CUNG CẤP ĐIỆN 2 - Nguyễn Quang Thuấn docx

Ngày nay khái niệm rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện gọi là BVRL... CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI BVRL Để

CUNG CẤP ĐIỆN 2

GV: Nguyễn Quang Thuấn

12/16/23 2

Nội dung môn học

Tài liệu tham khảo

1 TS Ngô Hồng Quang

Thiết kế cấp điện, NXBKHKT- 2006

2 TS Ngô Hồng Quang

Lựa chọn các phần tử thiết bị từ 0,4-500kV, NXBKHKT- 2005

3 TS Trần Quang Khánh

Hệ thống cung cấp điện, NXKHKT HN 2005

4 GS Nguyễn Công Hiền

Bởi vậy các PT, TB đưa vào làm việc cần phải được lựa chọn thảo mãn đồng thời 3 điều kiện trên.

2 Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB:

a Điều kiện để PT, TB đảm bảo làm việc bt và qt: max (1)

.

đm

m đm TB

đm

I I

U U

 Đối với đd lv //: Ilvmax = 2Ibt= 2Icp (tức là tính khi 1 đd bị đứt);

 Đối với mạch MBA: Ilvmax = kqtmaxIbt=kqtmaxIđmBA(thg kqtmax= 1,4 );

 Đối với mạch MPĐ: Ilvmax = kqtmaxIbt= 1,05Iđm

2 Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB:

b Điều kiện để PT, TB đảm bảo chịu đựng được ở chế độ sự cố:

Dòng điện NM lớn → sinh ra lực điện và nhiệt lớn có thể phá hỏng và đốt cháy phẫn dẫn/cách điện của PT, TBĐ Do đó cần kiểm tra theo 2 điều kiện:

 Điều kiện ổn định động: Iđ.đm ≥ ixk (2)

 Điều kiện ổn định nhiệt:

) 3

(

.

.

dm nh

qd dm

nh

t

t I

4 Công suất cắt định mức, SC.đm (MVA) SC.đmMC  SN

5 Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA) Iđ.đm  ixk

6 Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)

dm nh

qd dm

nh

t

t I

I

.  

7.2 LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP

TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra

1 Điện áp định mức, UđmMC (kV) UđmMC  Uđm.m

2 Dòng điện định mức, IđmMC (A) IđmMC  Ilv.max

3 Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA) Iđ.đm  ixk

4 Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)

5 Dòng điện định mức của CC, IđmCC (A) IđmCC  Ilv.max

6 Dòng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A) IC.đmCC  IN

7 Công suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A) SC.đmCC  SN

2 Lựa chọn MC phụ tải

dm nh

qd dm

nh

t

t I

I

.  

12/16/23 8

1 Điện áp định mức, UđmDCL (kV) UđmDCL  Uđm.m

2 Dòng điện định mức, IđmDCL (A) IđmDCL  Ilv.max

3 Dòng điện ôđđ định mức, Iđ.đm (kA) Iđ.đm  ixk

4 Dòng điện ôđn định mức, Inh.đm (kA)

dm nh

qd dm

nh

t

t I

2 Dòng điện định mức, IđmCC (A) IđmCC  Ilv.max

3 Dòng điện cắt định mức của CC, IC.đmCC (A) IC.đmCC  IN

4 Công suất cắt định mức của CC, SC.đmCC (A) SC.đmCC  SN

7.3 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP

1 Lựa chọn MBA điện lực

 Đối với TBA có 1 máy: k hc S đmB  S tt

 Đối với TBA có 2 máy: k hc k qtmax S đmB  S tt

Ví dụ: Hà nội nhiệt độ trung bình 240 C;

Mátcơva nhiệt độ trung bình 5 0 C;

- nhiệt độ môi trường sử dụng và nhiệt độ chế tạo ( 0 C)

Hệ số hiệu chỉnh giữa mt chế tạo và sử dụng (chỉ sử dụng

khc nếu MBA ngoại nhập)

Trong đó:

SđmB - công suất đm của MBA, (nhà chế tạo cho);

Stt - công suất tính toán (công suất lớn nhất của phụ tải).

kqtmax - hệ số quá tải lớn nhất của MBA, kqtmax = 1,4

(quá tải không quá 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày không quá 6 giờ)

12/16/23 10

7.3 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP

2 Lựa chọn MBA đo lường

a Máy biến dòng điện (BI)

xk đ

I

i k

1 2



dm nh BI dm

qd nh

t I

t

I k

.

