đồ án bảo vệ role epu

MỞ THƯƠNG
ĐẦU
BỘLỜI
CÔNG
Điện năng là một dạng
năng lượng
phổ HỌC
biến nhất
hiện LỰC
nay. Trong bất kỳ lĩnh vực
TRƯỜNG
ĐẠI
ĐIỆN
nào như sản xuất, sinh hoạt, an Khoa
ninh…Kỹ
đều Thuật
cần sử dụng
Điệnđiện năng. Việc đảm bảo sản
xuất điện năng để phục vụ cho nhu---------------------cầu sử dụng năng lượng là một vấn đề quan trọng
hiện nay. Bên cạnh việc sản xuất là việc truyền tải và vận hành hệ thống điện cũng
đóng vai trị rất quan trọng trong hệ thống điện. Do nhu cầu về điện năng ngày càng
tăng, hệ thống điện ngày càng mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm cũng đồng nghĩa
với việc khả năng xảy ra sự cố như chạm chập, ngắn mạch cũng tăng theo. Chính vì
vậy phải tăng cường các thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện để có thể giảm thiểu, ngăn
chặn các hậu quả của sự cố có thể gây ra.
Đồ án môn học Bảo vệ Rơ le giúp cho sinh viên củng cố được các kiến thức cơ
bản về bảo vệ rơ le. Từ đó sinh viên sẽ có đánh giá đúng đắn về từng loại bảo vệ.
Trong quá trình làm đồ án này, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy

ĐỒ ÁN MƠN HỌC

cô bộ môn, đặc biệt là cô giáo TS. Vũ…... Dù đã cố gắng nhưng do kiến thức của em

VỆ
còn hạn chế, kinh nghiệm tích BẢO
lũy cịn ít
nên RƠ
bản đồLE
án khó tránh khỏi những sai sót.
Em mong nhận được sự đánh giá, nhận xét, góp ý của các thầy cơ để bản đồ án cũng
như kiến thức của bản thân em được hồn thiện hơn.

Em
xinviên
chânthực
thành
cảm ơn
các VĂN
thầy cơ, đặc biệt là cơ giáo TS.Vũ …..đã giúp đỡ
Sinh
hiện
: LÊ
em hồn
thànhviên
bản đồ án này.: 198101103
Mã sinh

Giảng viên hướng dẫn :
Ngành

: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành

: HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp

:

Khoá

: 2019-2024

Hà Nội, tháng 3 năm 2022
Sinh viên thực hiện

Hà Nội, tháng 3 năm 2022

2


MỤC LỤC
1. Nhiệm vụ, yêu cầu của bảo vệ rơ-le
1.1 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 khơng bình thường trong hệ thống điện

ấy. Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với phần tử trong hệ thống điện:
-

Do hiện tượng thiên nhiên như biến đổi thời tiết, giơng 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
-

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 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 dịng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ.
Phá huỷ ổn định của hệ thống điện

3


Ngồi các loại hư hỏng, trong hệ thống điện cịn có các tình trạng làm việc khơng
bình thường. Một trong những tình trạng làm việc khơng 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.
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 cịn ghi nhận và phát hiện những
tình trạng làm việc khơng 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 khơng bình thường thường thực hiện tác
động sau một thời gian duy trì nhất định (khơng cần phải có tính tác động nhanh như ở
các thiết bị bảo vệ Rơle chống hư hỏng).
1.2. Yêu cầu của bảo bệ rơle
•

Tính chọn lọc

Tính chọn lọc: là khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị
sự cố ra khỏi hệ thống. Theo nguyên lý làm việc có thể phân ra:
+ Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: là những bảo vệ chỉ làm việc khi có sự cố xảy
ra trong một phạm vi hồn tồn xác định, khơng làm nhiệm vụ dự phịng cho bảo vệ
đặt ở các phần tử lân cận (ví dụ như bảo vệ so lệch dọc cho máy phát điện hoặc máy
biến áp).
+ Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối: có nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được
bảo vệ cịn có thể thực hiện chức năng dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận.
•

Độ nhạy

Độ nhạy đặc trưng cho sự cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ và được
thể hiện bởi hệ số nhạy kn:
kn =

