BTL bảo vệ rơle và tự động hóa

Cùng với sự phát triển của đất nước, yêu cầu về chất lượng và độ tin cậy của cung cấp điện ngày càng nghiêm ngặt điều đó đòi hỏi hệ thống bảo vệ rơ le phải luôn được cải tiến và hoàn thiện. Những thành tựu to lớn của khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vuawcj khac nhau như vạt liệu điện, điện tử, kỹ thuật vi xử lý…cho phép chế tạo các loại rơ le hiện đại với các tính năng siêu việt đảm bảo cho hệ thống rơ le tác động nhanh và tin cậy. Mặc dù có những tính năng ưu việt và hiện đại nhưng các loại sơ đồ bảo vệ rơ le thế hệ mới vẫn hoạt động dựa trên các nguyên tắc cơ bản. Qua việc học tập môn Bảo vệ rơ le và tự động hóa trên lớp chúng em đã biết them rất nhiều điều bổ ích. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn hệ thống điện đặc biệt là thầy Ninh Văn Nam đã giúp đỡ chúng em rát nhiều trong việc hoàn thành bài tập lớn môn này. Do kiến thức vẫn còn hạn hẹp và nguồn tài liệu tham khảo vẫn còn hạn chế nên trong quá trình làm bài khó tránh khỏi những thiếu xót. Chúng em rất mong các quý thầy cô có thể đóng góp để bài tập lớn của chúng em hoàn thiện hơn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

_-_ KHOA ĐIỆN_-_

BÀI TẬP LỚN MÔN:

BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Giáo viên hướng dẫn : Ninh Văn Nam

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Nhật

Nguyễn Thị Nga Lớp : Điện CLC K9

Hà Nội – 2016

Mục lục

Lời nói đầu

cung cấp điện ngày càng nghiêm ngặt điều đó đòi hỏi hệ thống bảo vệ rơ le phải luôn được cải tiến và hoàn thiện Những thành tựu to lớn của khoa học kỹ thuật trong các lĩnh vuawcj khac nhau như vạt liệu điện, điện tử, kỹ thuật vi xử lý…cho phép chế tạo các loại rơ le hiện đại với các tính năng siêu việt đảm bảo cho hệ thống rơ le tác động nhanh và tin cậy Mặc dù có những tính năng ưu việt và hiện đại nhưng các loại sơ đồ bảo vệ rơ le thế hệ mới vẫn hoạt động dựa trên các nguyên tắc cơ bản Qua việc học tập môn Bảo vệ rơ le và tự động hóa trên lớp chúng em đã biết them rất nhiều điều bổ ích Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn hệ thống điện đặc biệt là thầy Ninh Văn Nam đã giúp đỡ chúng em rát nhiều trong việc hoàn thành bài tập lớn môn này Do kiến thức vẫn còn hạn hẹp và nguồn tài liệu tham khảo vẫn còn hạn chế nên trong quá trình làm bài khó tránh khỏi những thiếu xót Chúng em rất mong các quý thầy cô có thể đóng góp để bài tập lớn của chúng em hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn

CHƯƠNG I : CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ

RƠ LE

1 Bảo vệ quá dòng điện

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 rộng rãi trong mọi mạng điện Chức năng chính của bảo vệ quá dòng là chống các hiện tượng ngắn mạch, kể cả ngắn mạch chạm đất xảy ra trong hệ thống điện Để đảm bảo chọn lọc của bảo vệ có thể thực hiện theo hai nguyên lý : bảo vệ quá dòng có thời gian duy trì và bảo vệ quá dòng tác động tức thời chỉnh định theo dòng ngắn mạch ngoài

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 đó người ta thường kết hợp các bảo vệ khác nhau và các bảo vệ quá dòng thường bố trí sao cho các vùng tác động của nó thường lấn sang các vùng khác của bảo vệ

1.1 Bảo vệ quá dòng cực đại.

1.1.1 Cơ sở lý thuyết.

a) Nguyên lý hoạt động.

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dòng điện cực đại

b) Tính toán bảo vệ quá dòng cực đại.