1

.





1 Điện áp sơ cấp định mức, Uđm.BI (kV) Uđm.BI  Uđm.m

2 Dòng điện sơ cấp định mức, I1đm.BI (A)

3 Phụ tải cuộn dây thứ cấp, S2đm.BI, (VA) S2đm.BI  S2tt

4 Hệ số ổn định động, kđ

5 Hệ số ổn định nhiệt, knh

2 Lựa chọn MBA đo lường

b Máy biến điện áp (BU)

N %

TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra

1 Điện áp sơ cấp định mức, Uđm.BU (kV) Uđm.BU  Uđm.m

2 Phụ tải 1 pha thứ cấp, S2đm.BI, (VA) S2đm.pha  S2tt.pha

Điều khiển công suất

Khởi động

Cách ly Đóng cắt

motor starter

Switch (cầu dao) Cầu dao tải Công- tắctơ Rơ le nhiệt Áptômát kiểu

từ điện

Áptômát kiểu

từ nhiệt

Thiết bị tích hợp

12/16/23 14

7.4 LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP

 Các khí cụ ở mạng điện hạ áp như áptômát, côngtắctơ, cầu dao, cầu chì, được lựa chọn theo điều kiện điện áp và dòng điện, kiểu loại và hoàn cảnh làm việc không cần kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt do dòng ngắn mạch

 Riêng chọn áptômát và cầu chì cần lưu ý:

 Đối với ATM: Phải kiểm tra khả năng cắt dòng điện ngắn mạch và chỉnh định để cắt dòng điện quá tải;

 Đối với CC: Phải phân biệt dùng cho mạng điện sinh hoạt, chiếu sáng hay dùng trong mạng công nghiệp mà chọn cho đúng

Sau đây, sẽ nêu cách chọn các thiết bị này

7.4 LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP

BI

1 Chọn ATM:

TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra

1 Điện áp định mức, UđmATM (V) UđmATM  Uđm.m

2 Dòng điện định mức, IđmATM (A) IđmATM  Ilv.max

3 Dòng điện cắt định mức, I (kA) I  I

2 Dòng điện định mức, IđmCC (A) IđmCC  Ilv.max= Itt

a Đối với CC dùng cho mạng điện chiếu sáng:

2 Chọn cầu chỡ:

b Đối với CC dựng cho mạng điện cụng nghiệp:

TT Các đại l ợng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra

mm I K

Trong đó:

k t - hệ số t i của động cơ, nếu không biết lấy k ải của động cơ, nếu không biết lấy k t = 1;

I đm.đC - dòng điện định mức của động cơ, I đm.đC =

U đm - điện áp dây định mức, U đm = 380V;

Cosđm - hệ số công suất định mức của đ.cơ, th ờng Cosđm = 0,8;

 - hiệu suất của đcơ, th ờng  = 0.8-0,95 (có thể lấy có thể lấy  = 1);

dm dm

DC dm cos U

12/16/23 18

b Đối với CC dùng cho mạng điện công nghiệp:

 Nếu BV cho nhiều động cơ:





n 2

i ti dm.DCimax

7.5 CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP

1 Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế

PP này chỉ dùng chọn tiết diện dd của các mạng điện cao áp

1,1 3,1 1,4

1,0 2,7 1,2

U U

QX PR

12/16/23 20

2 Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép

 PP này dùng để chọn tiết diện dd ở mạng điện hạ áp và mạng điện địa

phương (U ≤ 35kV) chiều dài lớn.

