do an role

Đồ Án Môn Học Rơ Le GVHD : GV Nguyễn Văn Đạt

A. Phần lý thuyết:

CHƯƠNG I : NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠ LE 1. Nhiệm vụ của bảo vệ Rơle:

Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt những phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống, nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống, có thể ngăn chặn và hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự cố. Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống nào cần phải kể đến khả năng phát sinh hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy. Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với phần tử trong hệ thống điện: - Do các hiện tượng thiên nhiên như biến đổi thời tiết, giông bão, động đất, lũ lụt. - Do máy móc, thiết bị bị hao mòn, già cỗi. - Do các tai nạn ngẫu nhiên. - Do nhầm lẫn trong thao tác của nhân viên vận hành.Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện. Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống có thể ngăn chặn và hạn chế những hậu quả nghiêm trọng của sự cố, trong đó phần lớn là dạng ngắn mạch: - Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm ngắn mạch có thể gây ra tác động nhiệt và các lực cơ học làm phá huỷ các phần tử bị ngắn mạch và các phần tử lân cận. - Hồ quang tại chỗ ngắn mạch nếu để lâu có thể đốt cháy thiết bị và gây hoả hoạn. - Ngắn mạch làm cho điện áp tại chỗ sự cố và khu vực lưới điện lân cận bị giảm thấp, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của hộ dùng điện. - Nghiêm trọng nhất là gây mất ổn định và tan rã hệ thống điện.Hậu quả của ngắn mạch là: - Thụt thấp điện áp ở một phần lớn của hệ thống điện. - Phá huỷ các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện. - Phá huỷ các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ. - Phá huỷ ổn định của hệ thống điện.Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc không bình thường. Một trong những tình trạng làm việc không bình thường đó là quá tải. Dòng điện quá tải làm tăng nhiệt độ các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép làm cách điện của chúng bị già cỗi hoặc đôi khi bị phá huỷ.

Sinh Viên : Nguyễn Huy Thanh 1 Lớp : Đ2-H1


Để ngăn ngừa sự phát sinh sự cố và sự phát triển của chúng, ta có thể thực hiện các biện pháp để cắt nhanh phần tử bị hư hỏng ra khỏi mạng điện, để loại trừ những tình trạng làm việc không bình thường có khả năng gây nguy hiểm cho tất cả các thiết bị và hộ dùng điện.

Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thống điện cần có những thiết bị ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện. Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện tại là các Rơle. Ngày nay, khái niệm Rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện thoả mãn những yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với nhiệm vụ bảo vệ cho từng phần tử cụ thể cũng như toàn hệ thống điện. Thiết bị bảo vệ được thực hiện nhờ những Rơle được gọi là thiết bị bảo vệ Rơle.

Như vậy nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ Rơle là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện. Ngoài ra thiết bị bảo vệ Rơle còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện, tuỳ mức độ mà bảo vệ Rơle có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt máy cắt. Những thiết bị bảo vệ Rơle phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường thực hiện tác động sau một thời gian duy trì nhất định (không cần phải có tính tác động nhanh như ở các thiết bị bảo vệ Rơle chống hư hỏng). 2. Yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơle : Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng như trên ,các thiết bị bảo vệ phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau đây:độ tin cậy,chọn lọc,tác động nhanh,nhạy và kinh tế. a.Độ tin cậy:là tính năng đảm bảo cho các thiết bị bảo vệ làm đúng chắc chắn.người ta phân biệt: - Độ tin cậy khi tác động : (dependability) mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơle sẽ tác động đúng . [IEEE C 37.2 – 1979 hiệp hội kỹ sư điện và điện tử]. - Độ tin cậy không tác động : (security) mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơle sẽ không làm việc sai. [IEEE C 37.2 – 1979 hiệp hội kỹ sư điện và điện tử].Nói cách khác độ tin cậy khi 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 ,còn 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 ngoại phạm vi bảo vệ đã được quy định.Trên thực tế độ tin cậy tác động có thể kiểm tra tương đối dễ dàng bằng cách tính toán hoặc 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 nâng cao 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 dự phòng trong hệ thống bảo vệ.Số liệu thống kê về vận hành cho thấy, hệ thống bảo vệ trong các hệ thống điện hiện đại xác suất làm việc tin cậy khoảng 95-99%. b.Tính chọn lọc:là khả năng bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống .cấu hình của 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 vệ được phân ra : bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối và bảo vệ có độ chọn lọc tương đối.Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối là những bảo vệ chỉ làm việc khi sự cố xảy ra trong 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.Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối,phải có sự phối hợp giữa các đặc tính làm việc củacác bảo vệ lân cận nhau trong toàn hệ thống nhằm đảm bảo mức độ liên tục cung cấp điện cao nhất, hạn chế tới mức thấp nhất thời gian ngừng cung cấp điện c.Tác động nhanh:Hiển nhiên bảo vệ phát hiện và cách ly phần tử sự cố càng nhanh càng tốt.tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc để thỏa mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền.Rơle bảo vệ được gọi là tác động nhanh nếu thời gian tác động không vượt quá 50ms (2,5 chu kỳ của dòng công nghiệp 50Hz).Rơle 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 dùng thay thế lẫn nhau để chỉ các rơle bảo vệ có thời gian tác động không quá 50ms.Ngoài tác động của rơle hay bảo vệ ,việc loại nhanh phần tử bị sự cố còn phụ thuộc vào tốc độ thao tác của máy cắt điện.các máy cắt điện có tốc độ cao hiện đại có thời gian thao tác từ 20÷60ms (từ 1÷3 chu kỳ 50Hz) những máy cắt thông thường cũng có thời gian thao tác không quá 5 chu kỳ(khoảng 100ms ở 50Hz).Như vậy thời gian loại trừ sự cố (thời gian làm việc của bảo vệ cộng với thời gian thao tác máycắt) khoảng từ 2 đến 8 chu kỳ (khoảng 40÷160ms ở 50Hz)đối với bảo vệ tác động nhanh.



