 = 0,29 . 0,013 = 0,18

Tính toán tiếp với bảo vệ 1 Tại N5 :

t51BV1/Ngắn mạch tại N5 = t51BV2/ngắn t51BV1/N5

=

t51BV2/N5 + ∆t

tBV1/N5 = tBV1/N4 = tBV1/N3 = tBV1/N2 =

80 𝐼

(𝐼𝑘𝑑)2 −1 80 𝐼

(𝐼𝑘𝑑)2 −1 80 𝐼

(𝐼𝑘𝑑)2 −1 80 𝐼 ( )2 −1 𝐼𝑘𝑑

mạch tại N5 + ∆t (giây) = 0,18 + 0,4 = 0,58

. Tp/BV1

→ Tp/BV1 = 0,014

. Tp/BV1

=

. Tp/BV1

= 3,152 −1 1,28

. Tp/BV1

= 4,062 −1 1,28

80 2,6 2 −1 1,28

80

80

. 0,014 = 0,36 . 0,014 = 0,22 . 0,014 = 0,12

tBV1/N1 =

80 𝐼 (𝐼𝑘𝑑)2 −1

. Tp/BV1

80 =

5,622 −1 1,28

. 0,014 = 0,06

Đường đặc tính thời gian 1 0.9 0.8

t (sec)

0.7 0.6

tbv1max

0.5

tbv2max

0.4

tbv1min

0.3

tbv2min

0.2 0.1 0 N1

N2

N3

N4

N5 L (km)

N6

N7

N8

N9