 Xuất phát từ công thức tính tổn thất điện áp:

n

dm dm

l Q x

l P

0 1

0

1

- Đối với dây hạ áp: Chọn x 0 = 0,35Ω/km

- Đối với dây TA áp: Chọn x 0 = 0,38Ω/km (với 10÷22kV); x 0 = 0,4Ω/km (với 35kV)

2 Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép

B3 Từ ∆U cp xác định được ∆U R :

∆U R = ∆U cp - ∆U X

B4 Xác định tiết diện dây dẫn cần chọn:

Từ F tính được, tra bảng phụ lục để chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất

B5 Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép:

- Nếu điều kiện được thỏa mãn thì dây dẫn chọn đạt yêu cầu;

dm R

U U

l

P F

U

l P

r U

l Q x

l P

0 1

0

1

12/16/23 22

PP này dùng để chọn tiết diện dây dẫn l ới hạ áp công nghiệp và sinh hoạt đô thị

Trình tự các b ớc chọn tiết diện theo ph ơng pháp này nh sau:

- B ớc 1: Xác định dòng điện tính toán mà đ ờng dây phải tải Itt;

- B ớc 2: Lựa chọn loại dây, tiết diện dây theo biểu thức:

k1k2Icp  IttTrong đó: k1- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với môi tr ờng đặt dây, cáp;

k2- hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số l ợng dây hoặc cáp đi chung một rãnh; k1 và k2 tra trong phụ lục

Icp- dòng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định chọn (tra bảng)

3 Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép

3 Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép

- B ớc 3: Kiểm tra lại:

* Theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ:

+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì:



 dccp

2 1

I I

k k

(Đối với mạch độnh lực  = 3; còn mạch ánh sáng sinh hoạt  = 0,3) + Nếu bảo vệ bằng ATM:

5 , 1

I I

k k

; 5 , 4

I I

k

cp 2 1

kddt cp

12/16/23 24

* Theo điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch:

3 Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng phát nóng cho phép

* Theo điều kiện tổn thất điện áp:

Umax  Ucp = 5%Uđm

7.6 CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI)

qd

t I

F  

TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra

1 Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép, Icp (A) k1k2Icp  Ilv.max

 - ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn

12/16/23 26

7.6 CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI)

 tt - ứng suất tính toán (kG/cm 2 ): suất hiện khi có lực điện động của dòng NM:

a

a

l

A B

ixk- dòng điện ngắn mạch xung kích 3 pha, kA

l - khoảng cách giữa các sứ trong một pha (chiều dài một nhịp thanh cái), cm;

a - khoảng cách giữa các pha, cm;

W - mô men chống uốn của TC, cm 3 tính được dựa vào hình dáng thanh góp:

W - mô men chống uốn của thanh dẫn, cm3 tính được dựa

6

4 4

32

) ( 4 4

12/16/23 28

7.7 CHỌN SỨ ĐỠ THANH DẪN

TT Các đại lượng chọn và kiểm tra Công thức chọn và kiểm tra

1 Điện áp định mức, Uđm.S (kV) Uđm.S  Uđm.m

2 Dòng điện định mức, Iđm.S (A) Iđm.S  Ilv.max

3 Lực cho phép tác động lên đầu sứ, Fcp (kG), Fcp  kFtt

4 Dòng ổn định nhiệt cho phép, Inh.đm (mm 2 ) Inh.đm  I

H’ H

Ftt 1 , 76 10 2 l xk2 ,



Chương 8 BẢO VỆ RƠLE VÀ TĐH HTCCĐ

8.1 KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA

1 Khái niệm

Rơle là phần tử chính trong hệ thống thiết bị bảo vệ Thuật ngữ rơle được phiên âm từ tiếng nước ngoài: RELAIS-Pháp, RELAY-Anh, PEE-Nga với nghĩa ban đầu là phần tử làm nhiệm vụ tự động đóng cắt mạch điện Ngày nay khái niệm rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo vệ

và tự động hoá hệ thống điện gọi là BVRL

12/16/23 30

8.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI BVRL

Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng kể trên, thiết bị bảo vệ rơle phải thoả mãn được các yêu cầu cơ bản: tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh và kinh tế.

1 Tin cậy (Reliab ility ): Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ rơle làm việc đúng, chắc chắn khi xảy ra sự cố trong phạm vi đã được xác định

2 Chọn lọc (s electivity ): là khả năng của bảo vệ rơle có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống

3 Tác động nhanh: Bảo vệ rơle cần phải cách ly phần tử bị sự cố càng nhanh càng tốt Tuy nhiên cần kết hợp với yêu cầu chọn lọc.

