BÀI TẬP DÀI TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE CHO MẠNG ĐIỆN 110KV

Bài toán :Hãy tính toán bảo vệ rơ le cho mạng điện 110KV gồm các đường dây và trạm biến áp với sơ đồ trên hình 1. Máy biến áp mã hiệu TPДH, có công suất định mức SnB (MVA), máy có bộ phận tự động điều chỉnh điện áp với Udc= 10%. Tổ nói của máy biến áp là Y; hệ số tin cậy lấy bằng 1,3. Công suất ngắn mạch trên thanh cái A của hệ thống là Sk.HT (MVA) . Dây dẫn thuộc loại ACO với tiết diện F, mm2, khoảng cách trung bình giữa các dây dẫn là a=5m, chiều dài của các đoạn dây l (km). Tốc độ gió lớn nhất của môi trường xung quanh là  (ms), thời gian tác động của bảo vệ nhanh nhất là t1= 0,03 s, phân cấp thời gian cho các bảo vệ tiếp theo là t= 0,5s. Dữ liệu bài toán được cho trong bảng 1.

BÀI TẬP DÀI TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE CHO MẠNG ĐIỆN 110KV

Bài toán :Hãy tính toán bảo vệ rơ le cho mạng điện 110KV gồm các đường dây

và trạm biến áp với sơ đồ trên hình 1 Máy biến áp mã hiệu TPДH, có công suất

10% Tổ nói của máy biến áp là Y/; hệ số tin cậy lấy bằng 1,3 Công suất ngắn

dài của các đoạn dây l (km) Tốc độ gió lớn nhất của môi trường xung quanh là

gian cho các bảo vệ tiếp theo là t= 0,5s Dữ liệu bài toán được cho trong bảng

1

Ghi chú: Dữ liệu trong bảng 1 được lấy theo hai số cuối của mã sinh viên

Bảng 1: Dữ liệu bài tập dài Bảo vệ rơ le và Tự động hóa HTĐ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: THIẾT LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH TOÁN VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TẠI CÁC ĐIỂM CẦN CHO BẢO VỆ RƠLE 4

I SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 4

II.TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 5

1.Tóm lược về tính toán ngắn mạch 5

2.Tính toán ngắn mạch tại các điểm cần cho bảo vệ role 5

CHƯƠNG 2: BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY 10

I BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO ĐƯỜNG DÂY 10

1.Lý thuyết 10

2.TÍNH TOÁN 10

II BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH CHO ĐƯỜNG DÂY .14

1.LÝ THUYẾT 14

CHƯƠNG 3 : BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP 19

I.BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO MÁY BIẾN ÁP 19

1.LÝ THUYẾT 19

II BẢO VỆ SO LỆCH CHO MÁY BIẾN ÁP 21

CHƯƠNG 4 : NHẬN XÉT VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 25

Tài liệu tham khảo 26

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay nhu cầu sử dụng điện năng là rất cần thiết và quan trọng trong mọi lĩnh vực đời sống kinh tế và xã hội Do vậy hệ thống điện phải đảm bảo độ tin cậy, làm việc ổn định và lâu dài Nhưng thực tế khi vận hành xuất hiện các trạng thái không bình thường gây ảnh hưởng xấu tới hệ thống điện Trạng thái không bình thường hay xảy ra là ngắn mạch và quá tải

Các trạng thái tren gây tụt điện áp , mất trạng thái cân bằng của các hộ tiêu thụ điện năng, làm hư hỏng các thiết bị do tác động cơ và nhiệt có khi làm dòng điện ngắn mạch đi qua

Để hạn chế sựu quá tải của dòng ngắn mạch và quá tải gây ra cho hệ thống ta phải tìm cách cách li nhanh nhất phần tử sự cố ra khỏi hệ thống Bằng việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào các thiết bị trong hệ thống bảo vệ, các thiết bị này có chức năng tính ưu việt cao, trong đó có Rơ le

Trong đồ án bảo vệ rơ le cho mạng điện và trạm biến áp 110kV Là đối tượng chính được bảo vệ

Với kiến thức còn hạn chế Chưa được thực tế nhiều nên bản Bài Tập Dài của

em còn gặp nhiều sai sót Rất mong được sự quan tâm của thầy cô giúp em hoàn thành nhiệm vụ này

Em xin chân thành cảm ơn thầy TS – Trần Quang Khánh cùng toàn thể các thầy cô trong bộ môn đã hướng dẫn tận tình chúng em trong suốt thời gian qua

để hoàn thành bản bài tập dài thiết kế này

CHƯƠNG 1: THIẾT LẬP SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH TOÁN VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH TẠI CÁC ĐIỂM CẦN CHO BẢO VỆ RƠLE

I SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.