Đối với lưới điện phân phối thường sử dụng các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối và phải phối hợp thời gian tác động giữa các bảo vệ.Bảo vệ chính thông thường có thời gian khoảng 0,2÷1,5sec , bảo vệ dự phòng khoảng 1,5÷2sec. d.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 ,tức tỉ số giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle khi có sự cố với ngưỡng tác động của nó.Sự sai khác giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle và ngưỡng khởi động của nó càng lớn ,rơle càng dễ cảm nhận sự xuất hiện của sự cố hay 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 độ huy động nguồn),cấu hình 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 v.v…Tùy theo vai trò của bảo vệ mà yêu cầu về độ nhạy đối với nó cũng khác nhau.các bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy trong khoảng 1,5÷2, còn bảo vệ dự phòng từ 1,2÷1,5.e.Tính kinh tế : Các thiết bị bảo vệ được thiết kế và lắp đặt trong hệ thống điện,khác với các máy móc và thiết bị khác ,không phải để làm việc thường xuyêntrong chế độ vận hành bình thường.Nhiệm vụ của chúng là phải luôn luôn sẵn sàng chờ đón những bất thườngvà sự cố có thể xảy ra bất cứ lúc nào và có những tác động chuẩn xác.Đối với các tràn thiết bị cao áp và siêu cao áp ,chi phí để mua sắm và lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình,vì vậy thông thường giá cả thiết bị bảo vệ không phải là yếu tố quyết định trong lựa chọn chủng loại hoặc nhà cung cấp cho thiết bị bảo vệ.Lúc này bốn yếu tố kỹ thuật trên đóng vai trò quyết định,vì nếu không thỏa mãn các yêu cầu này sẽ dẫn đến hậu quả rất nghiêm trọng cho hệ thống điện.Đối với lưới trung,hạ áp vì số lượng phần tử cần được bảo vệ rất lớn,và yêu cầu bảo vệ đối với thiết bị không cao bằng các thiết bị cần bảo vệ ở các nhà máy điện lớn hoặc lưới truyền tải cao áp và siêu cao áp do vậy cần cân nhắc đến tính kinh tế trong chọn thiết bị bảo vệ sao cho đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật với chi phí thấp nhất.



CHƯƠNG II : NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ ĐÃ HỌC

2.1. Bảo vệ quá dòng điện:Quá dòng điện là hiện tượng khi dòng điện chạy qua phần tử của hệ

thống điện vượt quá trị số dòng điện tải lâu dài cho phép. Quá dòng điện có thể xảy ra khi ngắn mạch hoặc do quá tải.

Bảo vệ quá dòng điện là bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bảo vệ vượt quá một giá trị định trước (tức là giá trị cài đặt).

Theo phương pháp đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ quá dòng điện được chia 2 loại: - Bảo vệ dòng điện cực đại: bảo đảm tính chọn lọc bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp. - Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: bảo đảm tính chọn lọc bằng cách chọn dòng khởi động thích hợp. Bảo vệ dòng điện cực đại:

Bảo vệ dòng điện cực đại thường là loại bảo vệ chính đối với mạng một nguồn cung cấp. Bảo vệ được đặt ở đầu mỗi đoạn đường dây (về phía nguồn), bảo vệ càng gần nguồn cung cấp thì thời gian tác động càng lớn.-Thời gian làm việc của bảo vệ dòng điện cực đại

Hai bảo vệ cận kề nhau có thời gian chọn lớn hơn nhau một bậc Δt trong đó việc bảo vệ gần nguồn có thời gian lớn hơn.

{ } Δttmaxt 1nn += −

Trong đó: tn - thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét.



tn-1 - thời gian tác động của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước nó (thứ n).

Δt - bậc chọn lọc về thời gian.Thông thường Δt = (0,2 ÷ 0,5)s với giới hạn dưới lấy cho Rơle số,

giới hạn trên lấy cho Rơle cơ.Khi ngắn mạch tại điểm N1 và khi ngắn mạch tại điểm N2 thì đối với

bảo vệ làm việc có đặc tính thời gian độc lập thì thời gian không đổi, còn khi dùng bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc ta thấy thời gian làm việc thay đổi theo điểm ngắn mạch.

Ưu điểm cơ bản của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc là giảm được thời gian cắt ngắn mạch của bảo vệ ở gần nguồn, còn nhược điểm là thời gian cắt ngắn mạch của bảo vệ tăng lớn khi IN ≈ Ikđ, đôi khi phối hợp thời gian làm việc của bảo vệ là tương đối phức tạp.- Dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cực đại:Theo nguyên tắc tác động của bảo vệ Imax phải chọn lớn hơn dòng phụ tải cực đại qua chỗ đặt bảo vệ. Trong thực tế dòng điện khởi động của bảo vệ còn phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác.

Dòng khởi động của bảo vệ: lvmaxtv

mmatkd .I

k

.kkI =

Trong đó: 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 (kat = 1,1 ÷ 1,2).

kmm - hệ số tự mở máy của các động cơ, có trị số phụ thuộc vào loại động cơ, vị trí giữa chỗ đặt bảo vệ với các động cơ, sơ đồ mạng điện (kmm = 2 ÷ 3).

ktv - hệ số trở về của chức năng bảo vệ quá dòng, để đảm bảo sự làm việc ổn định của bảo về 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 tác động (ktv = 0,85 ÷ 0,95).