4 Độ nhạy (s ensitivity ): Phản ánh khả năng phản ứng của bảo vệ với mọi

mức độ sự cố Độ nhạy được biểu thị bằng tỷ số đại lượng tác động tối thiểu với đại lượng đặt Ví dụ: đối với BV quá dòng:

KÐ

Nmin nh

8.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI BVRL

5 Kinh tế:

- Đối với mạng cao áp và siêu cao áp (U  110 kV): Chi phí để mua sắm và lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình, mặt khác yêu cầu phải được bảo vệ rất chắc chắn, vì vậy giá cả thiết bị bảo vệ không phải là yếu tố quyết định trong lựa chọn chủng loại hoặc nhà phân phối thiết bị mà 4 yêu cầu kỹ thuật kể trên đóng vai trò quyết định

- Đối với mạng trung áp và hạ áp (U < 110 kV): Vì số lượng các phần tử được bảo vệ rất lớn, mặt khác các yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ không cao bằng ở mạng cao áp và siêu cao áp cho nên khi lựa chọn thiết bị bảo vệ cần chú ý đảm bảo được các yêu cầu về

kỹ thuật với chi phí thấp nhất

12/16/23 32

3.3 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL

BI - Máy biến dòng điện

BU - Máy biến điện áp CCh - Cầu chì

K - Khoá điều khiển

N - Nguồn điện thao tác

8.3 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL

2

1 I

U

n 

Dùng biến đổi áp lớn xuống áp nhỏ cấp cho TBBVRL và đo lường

8.3 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL

8.3 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL

3 Nguồn thao tác N

a Khái niệm: Tất cả các mạch của sơ đồ điều khiển máy cắt, bảo

vệ rơle, đo lường, tín hiệu được gọi là sơ đồ nhị thứ Nguồn điện

cung cấp cho việc thao tác các phần tử trong sơ đồ này gọi là

nguồn thao tác N nguồn điện thao tác riêng độc lập với phần tử

được bảo vệ

b Phân loại nguồn điện thao tác: Nguồn thao tác có thể là nguồn một chiều hoặc xoay chiều

• Có thể Dùng Ắc quy (DC) Nếu cần nguồn AC (Nghịch lưu).

• Có thể dùng năng lượng tích sẵn trên tụ điện (thường được nạp

điện DC).

• Có thể lấy từ BI và BU sau chỉnh lưu thành nguồn DC

Để tăng độ tin cậy của nguồn thao tác, người ta thường dùng kết

ra Y dưới dạng các xung rời rạc với 2 trạng thái đối lập: 1 (có xung) và 0 (không có xung):

4 Rơle

a Rơle điện từ (electromagnetic relay): Nguyên lý làm việc dựa trên

nguyên lý điện từ (có các tiêp điểm đóng mở cơ khí)

- Ưu điểm: Dễ chế tạo, rẻ tiền

- Nhược điểm: Tiêu thụ công suất lớn, quán tính cao đôi khi tác động không chuẩn xác, khó mở rộng ghép nối với máy tính

b Rơle tĩnh (static relay): Là rơle bán dẫn không có phần động Rơle

tĩnh gồm các khối chính sau:

Tín hiệu vào

Tiền

xử lý

Bộ lọc

Cơ cấu Chấp hành

Xử lý Thông tin

BI BU

- Ưu: Không có tiếp điểm → quán tính nhỏ và làm việc êm dịu So với

RL điện từ, tiêu tốn ít năng lượng, kích thước nhỏ gọn hơn

1 sec

Umax=140V Lâu dài

A D

~ 01

Máy tính, thiết bị tự động

Giao diện

Bàn phím

Bộ xử lý

Bộ nhớ RAM EEPROM

Cổng vào - ra

Tương tự Tương tự Số Xung điều khiển

100 V, 110 V; 10V đầu ra - vào

1 A, 5 A

Lọc tín hiệu vào

Khuếch đại

Chuyển đổi tương tự -số

Tín hiệu nhị phân

Rơle cảnh báo Rơle Cắt

Điốt phát quang (LED)