Yêu cầu:

kn

I N min
I kd

=1,5 ÷2 đối với bảo vệ chính

kn

= 1,2÷1,5 đối với bảo vệ dự phòng

4


kn

>2 đối với bảo vệ so lệch

Tác động nhanh

•

Càng cắt nhanh phần tư bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế được mức độ phá hoại các
thiết bị , càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ tiêu thụ , giảm xác suất dẫn đên hư
hỏng nặng hơn và càng nâng cao khả năng duy trì sự ổn định sự làm việc của các máy
phát điện và toàn bộ HTĐ .
+ Bảo vệ rơ le được gọi là tác động nhanh nếu thời gian tác động không vượt quá
50ms (2,5 chu kì của dịng điện tần số 50Hz). Bảo vệ rơ le được gọi là tác động tức
thời nếu không thông qua khâu trễ (tạo thời gian) trong tác động rơ le.
+ Đối với lưới điện phân phối thường dùng các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối,
bảo vệ chính thường có thời gian cắt sự cố (0,2 ÷ 1,5s), bảo vệ dự phòng (1,5 ÷ 2,0s).
Độ tin cậy

•

Độ tin cậy 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.
+ Độ tin cậy đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng và chắc chắn
+ 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 ngồi phạm vi bảo vệ đã được quy định.
•

Kinh tế

Tuỳ thuộc vào thiết bị được bảo vệ và đặc tính bảo vệ mà ta cần phải cân nhắc tính
kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo vệ sao cho có thể đảm bảo được các yêu cầu kĩ
thuật mà chi phí thấp nhất.
2. Các loại rơ-le thường sử dụng cho máy biến áp và đường
dây
•

Bảo vệ q dịng:

Bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bảo vệ vượt quá một giá trị
định trước.Có 2 loại bảo vệ quá dòng:

5


+ Bảo vệ q dịng điện có thời gian (bảo vệ cực đại): là loại bảo vệ đảm bảo tính
chọn lọc bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp, bảo vệ càng gần
nguồn cung cấp thì thời gian tác động càng lớn.
+ Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh: là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách
chọn giá trị dòng điện tác động lớn hơn giá trị dịng điện ngắn mạch ngồi max.
•

Bảo vệ so lệch

Là loại bảo vệ làm việc theo nguyên tắc so sánh trực tiếp biên độ dòng điện ở hai

đầu phần tử được bảo vệ. Nếu sai lệch vượt quá trị số cho trước thì bảo vệ sẽ tác động.
Bảo vệ khoảng cách
Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ dùng rơ le tổng trở có thời gian làm việc phụ
thuộc vào quan hệ giữa điện áp UR và dịng điện IR đưa vào rơ le và góc pha giữa
chúng.

 UR


, ϕ R 
 IR


t=f
Thời gian này tự động tăng lên khi khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến chỗ đặt bảo
vệ tăng lên. Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng nhất có thời gian làm việc bé nhất.
•

Bảo vệ dịng điện có hướng

Là loại bảo vệ làm việc theo giá trị dòng điện tại chỗ nối rơ le và góc pha giữa
dịng điện ấy vơi điện áp trên thanh góp có đặt bảo vệ cung cấp cho rơ le. Bảo vệ sẽ
tác động khi dòng điện vào rơ le vượt quá giá trị chỉnh định trước và góc pha phù hợp
với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ.
Từ đó, thấy rằng bảo vệ dịng điện có hướng chính là bảo vệ dịng điện cực đại
cộng thêm bộ phận làm việc theo góc lệch pha giữa dịng điện và áp vào rơ le.
•

Bảo vệ dịng thứ tự khơng trong mạng có dịng chạm đất bé

Thực chất là bảo vệ quá dòng sử dụng bộ lọc thứ tự không để lấy thành phần thứ
tự không của dịng 3 pha. Khi có ngắn mạch 1 pha chạm đất sẽ xuất hiện dịng thứ tự
khơng vào rơ le. Nếu dòng này lớn hơn giá trị đặt của rơ le thì sẽ tác động cắt máy cắt.
•