- Dòng điện khởi động

- Dòng khởi động của rơ le.

Dòng khởi động thực sự của rơ le

- nhạy của bảo vệ

Trong đó:

.

Bảo vệ cắt nhanh.

Nguyên lý tác động.

Bảo vệ cắt nhanh là một trong các dạng của bảo vệ chống quá dòng tác động một cách thức thời Khác với bảo vệ dòng cực đại, bảo vệ cắt nhanh được đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng khởi động không dựa vào dòng làm việc mà đựa vào đòng điệ ngắn mạch lớn nhất ngoài vùng bảo vệ

1.2.2 Tính toán bảo vệ cắt nhanh.

- Dòng khởi động

- Dòng khởi động của rơ le.

- Dòng dặt rơ le

- Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh

- Độ nhạy

Trong đó:

1.3 Bảo vệ so lệch.

Bảo vệ so lệch với dòng điện tuần hoàn.

Bảo vệ so lệch với dòng điện tuần hoàn là loại bảo vệ thực hiện dựa trên sự

so sánh về trị số và pha của dòng điện đầu và cuối phần tử bảo vệ

Sơ đồ giải thích nguyên lý bảo vệ so lệch theo dòng điện tuần hoàn

1.3.2 Bảo vệ so lệch cân bằng áp.

Sơ đồ bảo vệ so lệch cân bằng áp Trường hợp ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ hoặc chế độ làm việc bình thường dòng điện ở hai đầu vùng bảo vệ có giá trị ngang bằng nhau và trùng pha nên suất

điện động của các cuôn dây thứ cấp máy biến dòng bằng nhau bởi vậy dòng điện chạy qua các rơ le bằng không

Trường hợp ngắn mạch xảy ra tại trong vùng bảo vệ khi đó dòng điện ở hai đầu thiết bị bảo vệ có độ lớn lệch nhau nên sẽ có dòng điện chạy qua rơ le làm cho

rơ le tác động

Bảo vệ so lệch ngang.

Bảo vệ so lệch ngang dựa trên sự so sánh dòng điện của hai nhánh song có cùng điện trở và dòng điện ở chế độ làm việc bình thường Ở chế độ làm việc bình thường hoặc ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ dòng điện chạy trên hai nhánh có giá trị

và chiều như nhau Dòng điện đi vào trong rơ le sẽ có giá trị bằng không Bảo vệ không tác động Khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại một trong hai đường dây dòng điện hai nhán của có giá trị khác nhau khi đó dòng qua rơ le sẽ khác không Nếu nó lớn hơn giá trị đặt trước thì bảo vệ sẽ tác động

Tính toán bảo vệ so lệch.

- Dòng điện khởi động của bảo vệ so lệch được chọn theo dòng không cân bằng khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ có độ tin cậy:

- Dòng không cân bằng cực đại

- Dòng khởi động của rơ le

- Dòng đặt của rơ le

- Dòng khởi động thực tế của rơ le.

- Độ nhạy của bảo vệ

Trong đó:

hệ số tính đên ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch thường lấy bằng 1 đối với các BI có độ bão hòa từ nhanh và bằng 2 với các máy khác

: Hệ số tính đến đặc tính cùng loại của máy biến dòng bằng 0,5 nếu các máy giống nhau và bằng 1 đối với các máy khác

: Sai số của máy biến dòng thường lấy là 10%

Bảo vệ khoảng cách.

1.4.1 Cơ sở lý thuyết.

Bảo vệ khoảng cách là bảo vệ dựa trên việc đo tổng trở của phần tử được bảo vệ Nếu thấy tổng trở đo được nhỏ hơn tổng trở định trước thì bảo vệ tác động Cho nên bảo vệ khoảng cách là bảo vệ tổng trở Bảo vệ khoảng cách dung trong bảo vệ lưới điện phức tạp nhiều nguồn cấp với hình dạng bất kỳ được sử dụng rất rộng rãi làm bảo vệ cho các đường dây tải điện

BV

ÐD

: Tổng trở của đường dây

k: hệ số ảnh hưởng đến điện trở hồ quang tại chỗ ngắn mạch và sai số của các BI,

BM thường lấy đối với rơ le điện cơ k = 0,8 đối với rơ le tĩnh k = 0,85 và rơ le số

k = 0,9

Tính toán bảo vệ khoảng cách.

