Tài liệu hỗ trợ tính toán ngắn mạch, bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

/QĐ-PCYB-P7 ngày 27/02/2016 của Giám đốc Công ty Điện lực Yên Bái Mục đích, phạm vi áp dụng  Tài liệu này hướng dẫn cách thức tính toán giá trị chỉnh định bảo vệ rơle đểlàm cơ sở ban hà

PCYB-P7/HD.01 Trang 1/31

TÀI LIỆU BẢO VỆ RƠ LE

THEO CHUẨN ANSI

15: Thiết bị bám tốc độ hoặc tần số phù hợp với thiết bị song hành

16: Dự phòng cho tương lai hiện chưa sử dụng

17: Khóa đóng cắt mạch shunt hoặc phóng điện

18: Thiết bị gia tốc hoặc giảm tốc độ đóng

19: Côngtắctơ khởi động thiết bị có quá độ (thiết bị khởi động qua nhiều mức tăng dần)

20: Van vận hành bằng điện

21 Rơle bảo vệ khoảng cách

22: Mắy cắt tác động điều khiển cân bằng

23: Thiết bị điều khiển nhiệt độ

24: Rơle tỷ số V/Hz (điện áp/tần số), chức năng quá kích thích

25: Chức năng kiểm tra đồng bộ

26: Chức năng bảo vệ

26W: Rơ le bảo vệ quá nhiệt cuộn dây máy biến áp

26Q: Rơ le nhiệt độ dầu

32: Chức năng định hướng công suất

32P: Chức năng dao động điện

32Q: Chức năng định hướng công suất thứ tự nghịch

33: Rơ le mức dầu tại MBA

34: Thiết bị đặt lịch trình làm việc

35: Cổ góp chổi than hoặc vành xuyến trượt có chổi than

36: Rơle phân cực

37: Chức năng bảo vệ kém áp hoặc kém công suất

38: Chức năng đo nhiệt độ vòng bi hoặc gối trục

39: Chức năng đo độ rung

PCYB-P7/HD.01 Trang 2/31

40: Chức năng bảo vệ chống mất kích từ

41: Máy cắt dập từ

42: Máy cắt khởi động máy hoặc thiết bị

43: Thiết bị chuyển đổi hoặc chọn mạch điều khiển bằng tay

44: Rơle khởi động khối chức năng kế tiếp vào thay thế

45: Rơle giám sát tình trạng không khí (khói, lửa, chất nổ v.v.)

46: Rơle dòng điện thứ tự nghịch hoặc bộ lọc dòng điện thứ tự thuận

47: Rơle điện áp thứ tự nghịch hoặc bộ lọc điện áp thứ tự thuận

48: Rơle bảo vệ duy trì trình tự

49: Rơle nhiệt (bảo vệ quá nhiệt)

50: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh

50/87: Bảo vệ so lệch cắt nhanh

50G: Bảo vệ quá dòng chạm đất tức thời

50N: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh chạm đất

50BF: Chức năng chống từ chối máy cắt

50F: Chức năng bảo vệ đóng điện vào điểm sự cố

51: Bảo vệ quá dòng có thời gian

51N: Bảo vệ quá dòng chạm đất có thời gian duy trì

51P: Bảo vệ quá dòng pha có thời gian

52: Máy cắt (MC)

52a: Tiếp điểm phụ "thường mở" của máy cắt

52b: Tiếp điểm phụ "thường đóng" của máy cắt

53: Rơle cưỡng bức kích thích điện trường cho máy điện một chiều

54: Thiết bị chuyển số cơ khí được điều khiển bằng điện

55: Rơle hệ số công suất

56: Rơle điều khiển áp dụng điện trường kích thích cho động cơ xoay chiều

57: Thiết bị nối đất hoặc làm ngắn mạch

58: Rơle ngăn chặn hư hỏng chỉnh lưu

59: Rơle quá điện áp ( hay còn gọi là chức năng điện áp cực đại)

60: Rơle cân bằng điện áp hoặc dòng điện

61: Cảm biến hoặc khóa đóng cắt theo mật độ khí

62: Rơle duy trì thời gian đóng hoặc mở tiếp điểm

63: Rơle áp lực (Buchholz)

64: Rơle phát hiện chạm đất ( có độ nhạy cao)