- Sơ đồ thay thế tính toán là sơ đồ điện mà trong đó các phần tử của mạng điện được thay bằng một tổng trở tương ứng, riêng máy phát và phụ tải được thay bằng 1 điện trở và một suất điện động Đối với sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ta chỉ cần quan tâm đến các phần tử có liên quan đến tính toán ngắn mạch

- Từ sơ đồ mạng điện đề bài ta có thể thay thế các phần tử như sau:+) Nguồn cấp HT: EHT, XHT

+) Đoạn dây AB : RAB ,XAB +) Đoạn dây BC : RBC , XBC +) Đoạn dây BD : RBD , XBD +) Đoạn dây BE : RBE , XBE

vị có tên được thực hiện ở dưới

2.Tính toán ngắn mạch tại các điểm cần cho bảo vệ role.

Số liệu của các đoạn dây và máy biến áp cho trong bảng sau:

,kW 85 85 60

-Xác định dòng điện àm việc chạy trên các đoạn dây:

Căn cứ vào mã hiệu của máy biến áp có thể xác định dòng điện chạy trên các đoạn dây:

+) Đoạn dây BC:

Tính tương tự cho các đoạn dây còn lại kết quả ghi trong bảng 1

Dòng điện chạy trên đoạn dây AB bằng tổng các dòng điện của các đoạn dây phía sau:

-Tính toán điện trở trong mạch:

ZBA= 79,4063 (Ω)

Tính toán tương tự cho các đoạn dây còn lại kết quả ghỉ trong bảng kết quả ở dưới

+) Điện trở ngắn mạch tính đến thanh cái B:

(Ω)+) Dòng điện ngắn mạch ba pha tại điểm B:

(kA) 1419,3 (A)+) Điện trở ngắn mạch tính đến thanh cái C:

(Ω)+) Dòng điện ngắn mạch ba pha tại điểm C:

của máy biến áp Nên U= 22 (kV)

Tính toán tương tự cho các đoạn dây còn lại kết quả ghỉ trong bảng kết quả ở dưới.

CHƯƠNG 2: BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY

I BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO ĐƯỜNG DÂY

1.Lý thuyết

Bảo vệ quá dòng là bảo vệ tác động khi giá trị dòng điện chạy trong mạch vượt quá ngưỡng cho phép xác định nào đó Đây là loại bảo vệ đơn giản và hiệu quả nhất, vì vậy nó được áp dụng hết sức rộng rãi trong mọi mạng điện Chức năng chinh của bảo vệ quá dòng là chống hiện tượng ngắn mạch, kể cả ngắn mạch chạm đất sảy ra trong hệ thống điện Để đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ

có thể thực hiện theo 2 nguyên lý: bảo vệ quá dòng có thời gian duy trì và bảo

vệ quá dòng tác động tức thời chỉ định theo dòng ngắn mạch ngoài Bảo vệ thực hiện theo nguyên lý đầu gọi là bảo vệ dòng điện cực đại và theo nguyên lý 2 gọi

là bảo vệ cắt nhanh

Bảo vệ quá dòng có vùng tác động thay đổi phụ thuộc vào tình trạng sự cố và chế độ của hệ thống điện, do đó có thể sẽ có một số phần nào đó của đối tượng không được bảo vệ Để hạn chế điều này người ta thường kết hợp các bảo vệ khác nhau và các bảo vệ quá dòng thường phải bố trí sao cho các vùng tác động của nó lấn sang các vùng của bảo vệ khác