Ikđ - dòng khởi động Ilvmax - dòng điện cực đại qua đối tượng được bảo vệ, thường xác

định trong chế độ cực đại của hệ thống.Trong một số trường hợp thì dòng điện vào Rơle khác với dòng vào

thứ cấp của BI

lvmaxtvi

sdmmatkd .I

.kn

.k.kkI =

Trong đó: ni - tỉ số biến của BI ksđ - hế số sơ đồ đấu dây giữa BI và Rơle

- Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại:Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại được đặc trưng bằng hệ số Kn:



kd

Nmmnh I

IK =

Hệ số độ nhạy là tỷ số dòng qua bảo vệ khi có ngắn mạch trực tiếp ở cuối cùng của bảo vệ với dòng điện khởi động nó.Yêu cầu về độ nhạy là: - Đối với bảo vệ chính thì Kn ≥ 1,5 - Đối với bảo vệ dự phòng thì Kn ≥ 1,2- Vùng tác động:Vùng tác động của Rơle 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 một cấp thời gian Δt.

Bảo vệ dòng điện 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 càng 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 dòng điện cắt nhanh là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn lọc dòng điện khởi động lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi có ngắn mạch ở ngoài phần tử được bảo vệ (cuối cùng bảo vệ của phần tử được bảo vệ), bảo vệ dòng cắt nhanh thường làm việc tức thời với thời gian rất bé.

Bảo vệ cắt nhanh có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kỳ 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 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 ba pha trực tiếp) đi qua chỗ đặt Rơle khi có ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ.Đối với mạng điện hình tia một nguồn cung cấp thì giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ cắt nhanh đặt tại thanh góp A là:

ngmaxNatkd .IkI =

Trong đó: kat - hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng của sai số do tính ngắn mạch, do cấu tạo của Rơle, thành phần không chu kỳ trong dòng ngắn mạch và của biến dòng. Với Rơle cơ thì kat = 1,2 ÷ 1,3 còn với Rơle số thì kat = 1,15.



INngmax - dòng ngắn mạch ba pha trực tiếp lớn nhất qua bảo vệ khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ. Ở đây là dòng ngắn mạch ba 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 một 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 một phần tử nào đó mà chỉ có thể kết hợp với bảo vệ khác.

2.2. Bảo vệ dòng điện có hướng:- Nguyên tắc tác động:Để tăng cường tính đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, hiện nay người ta thường thiết kế các mạng hình vòng và mạng có hai đầu cung cấp điện. Đối với loại mạng này thì bảo vệ dòng cực đại có thời gian làm việc chọn theo nguyên tắc từng cấp, không đảm bảo cắt ngắn mạch một cách chọn lọc được.

Bảo vệ dòng điện có hướng là loại bảo vệ làm việc theo trị số dòng điện tại chỗ nối Rơle và góc pha giữa dòng điện ấy với điện áp trên thanh



góp có đặt BU cung cấp cho bảo vệ, bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện vượt quá giá trị định trước và góc pha của nó (góc hợp với U và I vào Rơle) phù hợp với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ. Chính vì vậy bảo vệ dòng điện có hướng là bảo vệ dòng cực đại cộng thêm bộ phận làm việc theo góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp.

N1

N2

N3

1

43

2D1

D2

D3

t

LBA

1 3 5t t t t= = + ∆

2 4 5t t t= <

t∆ 5t

( a ) (b) Bảo vệ dòng điện có hướng đường dây 2 mạch song song (a)Cách chọn thời gian làm việc của bảo vệ ( b )

Với sơ đồ trên, nếu sử dụng bảo vệ quá dòng điện thông thường thời gian làm việc của các bảo vệ được chọn như sau : t2 = t4 = t5 + Δt t1 = t3 = t2 + Δt Δt = ( 0,3 ÷ 0,5 ) Khi các bảo vệ 2 và 4 có trang bị bộ phân định hướng công suất đi từ thanh góp vào đường dây thì không cần phối hợp thời gian tác động giữa BV5, vì khi ngắn mạch trên D3 < N3, các bảo vệ 2 và 4 sẽ không làm việc. Trong trường hợp này các bảo vệ 1 và 3 sẽ phối hợp thời gian trực tiếp với BVS. Vì vậy thời gian làm việc của các bảo vệ này sẽ được giảm đi còn thời gian t2 và t4 có thể chọn bé tùy ý. Cách chọn thời gian làm việc của bảo vệ được thể hiện bằng hình vẽ sau :



A

DCB

A

D3D2D11

2 3 4 5 6

1,5ct s=1bt s=

t∆

1bt s=

2,5at s=2bt s=

1,5ct s=

5 0,5t s=

t

C DB

D1 D2D3

1 2 3 4 56

1,5ct s=1bt s=

C DB

D1 D2D3

1 2 3 4 56

1bt s= 1,5ct s=

6 2t s=

4 1,5ct t s= =

2 0,5t s=1bt s=

t

Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng điện có hướng trong lưới điện có hai nguồn cung cấp. Phạm vi ứng dụng : bảo vệ quá dòng điện có hướng được sử dụng trong các mạng kín có một nguồn cung cấp, mạng hở có 2 nguồn cung cấp, còn đối với các mạng phức tạp như mạng kín có 2 nguồn cung cấp trở nên hoặc mạng vòng có một nguồn cung cấp cho đường chéo không qua nguồn thì không thể dùng bảo vệ này được.