64R: Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn rôto

64G: Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn stato

65: Bộ điều tốc

66: Chức năng đếm số lần khởi động trong một giờ

67: Rơle bảo vệ quá dòng có hướng

67N: Rơle bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng

68: Rơle khoá

69: Thiết bị cho phép điều khiển

70: Biến trở

71: Rơle mức dầu

72: Máy cắt điện một chiều

73: Tiếp điểm có trở chịu dòng tải

74: Rơle cảnh báo (rơle tín hiệu) , một số tài liệu là: "Rơ le kiểm tra cuộn cắt của máy cắt"75: Cơ cấu thay đổi vị trí

76: Rơle bảo vệ quá dòng một chiều

PCYB-P7/HD.01 Trang 3/31

77: Thiết bị đo xa

78: Rơle bảo vệ góc lệch pha

79: Rơle tự đóng lại nguồn

80: Thiết bị chuyển đổi theo trào lưu chạy qua

81: Rơle tần số

82: Rơle đóng lặp lại theo mức mang tải mạch điện một chiều

83: Rơle chuyển đổi hoặc chọn điều khiển tự động

84: Bộ điều áp máy biến áp (OLTC)

85: Rơle nhận thông tin phối hợp tác động từ bảo vệ đầu đối diện

86: Rơle khoá trung gian

87: Bảo vệ so lệch

87B: Rơle bảo vệ so lệch thanh cái

87G: Rơle bảo vệ so lệch máy phát

87L: Rơle bảo vệ so lệch đường dây

87M: Rơle bảo vệ so lệch động cơ

87T: Rơle bảo vệ so lệch máy biến áp

87TG: Rơle bảo vệ so lệch hạn chế máy biến áp chạm đất

88: Động cơ phụ hoặc máy phát động cơ

89: Khóa đóng cắt mạch

90: Chức năng tự động điều chỉnh điện áp

91: Rơle điện áp có hướng

92: Rơle điện áp và công suất có hướng

93: Các chức năng tiếp điểm thay đổi kích thích

HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH BVRL

(Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-PCYB-P7 ngày 27/02/2016

của Giám đốc Công ty Điện lực Yên Bái)

Mục đích, phạm vi áp dụng

 Tài liệu này hướng dẫn cách thức tính toán giá trị chỉnh định bảo vệ rơle đểlàm cơ sở ban hành phiếu chỉnh định bảo vệ rơle đối với các thiết bị do Công ty Điệnlực Yên Bái chịu trách nhiệm tính toán chỉnh định

 Tài liệu này được áp dụng trong Công ty Điện lực Yên Bái

Biên soạn, soát xét, phê duyệt

Tài liệu này do cán bộ phòng Điều độ biên soạn, Trưởng phòng Điều độ

soát xét, Giám đốc Công ty Điện lực Yên Bái phê duyệt ban hành

 Việc biên soạn, soát xét, sửa đổi, phê duyệt, ban hành, thu hồi, hủy bỏ tài liệu

này phải tuân thủ các quy định trong Quy trình Kiểm soát tài liệu- PCYB- P3/QT.01.

Trách nhiệm

 Cán bộ soát xét: đảm bảo hướng dẫn được tuân thủ

 Cán bộ biên soạn: phổ biến, hướng dẫn việc thực hiện

 CBCNV liên quan: thực hiện đúng các yêu cầu quy định

Định nghĩa, từ viết tắt

 Rơle: là tập hợp những thiết bị tự động dùng trong bảo vệ rơle, tự động hóa,v.v gồm bốn bộ phận sau: bộ phận tiếp thu, bộ phận thực hiện, bộ phận trì hoãn và bộphận điều chỉnh

 Dòng chỉnh định nhất thứ (Ikđ): là giá trị dòng điện chỉnh định bảo vệ rơle tính

ở phía sơ cấp của máy biến dòng điện

 Dòng chỉnh định nhị thứ (IkđR): là giá trị dòng điện cài đặt cho rơle, được quyđổi từ dòng chỉnh định phía nhất thứ Ikđ và phụ thuộc vào sơ đồ đấu dây, tỷ số biến củaTI

 Chế độ max của lưới điện: là chế độ vận hành mà khi xảy ra ngắn mạch tạiđiểm đang xét sẽ cho dòng ngắn mạch có giá trị lớn nhất so với các chế độ vận hànhkhác ở cùng dạng ngắn mạch

 Chế độ min của lưới điện: là chế độ vận hành mà khi xảy ra ngắn mạch tạiđiểm đang xét sẽ cho dòng ngắn mạch có giá trị nhỏ nhất so với các chế độ vận hànhkhác ở cùng dạng ngắn mạch

 Pha đặc biệt: là pha được xét đến trong quá trình tính toán ngắn mạch khôngđối xứng, cụ thể như sau:

+ Đối với dạng ngắn mạch hai pha hoặc hai pha chạm đất: pha đặc biệt là pha không sự cố.