Gồm các khối chính sau:

• Khối đo lường (tín hiệu vào): có nhiệm vụ đo lường các trị số của đại lượng tương tự là dòng và áp (nhận được từ phía thứ cấp của của máy biến dòng điện và máy biến điện áp) làm biến đầu vào của rơle

• Khối lọc tín hiệu, lấy mẫu và chuyển đổi A/D: Sau khi tín hiệu qua các

bộ lọc tương tự, bộ lấy mẫu (chặt hoặc băm đại lượng tương tự theo một chu kỳ nào đó), các tín hiệu này sẽ được chuyển thành các tín hiệu số và so sánh với đại lượng chuẩn

• Khối xử lý (dùng bộ vi xử lý): Sau khi so sánh với đại lượng chuẩn,

bộ VXL sẽ cho tín hiệu đóng hoặc mở các tiếp điểm RL và điều khiển máy cắt (có thể lưu trữ, kết nối với máy tính,…)

• Khối đầu ra (tín hiệu ra): gồm các rơle và mạch điều khiển đóng cắt MC

* Cấu trúc và nguyên lý của RL số

* Ưu điểm của RL KT số

• Chức năng hoạt động của rơle số được mở rộng rất nhiều so với các thế hệ rơle trước đây, dễ dàng mở rộng khả năng đo lường, biến dổi tín hiệu, so sánh và tổ hợp lôgíc trong cấu trúc của rơle Có thể kết hợp nhiều nguyên

lý phát hiện sự cố và bảo vệ trong một hệ thống rơle

• Ngoài chức năng bảo vệ và cảnh báo, rơle số hiện đại còn có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ quan trọng khác như: ghép nối các thông số vận hành và

sự cố; xác định vị trí sự cố; thực hiện liên động với thiết bị bảo vệ và tự động của các phần tử lân cận; đóng trở lại máy cắt;

• Dễ dàng ghép nối với nhau và với các thiết bị bảo vệ, tự động, thông tin và

đo lường khác trong hệ thống; dễ ghép nối với hệ thống máy tính.

• Thông số của bảo vệ có thể chỉnh định đơn giản với độ chính xác cao và dễ dàng thực hiện việc chỉnh định thông số từ xa hoặc chỉnh định tự động theo nguyên lý thích nghi.

• Công suất tiêu thụ nhỏ, kích thước gọn nhẹ.

• Giá thành tương đối tính theo tương quan giữa chi phí và chức năng của hệ thống bảo vệ kỹ thuật số rẻ hơn các hệ thống rơle điện cơ thông thường.

12/16/23 42

* Ký hiệu các phần tử và chức năng bảo vệ theo ASNI

Loại thiết và chức năng Bằng sốKý hiệu Bằng chữ

Rơle thời gian (đóng hoặc mở chậm) 2 t

Rơle khoảng cách (tổng trở) 21 Z<

Rơle bảo vệ quá kích từ 24

Rơle kiểm tra hoặc hoà đồng bộ 25 s

Rơle bảo vệ thiếu áp 27 U<

Rơle định hướng công suất: - Thuận

- Nghịch 32 hoặchoặc

Rơle quá dòng cắt nhanh 50 I>>

Rơle quá dòng có thời gian (AC) 51 I>

 P

 w

 P

w

* Ký hiệu các phần tử và chức năng bảo vệ theo ASNI

Loại thiết và chức năng Ký hiệu

Bằng số Bằng chữ Rơle bảo vệ quá dòng chạm đất có thời gian 51G

Rơle bảo vệ quá dòng tổng 3 pha có thời gian

(quá dòng thứ tự không) 51N I0>

Máy cắt điện (AC) 52 MC

Rơle hệ số công suất 55 cosφ

Rơle bảo vệ quá áp 59 U>

Rơle bảo vệ chống chạm đất 64

Chức năng tự động đóng trở lại 79 TĐL

Rơle bảo vệ so lệch 87 SL (ΔI)I)

Rơle bảo vệ so lệch cắt nhanh 50/87