2.3. Bảo vệ khoảng cách:



- Nguyên tắc tác động:Bảo vệ dòng cực đại có hướng và không hướng, việc chọn thời gian theo nguyên tắc từng cấp đôi khi quá lớn. Trong mạng vòng có số nguồn ≥ 2 hoặc mạng vòng có 1 nguồn nhưng có đường chéo không qua nguồn thì không đảm bảo cắt chọn lọc phần tử hư hỏng. Vì vậy ta phải tìm nguyên tắc bảo vệ khác vừa đảm bảo tác động nhanh, vừa chọn lọc và có độ nhạy đối với mạng phức tạp. Một trong các bảo vệ đó là bảo vệ khoảng cách.Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ có bộ phận cơ bản là bộ phận đo khoảng cách làm nhiệm vụ xác định tổng trở từ chỗ đặt bảo vệ tới điểm ngắn mạch. Thời gian làm việc của bảo vệ phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp vào Rơle, dòng vào Rơle và góc lệch pha giữa chúng. Thời gian này tự động tăng lên khi khoảng cách tăng từ chỗ hư hỏng đến chỗ đặt bảo vệ, bảo vệ gần chỗ hư hỏng nhất có thời gian làm việc bé nhất vì thế bảo vệ khoảng cách về nguyên tắc đảm bảo cắt chọn lọc đoạn hư hỏng trong mạng có cấu hình bất kỳ với số nguồn cung cấp tuỳ ý và thời gian làm việc tương đối bé.-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 Rơle dòng cực đại hoặc Rơle tổng trở cực tiểu. + Bộ phận khoảng cách: đo khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến điểm hư hỏng, thực hiện nhờ Rơle 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 một số Rơle 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 Rơle định hướng công suất riêng biệt hoặc kết hợp trong bộ phận khởi động và khoảng cách.

2.4. Bảo vệ dòng điện thứ tự không : 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 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).T

S

W

W

Nên:

IR = Ia + Ib + Ic = (IA + IB + IC). T

S

W

W - (IAμ + IBμ + ICμ).

T

S

W

W

Hay là: IR = i

0

n

I3 - Ikcb

Với: Ikcb = (IAμ + IBμ + ICμ). T

S

W

W : là thành phần dòng không cân bằng,

sinh 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

n

I , ni: tỉ số biến của BI

- 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: IA + 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.- Dòng khởi động:Dòng khởi động được xác định theo điều kiện chọn lọc, bảo vệ không được tác động khi chạm đất ngoài hướng được bảo vệ



2.5.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:

N2

N1

IT1 IT2

? I

RL

BI1 BI2

PIS1 IS2

A B

Vuùng b?o v?

Sơ đồ nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch dòng điện có dạng như sau:

Dòng vào rơ le:.

RI =.

.

2T1T

.

sl IIII −=∆= , gọi là dòng so lệch.

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.Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ N2. Ta có: IS1 ≠ IS2, nên IT1 ≠ IT2,

nên IR = IT1 – IT2 ≠ 0. Nếu .

RI >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 ISC 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.



B. Phần tính toán:

Các thông số:Hệ thống: SNmax = 1500MVA; SNmin = 0,85 x SNmax; X0 = 0,8 x X1

Trạm biến áp: S = 2 x 20MVA; U1/U2 = 115/23; UK% = 11Đường dây:

Đường dây

Dài (km) Loại dâyTổng trở đơn vị thứ tự thuận

Tổng trở đơn vị thứ tự không

1 5 AC-95 0,27 + j0,39 0,48 + j0,982 5 AC-95 0,27 + j0,39 0,48 + j0,98

Đường dây 1: Phụ tải có P = 5MW; cosφ = 0,85Đường dây 2: Phụ tải có P = 2,5MW; cosφ = 0,85


HTĐ

A B

C DMBA1

MBA2110kV 22kV

1 2


CHƯƠNG I : CHỌN MÁY BIẾN DÒNGChọn tỷ số biến đổi máy biến dòng BI1, BI2 dùng cho bảo vệ đường

dây D1, D2. Dòng điẹn 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: Tdd

Sdd

I

Ini =

Chọn ISdd ≥ Ilvmax = Icb: dòng điện làm việc lớn nhất đi qua BIChọn ITdd = 1ADòng điện làm việc trên đường dây 2 là:

A 103,362.23.0,853

2,5.101,4.

.cos.U3

P1,4.1,4II

3

2dm

2pt2max2lvmax ====

ϕhihDòng điện làm việc trên đường dây 1 là:

A 310,086103,362.23.0,853

5.101,4.

I.cos.U3

P1,4.I1,4II

3

2lvmax

1dm

12lvmaxpt1max1lvmax

=+=

+=+=ϕ

Tỷ số của máy biến dòng điện: Tdd

Sddi I

In = với ITdđ = 1A

Dòng điện sơ cấp danh định của BI1 là: I1 = 310,086A



Tỷ số biến dòng: 1

350

I

In

Tdd

Sdd1 ==

Dòng điện sơ cấp danh định của BI2 là: I2 = 103,362A

Tỷ số biến dòng: 1

125

I

In

Tdd

Sdd2 ==

CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH2.1. Vị trí các điểm ngắn mạch:

Giả thiết trong quá trình tính toán ngắn mạch ta bỏ qua: - Bão hoà từ - Dung dẫn ký sinh trên đường dây, điện trở của máy biến áp và cả đường dây - Ảnh hưởng của phụ tải

2.1.1. Các đại lượng cơ bản:


HTĐ

A B

C D

MBA1

MBA2110kV 22kV

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

S1

S2


Tính trong hệ đơn vị tương đối, gần đúng ta chọn:Công suất cơ bản: Scb = SđmB = 20MVAĐiện áp cơ bản: Ucb = Utb các cấp = 1,05Uđm i = (115; 23)EHT = 1

2.1.2. Điện kháng các phần tử:Hệ thống:

MVA 12000,8.15000,8.SS

MVA 12750,85.15000,85.SS

MVA 1500S

1HT0HT

NmaxNmin

Nmax

======

=

Giá trị điện kháng thứ tự thuận:

Chế độ cực đại: 1330,01500

20

S

SX

Nmax

cb1HTmax ===

Chế độ cực tiểu: 0157,012750

20

S

SX

Nmin

cb1HTmin ===

Giá trị điện kháng thứ tự không:Chế độ cực đại: 0106,00133,0.8,00,8.XX 1HTmax0HTmax ===

Chế độ cực tiểu: 0126,00157,00,8.0,8.XX 1HTmin0HTmin ===

Máy biến áp:

11,020

20.