- Dòng khởi động

- Chọn BI và sơ đồ nối

- Dòng khởi động của rơ le

Dòng khởi động thực sự của rơ le

- nhạy của bảo vệ

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE

CHO MỘT HỆ THỐNG ĐIỆN

2.1 Sơ đồ mạng điện.

2.2Xử lý số liệu.

• Hệ thống có công suất



• Máy biến áp B1

- Công suất:

- Tổng trở máy biến áp:

• Máy biến áp B2

- Công suất:

- Tổng trở máy biến áp:

• Đường dây L1

- Dây L1 là dây AC-95 có chiều dài 10km và có=0,27Ω/km =0,4 Ω/km

 Tổng trở của đường dây (

• Đường dây L2

- Dây L2 là dây AC-95 có chiều dài 10km và có=0,27Ω/km =0,4 Ω/km

 Tổng trở của đường dây (

• Đường dây L3

- Dây L3 là dây AC-70 có chiều dài 5km và có=0,54Ω/km =0,4 Ω/km

 Tổng trở của đường dây (

• Phụ tải C

- Phụ tải C có công suất 2MW và hệ hệ số công suất cosφ = 0,9

 Công suất toàn phần

 Công suất phản kháng

 Dòng công suất

• Phụ tải D

- Phụ tải D có công suất 3MW và hệ hệ số công suất cosφ = 0,85

 Công suất toàn phần

 Công suất phản kháng

 Dòng công suất

• Phụ tải E

- Phụ tải C có công suất 3MW và hệ hệ số công suất cosφ = 0,9

 Công suất toàn phần

 Công suất phản kháng

 Dòng công suất

2.3 Tính toán bảo vệ

2.3.1 Tính toán bảo vệ đường dây D3( dùng bảo vệ quá dòng có thời gian)

- Dòng công suất chạy trên đường dây D3

 Dòng điện chạy trong dây dẫn

Hệ số mở máy 1,6

Hệ số trở về 1

 Dòng điện khởi động

- Chon BI có dòng điện định mức sơ cấp 250 A và dòng làm việc thứ cấp 5A

Hệ số máy biến dòng

- BI mắc sao khuyết nên

 Dòng khởi động của rơ le

- Chọn rơ le có dòng đặt là 7A

 Dòng điện khởi động thực tế của rơ le

- Tính toán ngắn mạch tại điểm E

+ Sơ đồ thay thế

Lấy

Ta có giá trị của các thông số sau khi quy đổi như sau:

- nhạy của bảo vệ

Vậy thỏa mãn điều kiện.

Đăc tính độc lập

I

t5

t5

Đặc tính phụ thuộc

t

I

2.3.2 Tính toán bảo vệ đường dây D2( bảo vệ quá dòng có thời gian)

- Dòng công suất chạy trên đường dây D2

 Dòng điện chạy trong dây dẫn

Hệ số tin cậy

Hệ số mở máy 1,6

Hệ số trở về 1

 Dòng điện khởi động

- Chon BI có dòng điện định mức sơ cấp 450 A và dòng làm việc thứ cấp 5A

Hệ số máy biến dòng

- BI mắc sao khuyết nên

 Dòng khởi động của rơ le

- Chọn rơ le có dòng đặt là 8A

 Dòng điện khởi động thực tế của rơ le

- Tính toán ngắn mạch tại điểm E

+ Sơ đồ thay thế

Lấy

Ta có giá trị của các thông số sau khi quy đổi như sau:

- nhạy của bảo vệ

Vậy thỏa mãn điều kiện

- Thời gian tác động của rơ le 4

- Đặc tính độc lập

- Đặc tính phụ thuộc.