+ Đối với dạng ngắn mạch một pha: pha đặc biệt là pha sự cố

+ Đối với dạng ngắn mạch ba pha thì không có pha đặc biệt

phép của thiết bị, cụ thể như sau:

+ Đối với máy biến áp: là dòng điện định mức của máy biến áp

+ Đối với đường dây:

* Là dòng điện vận hành cho phép của đường dây theo quy định củaGiám đốc PCYB

* Trường hợp không có quy định cụ thể, thì khi tính toán chọn theo dòngđiện vận hành liên tục cho phép của dây dẫn theo quy định trong Quy phạm Trang bị

điện - xem Phụ lục II.

+ Đối với các đường dây có lắp TI đầu xuất tuyến, chọn giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị sau:

* 120% dòng danh định sơ cấp của TI

* Dòng điện vận hành liên tục cho phép của dây dẫn theo quy địnhtrong Quy phạm Trang bị điện

hợp với bảo vệ xét thì bảo vệ sẽ tác động với thời gian định trước và được xác địnhtrước khi thực hiện tính toán bảo vệ

điện khởi động lớn hơn dòng điện ngắn mạch lớn nhất ở cuối vùng bảo vệ

quá giá trị chỉnh định của rơle, bảo vệ sẽ tác động sau một thời gian định trước gọi làthời gian chỉnh định

không qua chỗ đặt bảo vệ vượt quá giá trị chỉnh định của rơle

chiều đi từ nguồn đến phụ tải)

dòng thứ cấp của TI trong chế độ đối xứng của lưới điện

ở trạng thái tác động trở lại trạng thái bình thường với giá trị làm cho rơle tác động

ngưỡng tác động của rơle.

chỉnh định của bảo vệ

Tài liệu viện dẫn

 Quy phạm trang bị điện - ban hành kèm theo Quyết định số 19/2006/QĐ- BCNngày 11 tháng 7 năm 2006 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp

Tính toán ngắn mạch

Thu thập thông số

+ Sơ đồ nguyên lý của lưới điện cần tính ngắn mạch

+ Thông số của các phần tử thể hiện trong sơ đồ nguyên lý, cụ thể:

* Điện kháng quy về thanh cái 22&35kV tại các TBA 110kV E12.1,

E12.2, E12.3, E12.4 - xem Phụ lục IV.

* Thông số của máy biến áp tại TBA 110kV, trạm trung gian bao gồm: Sđm, Uđm, Iđm, uN%

* Chiều dài của đường dây: chiều dài đường trục, chiều dài đườngnhánh

* Xác suất xảy ra sự cố của các lộ đường dây - trong trường hợp cầntính bảo vệ cắt chạm đất không chọn lọc của đường dây

I X X

+ Ngoài việc yêu cầu lấy các thông số như đối với lưới trung tính cách điệncòn phải lấy thông số điện kháng của máy biến áp tạo trung tính đặt tại TBA 110kV(nếu có)

Lựa chọn dạng và điểm tính ngắn mạch, công thức tính ngắn mạch

Khi lựa chọn cần phải xem xét các vấn đề sau:

+ Thông số trở kháng max, min của hệ thống

+ Phương thức vận hành của trạm, của đường dây liên quan đến điểm ngắn mạch

+ Dạng ngắn mạch cần tính toán

+ Thành phần TTT của dòng ngắn mạch ở pha đặc biệt:

Thành phần TTT của dòng ngắn mạch ở pha đặc biệt - đối với cả lưới trungtính cách điện và trung tính nối đất, được tính theo công thức:

X - điện kháng phụ tại điểm ngắn mạch - xem Bảng 4 của Phụ lục I; c

- hệ số thay đổi sức điện động nguồn - tra Bảng 3 của Phụ lục I;

Icb - dòng điện cơ bản ở cấp điện áp tính ngắn mạch - tra Bảng 1 của Phụ

X1kΣ - trở kháng TTT tính từ nguồn đến điểm ngắn mạch k

+ Thành phần TTK của dòng ngắn mạch:

Thành phần TTK của dòng ngắn mạch chỉ được xem xét khi tính chỉnh

định bảo vệ rơle cho lưới có trung tính nối đất, thành phần này có giá trị phụ thuộc vàodạng ngắn mạch Do vậy khi tính toán chỉnh định phải căn cứ vào tổng trở TTT và TTKtính đến điểm ngắn mạch để quyết định xem sẽ tính ngắn mạch cho dạng nào - xem

TTK (sơ đồ thay thế TTN giống như sơ đồ TTT) Trong sơ đồ TTK chỉ thể hiện cácphần tử có dòng TTK đi qua.