100

11

S

S

100

%UXX

dmB

cbNB2B1 ====

Đường dây:Chia đường dây D1, D2 lần lượt thành 4 đoạn bằng nhau. Ta có:Giá trị điện kháng thứ tự thuận:

0,018423

20.0,39.5.

4

1

U

SLX

4

1XXXX

22cb

cb111D141D131D121D11 ======

40,01823

20.0,39.5.

4

1

U

SLX

4

1XXXX

22cb

cb221D241D231D221D21 ======

Giá trị điện kháng thứ tự không:

0463,023

20.0,98.5.

4

1

U

SLX

4

1XXXX

22cb

cb1010D140D130D120D11 ======

30,04623

20.0,98.5.

4

1

U

SLX

4

1XXXX

22cb

cb2020D240D230D220D21 ======

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 ba thành phần: thành phần thứ tự thuận, thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không.Ta có sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch và không:



Xét các điểm ngắn mạch:Dòng ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch được tính theo công thức:

)(1

)(1

1n

nN XX

I∆+∑

=

với: XΔ(n) là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n.

Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha được tính theo công thức: )(

1)( . n

Nn

N ImI =

Ta có bảng tóm tắt sau:Dạng ngắn mạch

(n)ΔX )(nm

N(1)∑+∑ 02

XX 3N(2)

∑2X 3

N(1,1)∑∑ 02

//XX

202

02

)X( X

. XX1.3

∑∑

∑∑

+−

N(3) 0 1Ngắn mạch một pha chạm đất N(1): a1a0 II =

Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1): ∑∑

∑

+=

02

210 .

XX

XII aa

Dòng ngắn mạch thứ tự không tại điểm ngắn mạch là: a00 3.II =

Ngắn mạch tại điểm N1:Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:

Ta có:


XHT

XB1

XB2

XD11

XD12

XD13

XD14

XD21

XD22

XD23

XD24

S1

S2N

1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

EHT

XHT

XB

XHT

XB

N1

N1

XHT

XB

N1


0,0656.0,112

10,0106XXX

0,0683.0,112

10,0133XXXX

B0HT0

B1HT21

=+=+=∑

=+=+=∑=∑

Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3):

641314,0,0758

1

X

EI

1

HT(3)N1 ==

∑=

Trong hệ đơn vị có tên:

35067,.233

2014,6413.

.U3

S.II

cb

cb(3)N1

(3)kAN1 === kA

Ngắn mạch 2 pha với nhau N(2) :Dòng ngắn mạch thứ tự thuận :Dòng ngắn mạch của pha sự cố

(2) HTN1

1 2

E 1I = 3. 3.

x +X 0,0683 0,0683=

+∑ ∑=12,6797

Đơn vị có tên :(2)kA cb

N1N1cb

S 20I =I . =12,6797. =

3.U 3.236,3658

Ngắn mạch một pha chạm đất N(1):Ta có: 1339,00656,00683,0

02=+=∑+∑=∆ XXX

Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:

Với: 0220,20,13390,0683XXX Δ1td =+=+∑=

Lại có: 94564,0,2022

1

X

EIII

td

HT(1)0N1

(1)2N1

(1)1N1 =====

Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:

44877,.233

203.4,4956.

.U3

S..ImI

cb

cb(1)1N1

(1)(1)kAN1 === kA

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:

7,4487.233

203.4,956..I3.II cb

(1)0N1

(1)kA0N1 === kA

Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):

Ta có: 3350,00,06560,0683

6560,0683.0,0

XX

.XXX

02

02

Δ =+

=∑+∑

∑∑=

5,10,0656)(0,0683

6560,0683.0,01.3

)X(X

.XX1.3m

2202

02(1,1) =+

−=∑+∑

∑∑−=


EHT

N1

Xtđ



Với: 1018,00335,00683,01

=+=+∑= ∆XXX td

Lại có: 2329,80,1018

1

X

EIII

td

HT(1,1)0N1

(1,1)2N1

(1,1)1N1 =====


== cb(1,1)1N1

(1,1)(1,1)kAN1 .I.ImI 4008,7

23.3

20.8232,9.5,1 = kA

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên:

7,54950,06560,0683

0,0683.

.233

203.9,8232.

XX

X..I3.II

02

2

cb(1,1)0N1

(1,1)kA0N1 =

+=

∑+∑

∑= kA

Khi ngắn mạch tại điểm N1 thì không có dòng qua BI.

b. Ngắn mạch tại điểm N2:Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:

Ta có:

0,11190,0463.0,1252

10,0106XXXX

0,08670,0184.0,112

10,0133XXXXX

0D11B0HT0

1D11B1HT21

=++=++=∑

=++=++=∑=∑


11,5340,0867

1

X

EI

1

HT(3)N1 ==

∑=


65,790.233

2011,534.

.U3

S.II

cb

cb(3)N1

(3)kAN1 === kA

Ngắn mạch một pha chạm đất N(1):Ta có: 1986,01119,00867,0XXX

02Δ =+=∑+∑=



EHT

N1

Xtđ

EHT

X1Σ

X2Σ

N2

N2

XHT

N1


Với: 2853,01986,00867,0XXX Δ1td =+=+∑=

Lại có: 50513,0,2853

1

X

EIII

td

HT(1)0N1

(1)2N1

(1)1N1 =====


5,2791.233

203.3,5051.