2.TÍNH TOÁN

bảo vệ tiếp theo là t= 0,5 (s)

• Bảo vệ quá dòng cực đại

-Căn cứ vào dòng làm việc trên các đoạn dây ta chọn máy biến dòng sao cho dòng định mức sơ cấp lớn hơn dòng làm việc cực đại (II BI > Ilv MAX) Các

chọn rơle số với hệ số trở về ktv = 0,98

-Đối với bảo vệ A ta chọn máy biến dòng có dòng định mức sơ cấp

-Dòng khởi động thực tế của bảo vệ:

(A)

-Độ nhạy của bảo vệ:

Vậy bảo vệ đáp ứng độ nhạy cần thiết.

-Kiểm tra máy biến dòng theo điều kiện làm việc tin cậy của cuộn cắt:

(A) >

Như vậy máy biến dòng đã chọn đảm bảo yêu cầu làm việc tin cậy cho cuộn cắt

-Xác định thời gian tác động của các bảo vệ:

+)Thời gian tác động của bảo vệ B1:

Bội số dòng ngắn mạch tại điểm B nơi bảo vệ A và bảo vệ B1cùng có thể tác động:

Coi đặc tính thời gian của rơle có độ dốc chuẩn ta có thời gian tác động thực

tế của bảo vệ B1 khi có ngắn mạch tại điểm B:

(s)

+)Thời gian tác động của bảo vệ B2: tính như trên ta có kết quả :

(s) Xác định độ phân cấp thời gian:

(s) (Đề bài đã cho)Thời gian tác động của bảo vệ A khi có ngắn mạch tại điểm B:

(s)Bội số dòng ngắn mạch của rơle bảo vệ A tại điểm ngắn mạch B:

Thời gian đặt của bảo vệ A:

(sChọn (s)

Tính tương tự cho các đoạn dây khác kết quả ghi trong bảng dưới

-Đối với đoạn dây AB:

Dòng khởi động của rơle bảo vệ cắt nhanh được xác định theo dòng điện ngắn mạch lớn nhất ngoài vùng bảo vệ, tức theo dòng ngắn mạch tại điểm

Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh là:

(A)

Độ nhạy của bảo vệ:

Tỷ lệ vùng tác động cắt nhanh:

m% =

72,6106 % >30% như vậy đảm bảo yêu cầu

II BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH CHO ĐƯỜNG DÂY

hệ số tin cậy ktc = 1,3; hệ số mở máy trung bình kmm = 1,6; thời gian tác động của

t= 0,5 (s) kho£ng cách trung bình giïa các dây d«n là a=5m.Tốc độ gió lớn nhất của môi trường xung quanh là  = 35 (m/s)

Trước hết ta xác định dòng điện chạy trên các đoạn dây :

Căn cứ vào mã hiệu của máy biến áp để có thể xác định dòng điện chạy trên các đoạn dây

Tính tương tự cho các đoạn dây khác

Dòng điện chạy trên các đoạn dây AB bằng tổng các dòng điện trên các đoạn dây phía sau

= + + = 104,97+65,4+55,3=226,67 A

Căn cứ vào dòng điện làm việc trên các đoạn dây ta chọn các máy biến dòng có định mức sơ cấp là 400 A và dòng định mức thứ cấp là 10 A, tức là hệ số biến dòng là 400/10=40

=126,24 Ω

Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm C

Tính tương tự cho các đoạn dây khác kết quả ghi ở bảng 4.1

Xác định dòng đặt cho phần tử khởi động của bảo vệ A, chọn dòng sơ đồ nối cảu các máy biến dòng theo hình sao có hệ số sơ đồ là 1 Hệ số trở về của rơ le dòng điện cực đại bằng 0,58

Dòng khởi động của RI được xác định tương tự như đối với bảo vệ dòng điện cực đại

Chọn dòng đặt của rơ le bằng 5,5 A

Dòng khởi động thực tế của bảo vệ

=5,5.80/1=440 A

Độ nhạy của bảo vệ

Bảo vệ A làm nhiệm vụ chính cho đường dây AB, do đó độ nhạy được xác định ứng với dòng ngắn mạch 2 pha tại điểm cuối của đường dây, tức điểm B