Trong sơ đồ này phải thể hiện đầy đủ các phần tử tính từ nguồn đến điểm ngắn mạch

Tính trở kháng của các phần tử (trong hệ đơn vị tương đối cơ bản)

Scb - lấy bằng 100 MVA và được chọn thống nhất trong suốt quá trình tínhtoán ngắn mạch sau này;

Ucb - điện áp cơ bản tính ở phía cao áp của máy biến áp - tra Bảng 1 của Phụ lục I;

Sđm - dung lượng định mức của máy biến áp, MVA;

X Z

Uđm - điện áp định mức phía cao áp của MBA, kV

+ Điện áp ngắn mạch % các cuộn dây của máy biến áp

uNC-H % - điện áp ngắn mạch tính theo % của cặp cuộn dây cao áp - hạ u

NT-H % điện áp ngắn mạch tính theo % của cặp cuộn dây trung áp

-+ Trở kháng các cuộn dây của máy biến áp

XC - trở kháng của cuộn dây cao áp máy biến áp; XT -

trở kháng của cuộn dây trung áp máy biến áp; XH -

trở kháng của cuộn dây hạ áp máy biến áp

Trong đó:

X 0 L  3 * X1L

(3-13)

X1L - trở kháng TTT của đường dây;

X2L - trở kháng TTN của đường dây;

X0L - trở kháng TTK của đường dây;

xđv - điện kháng đơn vị đường dây - tra Bảng 2 của Phụ lục I ;

L - chiều dài của đường dây, km;

Zcb - tổng trở cơ bản tính ở cấp điện áp đường dây đang vận hành - tra

Trang 12/31 PCYB-P7/HD.01

X0TT - trở kháng TTK của máy biến áp tạo trung tính, tính trong hệ đơn vị tương đối cơ bản;

x0 - điện kháng thứ tự không của máy biến áp tạo trung tính cho trong

lý lịch của máy biến áp, Ω;

Ucb - điện áp cơ bản tính ở cấp điện áp đặt máy biến áp tạo trung tính

Tính chỉnh định rơle bảo vệ cho lưới trung tính cách điện

Trường hợp thiết bị được bảo vệ là máy biến áp trạm trung gian

+ Tính dòng ngắn mạch I(3)max tại thanh cái hạ áp sau đó quy đổi về phía cao áp của máy biến áp, trong đó:

* Giá trị trở kháng của hệ thống: XHTmax

* Các máy biến áp trong trạm trung gian vận hành độc lập

Mục đích: tính dòng ngắn mạch đi qua từng máy biến áp để chọn dòng khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh đặt ở phía cao áp máy biến áp

+ Tính dòng ngắn mạch I(2)min tại thanh cái hạ áp sau đó quy đổi về phía cao

áp của máy biến áp, trong đó:

* Giá trị trở kháng của hệ thống: XHTmin

* Trong chế độ bình thường, các máy biến áp vận hành theo phương thứcnào thì tính ngắn mạch ở phương thức đó

Mục đích: tính dòng ngắn mạch đi qua từng máy biến áp, sau đó quy đổi

về phía cao áp để kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gian đặt ở phía cao ápmáy biến áp

+ Tính dòng ngắn mạch I(2)min tại cuối đường dây dài nhất xuất tuyến từ trạmtrung gian, trong đó:

* Giá trị trở kháng của hệ thống: XHTmin

* Các máy biến áp trong trạm trung gian vận hành độc lập, nếu hai máybiến áp có tổng trở khác nhau thì tính với phương thức máy biến áp có tổng trở lớn hơnvận hành

Mục đích: tính dòng ngắn mạch đi qua từng máy biến áp để kiểm tra

độ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gian đặt ở phía hạ áp máy biến áp

+ Bảo vệ quá tải: làm nhiệm vụ báo tín hiệu hoặc cắt quá tải MBA Đối với

MBA hai cuộn dây bảo vệ quá tải bố trí ở phía sơ cấp Với MBA ba cuộn dây, bảo vệquá tải có thể được bố trí ở hai hoặc cả ba cuộn dây