.U3

S..ImI

cb

cb(1)1N1

(1)(1)kAN1 === kA


27915,.233

203.3,5051..I3.II cb

(1)0N1

(1)kA0N1 === kA


Ta có: 0489,00,11190,0867

1190,0867.0,1

XX

.XXX

02

02

Δ =+

=∑+∑

∑∑=

504,10,1119)(0,0867

1190,0867.0,11.3

)X(X

.XX1.3m

2202

02(1,1) =+

−=∑+∑

∑∑−=


Với: 1356,00489,00867,0XXX Δ1td =+=+∑=

Lại có: 3746,71356,0

1

X

EIII

td

HT(1,1)0N1

(1,1)2N1

(1,1)1N1 =====


== cb(1,1)1N1

(1,1)(1,1)kAN1 .I.ImI 5705,5

23.3

20.3746,7.504,1 = kA


8507,41119,00867,0

0867,0.

23.3

20.3746,7.3

XX

X..I3.II

02

2

cb(1,1)0N1

(1,1)kA0N1 =

+=

∑+∑

∑=

kA


EHT

N2

Xtđ

EHT

N2

Xtđ


N3: X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+2.X1D11 X0∑=X0HT+XB12/2+2.X0D11





N8: X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+6.X1D11+1.X1D21

X0∑=X0HT+XB12/2+6.X0D11+1.X0D21

N9: X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+6.X1D11+2.X1D21

X0∑=X0HT+XB12/2+6.X0D11+2.X0D21

Tính toán tương tự với các điểm ngắn mạch còn lại ta có bảng tổng kết sau:

1ΣX 0ΣX (3)kANI (2)kA

NI (1)kANI (1,1)kA

NI (1)kA0NI (1,1)kA

0NI maxONI max

NI

N1 0,068 0,065 7,350 6,365 7,448 7,400 7,4487 7,549 7,549 7,4487



3 6 6 8 7 8 5 5

N20,0867

0,1119

5,7906

5,0148

5,2791

5,5705

5,27914,8507

5,2791

5,7906

N30,1051

0,1582

4,7768

4,1368

4,0883

4,5062

4,08833,5733

4,0883

4,7768

N40,1235

0,2045

4,0651

3,5205

3,3358

3,7939

3,33582,8284

3,3358

4,0651

N50,1419

0,2508

3,538 3,0642,8173

3,2799

2,81732,3405

2,8173

3,538

N60,1603

0,2971

3,1319

2,7123

2,4383

2,8901

2,43831,9962

2,4383

3,1319

N70,1787

0,3434

2,8094

2,4332,1492

2,5839

2,14921,7402

2,1492

2,8094

N80,1971

0,3897

2,5472

2,2059

1,9213

2,3368

1,92131,5424

1,9213

2,5472

N90,2155

0,4362,3297

2,0176

1,7372

2,1331

1,73721,3849

1,7372

2,3297

Đồ thị dòng điện ngắn mạch ở chế độ phụ tải cực đại:

Đồ thị dòng cực đại chế dộ phụ tải cực đại

1.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.00

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

I (A

)

Imax0N kA

ImaxN kA

2.3. Tính dòng ngắn mạch của mạng điện ở chế độ phụ tải cực tiểu:Ta có sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch và không:



a. Ngắn mạch tại điểm N1:Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:

Ta có:

0,12260,110,0126XXX

0,12570,110,0157XXXX

B0HT0

B1HT21

=+=+=∑

=+=+=∑=∑


7,95540,1257

1

X

EI

1

HT(3)N1 ==

∑=


994,323.3

207,9554.

.U3

S.II

cb

cb(3)N1

(3)kAN1 === kA

Ngắn mạch 2 pha với nhau N(2) :Dòng ngắn mạch thứ tự thuận :Dòng ngắn mạch của pha sự cố

(2) HTN1

1 2

E 1I = 3. 3.

X +X 0,1257 0,1257=

+∑ ∑ = 6,8896

Đơn vị có tên :(2)kA cb

N2N1cb

S 20I =I . =6,8896. =

3.U 3.233,4589


02Δ =+=∑+∑=


Với: 0,3740,24830,1257XXX Δ1td =+=+∑=


XHT

XB1

XD11

XD12

XD13

XD14

XD21

XD22

XD23

XD24

S1

S2N

1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

EHT

XHT

XB

XHT

XB

N1

N1

XHT

XB

N1

EHT

N1

Xtđ


Lại có: 67382,0,374

1

X

EIII

td

HT(1)0N1

(1)2N1

(1)1N1 =====


0271,423.3

20.67383.2,

.U3

S..ImI

cb

cb(1)1N1

(1)(1)kAN1 === kA


0271,423.3

20.6738,2.3.I3.II cb

(1)0N1

(1)kA0N1 === kA


Ta có: 0621,01226,01257,0

1226,0.1257,0

XX

.XXX

02

02

Δ =+

=∑+∑

∑∑=

5,1)1226,01257,0(

1226,0.1257,01.3

)X(X

.XX1.3m

2202

02(1,1) =+

−=∑+∑

∑∑−=


Với: 1878,00621,01257,0XXX Δ1td =+=+∑=

Lại có: 3248,51878,0

1

X

EIII

td

HT(1,1)0N1

(1,1)2N1

(1,1)1N1 =====


== cb(1,1)1N1

(1,1)(1,1)kAN1 .I.ImI 0108,4

23.3

20.3248,5.5,1 = kA


0607,41226,01257,0

1257,0.

23.3

20.3248,53.