Vậy bảo vệ đáp ứng nhu cầu cần thiết

Xác định các tham số của phần tử định khoảng cách

Điện trở quá độ

Rqd= = 37,7 Ω

Ta chọn điện trở khởi động của rơ le bằng 2,62 Ω

Điện trở khởi động thực tế của bảo vệ khoảng cách vùng 2 sẽ là

= 2,6 (2200/80)=71,5 Ω

Thời gia tác động của bảo vệ vùng 2 là

T2=t1+∆t= 0,05+0,5=0,55 s

Tính tương tự đối với các đoạn dây khác, kết quả ở bảng 4.1

Nếu các cấp bảo vệ 1 và 2 từ chối tác động thì bảo vệ cấp 3 được thực hiện sau thời gian trế là

T3=t2+ ∆t=0,55+0,5=0,6 s

Tính tương tự đối với các đoạn dây khác, kết quả ở bảng 4.1

Nếu các cấp bảo vệ 1 và 2 từ chối tác động thì bảo vệ cấp 3 được thực hiện sau thời gian trế là

CHƯƠNG 3 : BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP I.BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO MÁY BIẾN ÁP

1.LÝ THUYẾT

*) Đối với máy biến áp 1 :

- Trước hết ta xác định dòng điện định mức ở hai phía của máy biến

áp :

(A)

(A)

(A)Dựa vào dòng điện định mức ta chọn các máy biến dòng bão hoà

biến dòng sẽ là :

(A)

(A)

• Dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh được chọn từ 1 trong 2 điều kiện

Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh:

(A)

Tỷ lệ vùng tác động cắt nhanh

Vậy bảo vệ đảm bảo yêu cầu cần thiết

-Căn cứ vào dòng làm việc trên các đoạn dây ta chọn máy biến

BI > Ilv MAX) Các máy biến dòng được mắc theo sơ đồ hình sao có hệ số

sơ đồ ksđ = 1 ; Dự đinh chọn rơle số với hệ số trở về ktv = 0,98

-Dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh được xác định theo biểu thức :,

II BẢO VỆ SO LỆCH CHO MÁY BIẾN ÁP

Nguyên lí bảo vệ :

Bảo vệ thực hiện sự so sánh dòng theo đại lượng về pha tại đầu và cuối đường dây được bảo vệ Để thực hiện điều này tại 2 đầu phần tử được bảo vệ đặt các máy biến dòng có cùng hệ số biến dòng Phân biệt hai nguyên lí làm việc của bảo vệ so lệch là nguyên lí làm việc theo dòng điện tuần hoàn và theo điện áp cân bằng

Dựa vào dòng điện định mức ta chọn các máy biến dòng bão hoà nhanh

dòng sẽ là :

Chọn sơ đồ nối dây máy biến dòng: vì sơ đồ nối dây của máy biến áp là nên ta chọn sơ đồ nối dây của các máy biến dòng phía sơ cấp nối theo hình

Còn phía thứ cấp theo hình sao đủ ( , như vậy hệ số sơ đồ phía sơ cấp sẽ

Giá trị dòng điện thứ cấp ở hai phía của máy biến áp ở chế độ định mức là:

(A)

(A)

Sai số do sự chênh lệch dòng điện phía thứ cấp:

(A)Xác định dòng điện không cân bằng :

(A) Dòng điện khởi động của bảo vệ:

Dòng điện khởi động của rơle

Như vậy bảo vệ hoàn toàn đảm bảo được độ nhạy cần thiết, Do sự chênh lệch của các dòng điện thứ cấp khá lớn nên ở trường hợp này ta cần chọn sơ đồ bảo vệ dùng role so lệch có cuộn hãm.

bằng dòng điện thứ cấp:

điện thứ cấp của máy biến dòng

CHƯƠNG 4 : NHẬN XÉT VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

Tài liệu tham khảo.

(1) Trần Quang Khánh, Bảo vệ rơ le và tự động hóa điện nxb Khoa học và

Kỹ thuật, Hà Nội 2009

(2) Trần Đình Long, Bảo vệ các hệ thống điện, nxb KH-KT Hà Nội 2000