+ Dòng chỉnh định:

Phía nhất thứ: Ikđ = kat*IđmBA/kv (3-15) Trong đó:

kat – hệ số an toàn, lấy bằng 1,051,4 (tùy theo thời gian vận hành)

Trang 13/31 PCYB-P7/HD.01

Cho phép điều chỉnh hệ số kat trong phạm vi từ 1,1 ÷ 1,3 cho phù hợp với

tỷ số của TI, nấc đặt của rơle và yêu cầu về độ nhạy của bảo vệ

kmm - hệ số mở máy khi khởi động động cơ, lấy bằng 1 nếu như trênđường dây không có động cơ; bằng 1,3 nếu như trên đường dây có động cơ Hệ số kmm

có thể chọn trong phạm vi từ 1,3 ÷ 1,8 nếu trên đường dây có nhiều động cơ,

trong quá trình vận hành phải thường xuyên theo dõi để hiệu chỉnh hệ số kmm cho phù hợp

IdmBA - dòng điện định mức của máy biến áp tính ở phía đặt bảo vệ, A kv

– hệ số trở về của rơle, phụ thuộc vào loại rơle (lấy bằng 0,85 đốivới rơle cơ, bằng 0,95 đối với rơle số);

ksđ - hệ số sơ đồ, với sơ đồ sao đủ và sao thiếu ksđ = 1; sơ đồ số tám ksđ

nI - tỷ số biến của TI

+ Độ nhạy của bảo vệ:

min - là dòng ngắn mạch hai pha nhỏ nhất khi ngắn mạch cuối vùng

Ikđ - là dòng chỉnh định phía nhất thứ của bảo vệ

Yêu cầu độ nhạy: knh ≥ 1,5

+ Thời gian chỉnh định:

Trong đó:

Trang 14/31 PCYB-P7/HD.01

t - thời gian chỉnh định cắt của bảo vệ;

tsau - thời gian cắt lớn nhất của bảo vệ quá dòng phía sau liền kề;

t - cấp chọn lọc về thời gian, lấy bằng 0,5 giây đối với rơle cơ, bằng 0,3 giây đối với rơle số

+ Dòng chỉnh định:

Phía nhất thứ: Ikđ = kat I(3)max, (A) (3-20) kat

- hệ số an toàn, lấy bằng 1,11,15 đối với rơle tĩnh hoặc rơle số,bằng 1,2 đối với rơle cảm ứng hoặc rơ le điện từ;

I(3)max – dòng ngắn mạch ba pha lớn nhất trên thanh cái thứ cấp

Phía nhị thứ: áp dụng công thức (3-17)

+ Độ nhạy của bảo vệ:

Ikđ -

là dòngchỉn

h định phía nhất thứ của bảo vệ.Yêu cầu

độ nhạy:

knh > 1,0

+ Thời

gian chỉnh định: t =

0

Chú thích:

 Nếu độnhạy không đạt thìkhóa cấp cắt nhanhhoặc chuyển sangbảo vệ cấp cắtnhanh có thời gian,phối hợp với bảo

vệ cắt nhanh phíasau kề nó, dòng

khởi động và thời gian được

tính như sau:

I

k đ

=

k

a t

*I

k đ C N s a u

*k

f m

t

=

t

C N s a u

+

tTrong đó:

IkđCNsau: dòng điện khởi động

của bảo vệ cắt nhanh phía sau liền kề; tthời gian chỉnh định của bảo vệ cắt nhanh phía sau liền kề;

fm

hệsốphânmạchlàtỷsốgiữadòngngắnmạchđiquabảovệtrướcvớibảovệphíasauliềnkềkhixảyrangắn

mạch

lớn

nhấtởcuối

vùng

bảo

vệ

của

bảo

vệphía

 Đối với máybiến áp, bảo

vệ cắt nhanhchỉ đặt ở phía cao áp, không đặt ởphía hạ áp

Trường hợp thiết bị được bảo vệ

là đường dây:

dạng và điểm tính ngắn mạch:

+ Tính dòng ngắnmạch

I(3)ngmax

tại cuối vùng bảo

vệ, trong đó:

* Giá trị trở khán

g của

hệ thống:

XHTm ax

*Các máy biến ápđầu nguồn cấp điệncho đường dâybình thường vậnhành ở phươngthức nào thì tínhngắn mạch ởphương thức đó