XX

X..I3.II

02

2

cb(1,1)0N1

(1,1)kA0N1 =

+=

∑+∑

∑= kA

Khi ngắn mạch tại điểm N1 thì không có dòng qua BI.

b. Ngắn mạch tại điểm N2:Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:

Ta có:


EHT

N1

Xtđ

EHT

X1Σ

X2Σ

N2

N2

XHT

N1


1689,00463,011,00,0126XXXX

0,14410,01840,110,0157XXXXX

0D11B10HT0

1D11B11HT21

=++=++=∑

=++=++=∑=∑


9396,60,1441

1

X

EI

1

HT(3)N1 ==

∑=


484,323.3

20.9396,6

.U3

S.II

cb

cb(3)N1

(3)kAN1 === kA


02Δ =+=∑+∑=


Với: 4571,0313,01441,0XXX Δ1td =+=+∑=

Lại có: 1877,24571,0

1

X

EIII

td

HT(1)0N1

(1)2N1

(1)1N1 =====


295,323.3

20.1877,2.3

.U3

S..ImI

cb

cb(1)1N1

(1)(1)kAN1 === kA


295,323.3

20.18773.2,.I3.II cb

(1)0N1

(1)kA0N1 === kA


Ta có: 0778,01689,01441,0

1689,0.1441,0

XX

.XXX

02

02

Δ =+

=∑+∑

∑∑=

5016,1)1689,01441,0(

1689,0.1441,01.3

)X(X

.XX1.3m

2202

02(1,1) =+

−=∑+∑

∑∑−=


Với: 2219,00778,01441,0XXX Δ1td =+=+∑=

Lại có: 5065,42219,0

1

X

EIII

td

HT(1,1)0N1

(1,1)2N1

(1,1)1N1 =====


== cb(1,1)1N1

(1,1)(1,1)kAN1 .I.ImI 3979,3

23.3

20.5065,4.5016,1 = kA


EHT

N2

Xtđ

EHT

N2

Xtđ



1254,31689,01441,0

1441,0.

23.3

20.5065,3.4

XX

X..I3.II

02

2

cb(1,1)0N1

(1,1)kA0N1 =

+=

∑+∑

∑= kA






N8: X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+6.X1D11+1.X1D21

X0∑=X0HT+XB12/2+6.X0D11+1.X0D21

N9: X1∑=X2∑=XHT+XB12/2+6.X1D11+2.X1D21

X0∑=X0HT+XB12/2+6.X0D11+2.X0D21



c. Tính toán tương tự với các điểm ngắn mạch còn lại ta có bảng sau:1ΣX 0ΣX (3)kA

NI (2)kANI (1)kA

NI (1,1)kANI (1)kA

0NI (1,1)kA0NI max

ONI minNI

N10,1257

0,1226

3,9943,4589

4,0271

4,0108

4,0271

4,0607

4,0607

4,0271

N20,1441

0,1689

3,4843,0172

3,2953,3979

3,2953,1254

3,295 3,484

N30,1625

0,2152

3,0895

2,6756

2,7881

2,9618

2,7881

2,5403

2,7881

3,0895

N40,1809

0,2615

2,7753

2,4034

2,4164

2,6308

2,4164

2,1397

2,4164

2,7753

N50,1993

0,3078

2,5192,1815

2,1321

2,3692

2,1321

1,8482

2,1321

2,519

N60,2177

0,3541

2,3061

1,9972

1,9077

2,1564

1,9077

1,6267

1,9077

2,3061

N70,2361

0,4004

2,1264

1,8415

1,7261,9796

1,7261,4525

1,726 2,1264

N80,2545

0,4467

1,9727

1,7084

1,5759

1,831,5759

1,3121

1,5759

1,9727

N90,2729

0,4931,8397

1,5932

1,4499

1,7018

1,4499

1,1964

1,4499

1,8397

Đồ thị dòng điện ngắn mạch ở chế độ phụ tải cực tiểu:

Đồ thị dòng ngắn mạch ở chế dộ cực tiểu

0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.00

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

I (A

)

Imin0N kA

IminN kA

CHƯƠNG III



TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ ĐƯỜNG

3.1. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50):Dòng điện khởi động được xác định theo công thức sau:

Nngmaxatkd .IkI =

Trong đó: kat - hệ số an toàn, lấy kat = 1,2 INngmax - dòng ngắn mạch ngoài cực đạiDòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây

L2 là:kA 2,70161,2.2,2513.IkI N9ngmaxat

50kd ===

Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây L1 là:

kA 4,03251,2.3,3604.IkI N5ngmaxat50kd ===

3.2. Bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh (50N):Dòng khởi động được chọn theo công thức sau:

0Nngmaxat50Nkd .IkI =

Trong đó: I0Nngmax - dòng ngắn mạch ngoài thứ tự không cực đại.Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây

L2 là:kA 2,03181,2.1,6932.IkI 0N9ngmaxat

50Nkd ===


kA 3,24421,2.2,7035.IkI 0N5ngmaxat50Nkd ===

3.3. Bảo vệ quá dòng có thời gian (51):Dòng bảo vệ quá dòng có thời gian được lựa chọn theo công thức sau:

lvmaxtv

mmatkd I

k

.kkI =

Trong đó: kat - hệ số an toàn, kat = 1,2. kmm - hệ số mở máy của các phụ tải động cơ có dòng điện chạy

qua chỗ đặt bảo vệ, kmm = 1,2. ktv - hệ số trở về, ktv =0,95. Ilvmax - dòng điện làm việc lớn nhất trên đường dây L1, L2.Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng có thời gian trên đoạn đường

dây L1 là:kA 0,47A 470,025.310,086

0,95

1,2.1,2I51

kd1 ===




kA 0,1567A 156,675.103,3620,95

1,2.1,2I51

kd2 ===

Chọn thời gian làm việc của bảo vệ: Đặc tính thời gian của bảo vệ:

s,T1I

0,14t P0,02

* −= với

kd* I

II =

3.3.1. Chế độ phụ tải cực đại:Đường dây L2:

Xét điểm ngắn mạch N9: IN9 = 2,3297 kA

14,8670,1567

2,3297

I

II

51kd2

N9* ===

s 1,050,30,75Δttt pt292 =+=+=

s 0,416.1,050,14

114,867.t

0,14

1IT

0,0292

0,02*

p2 =−=−

=


255316,0,1567

2,5472

I

II

51kd2

N8* ===

s 1,0155.0,4106115,6592

0,14t

0,0282 =

−=

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây L2

ta có bảng:N5 N6 N7 N8 N9

INmax, kA

3,538 3,1319 2,8094 2,5472 2,3297

t2, s 0,9054 0,9434 0,98 1,0155 1,05Đường dây L1:

Thời gian bảo vệ làm việc tại điểm N5 trên đường dây L1 là:Δt}t,max{tt pt1

52

51 +=


7,52770,47

3,538

I

II

51kd1

N5* ===

s 0,5t pt1 =

1,20540,34;0,5}max0{0,905t 51 =+=

s 0,3547.1,20540,14

17,5277.t

0,14

1IT

0,0252

0,02*

p1 =−=−

=




9,37470,47

4,4061

I

II

51kd1

N4* ===

s 1,0848.0,354719,3747

0,14t

0,0241 =

−=

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây L1 ta có bảng:

N1 N2 N3 N4 N5

INmax, kA

7,3506 5,7906 4,7768 4,061 3,538

t1, s 0,8783 0,9641 1,0461 1,0848 1,20543.3.2. Chế độ phụ tải cực tiểu:Đường dây L2:


728,111567,0

8379,1

I

II

51kd2

N9* ===

)(05,13,050,7Δttt pt292 s=+=+=

s 0,3785.1,050,14

111,728.t

0,14

1IT

0,0292

0,02*

p2 =−=−

=


8883,111567,0

8629,1

I

II

51kd2

N8* ===

s 1,0214.0,3703111,8883

0,14t

0,0282 =

−=

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây L2

ta có bảng:N5 N6 N7 N8 N9

INmax, kA

2,519 2,3061 2,1264 1,9727 1,8397

t2, s 0,9277 0,9591 0,9897 1,0198 1,05Đường dây L1:

Thời gian bảo vệ làm việc tại điểm N5 trên đường dây L1 là:Δt}t,max{tt pt1

52

51 +=


3596,50,47

2,519

I

II

51kd1

N5* ===

)(5,0t pt1 s=

1,22770,37;0,5}max0{0,927t 51 =+=

s 0,2995.1,22770,14

15,3596.t

0,14

1IT

0,0252

0,02*

p1 =−=−

=




9049,547,0

7753,2

I

II

51kd1

N4* ===

s 1,1661.0,299515,9049

0,14t

0,0241 =

−=

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại trên đường dây L1 ta có bảng:

N1 N2 N3 N4 N5

INmax, kA

3,994 3,484 3,0895 2,7753 2,519

t1, s 0,9589 1,0258 1,0925 1,1598 1,2277

3.4. Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian (51N):Trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời

gian được lựa chọn theo công thức:ddBI0kd .IkI =

Trong đó: k0 - hệ số chỉnh định, k=0,2. IddBI - dòng điện danh định BI.Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian trên

đường dây L2:A 250,2.125I51N

kd2 ==

Dòng khởi động cho bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian trên đường dây L1:

A 700,2.350I51Nkd1 ==

Đường đặc tính thời gian làm việc của bảo vệ thứ tự không:Thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian

chọn lọc theo đặc tính độc lập:s 1,050,30,75Δttt pt202 =+=+=

{ } { } s 1,350,31,050,30,5;1,05maxΔtt;tmaxt 02pt101 =+=+=+=



CHƯƠNG IV. XÁC ĐỊNH VÙNG BẢO VỆ CẮT NHANH VÀ VÙNG BẢO VỆ

4.1. Xác định vùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh:4.1.1. Bảo vệ cắt nhanh dòng pha:

Ta xác định theo phương pháp hình học như sau:



0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.00

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

Ikđ1

Ikđ2

ImaxN kA

IminN kA

Chế độ cực đại:Bảo vệ 1 có l1CN

max = 4 km tương ứng với 40 % đường dây.Bảo vệ 2 có l2CN

max = 7,125km tương ứng với 71,25% đường dây.Chế độ cực tiểu:

Bảo vệ 1 có l1CNmax = 0 km không bảo vệ cho đường dây 1

Bảo vệ 2 có l2CNmax = 1,95 km tương ứng với 19,5 % đường dây

4.1.2. Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không:Ta xác định theo phương pháp hình học như sau:



0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.00

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9

Ikđ1Ikđ2Imin0N kAImax0N kA

Chế độ cực đại:Bảo vệ 1 có l1CN

max = 4,1 km tương ứng với 41 % đường dây.Bảo vệ 2 có l2CN

max = 7,85km tương ứng với 78,5% đường dây.Chế độ cực tiểu:

Bảo vệ 1 có l1CNmax = 0 km không bảo vệ cho đường dây.

Bảo vệ 2 có l2CNmax = 3,05 tương ứng với 30,5% đường dây.

4.2. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ:Bảo vệ được xác định theo công thức:

kd

NN I

Ik min= với điều kiện 5,1≥Nk

Đối với bảo vệ đặt trên đường dây 1:

3596,547,0

519,251

1

min5511 ===

kd

NN I

Ik

9857,3507,0

519,251

1

min5511 ===

Nkd

NNN I

Ik

Đối với bảo vệ đặt trên đường dây 2:

0753,161567,0

519,251

1

min5511 ===

kd

NN I

Ik

9667,8303,0

519,251

1

min5511 ===

Nkd

NNN I

Ik

Vậy các bảo vệ đều thoả mãn độ nhạy.


do an role

Documents