Bảo vệ dịng thứ tự khơng trong mạng có dịng chạm đất lớn

6


Bảo vệ này lấy dòng điện làm việc vào rơ le là dòng tổng của 3 BI đặt ở 3 pha.
Khi có ngắn mạch 1 pha dịng vào rơ le bao gồm 3 lần thành phần dịng thứ tự khơng
và thành phần dịng khơng cân bằng. Người ta chọn dịng khởi động của rơ le lớn hơn
dịng khơng cân bằng tính tốn nhân với 1 hệ số k at nào đó. Nên khi có ngắn mạch 1
pha chạm đất thì dòng vào rơ le lớn hơn dòng khởi động và bảo vệ tác động cắt máy
cắt. Khi xảy ra các loại ngắn mạch khác thì thành phần 3 I 0 không tồn tại và rơ le
không tác động.
2.1. Máy biến áp
•
o

Những hư hỏng và các chế độ làm việc bất thường của MBA
Hư hỏng bên trong máy biến áp bao gồm:

-

Chạm đất giữa các vòng dây
Ngắn mạch giữa các cuộn dây
Chạm đât (vỏ) và ngắn mạch chạm đất
Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp

Thùng dầu bị thủng hoặc dò dầu
o Hư hỏng và chế độ làm việc khơng bình thường bên ngoài máy biến áp
-

-

Ngắn mạch nhiều pha trong hệ thống
Ngắn mạch một pha trong hệ thống
Qúa tải
Qúa bão hòa mạch từ
2.2. Đường dây

•

Những hư hỏng và các chế độ làm việc bất thường của đường dây

-

Ngắn mạch (nhiều pha hoặc một pha ), chạm đất 1 pha
Qúa điện áp
Đứt dây hoặc quá tải
3. Chọn tỷ số máy biến dòng

7


Tỷ số biến đổi của máy biến dòng BI1, BI2 được chọn theo công thức :
I
n I = sdd

I tdd
Chọn Itdd = 5 A
Dịng Isdd được chọn theo cơng thức:
P

Isdd ≥ Ilvmax =

•

3.U dm .cosφ

Chọn tỷ số biến của BI2:

Dịng làm việc của phụ tải 2:

= = 150,352 (A)
Chọn Isdd = 200 (A)
Vậy tỉ số biến dịng của BI2 là:
•

Chọn tỷ số biến của BI1:

Dòng làm việc của phụ tải 1:

= 150,35 + = 74,4 (A)
Chọn Isdd = 100(A)
Vậy tỉ số biến dòng của BI1 là: =

8

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠ-LE
- Ngắn mạch là một trong các sự cố nghiêm trọng nhất của hệ thống. Là hiện
tượng các pha chập nhau, pha chập đất (hay chập dây trung tính).
- Tính tốn ngắn mạch nhằm:
• Xác định thành phần dịng ngắn mạch cực đại
• Xác định thành phần dịng ngắn mạch cực tiểu
Các giá trị được xem xét là giá trị của thành phần dòng ngắn mạch chạy qua các
CTS trong các vị trí/ dạng ngắn mạch khác nhau
Giá trị dịng ngắn mạch tính tốn được nhằm dùng để:
• Tính tốn dòng điện khởi động và xác định vùng bảo vệ cho bảo vệ q dịng cắt
nhanh
• Tính tốn, kiểm tra độ nhạy cho bảo vệ q dịng có thời gian và bảo vệ so lệch
1. Chọn vị trí các điểm ngắn mạch
Ta chia mỗi đoạn đường dây thành 4 đoạn bằng nhau .Ta cần tính dịng ngắn mạch
tại 9 điểm như hình vẽ sau:

9


HTĐ

B2
N2

P2

B1

N1

115kV

N4

N3

MC1

D1
BI1

N6

N5

tpt1

N8

N7

MC2

N9

D2

tpt2

BI2
P1

24kV

Giả thiết trong q trình tính tốn ngắn mạch ta bỏ qua :
- Bão hòa từ
- Dung dẫn ký sinh trên đường dây, điện trở của MBA và cả đường dây
- Ảnh hưởng của phụ tải
1.1. Chọn các đại lượng cơ bản

Tính trong hệ đơn vị tương đối, gần đúng
Cơng suất cơ bản: Scb = SdmB = 90 MVA
Điện áp cơ bản: Ucb = Utb các cấp (115 kV; 24 kV)
EHT = 1
Trên cơ sở các giá trị cơ bản lựa chọn, tính được giá trị dịng điện cơ bản
cho các phía theo cơng thức
1.2. Lập sơ đồ thay thế, tính giá trị điện kháng của các phần
tử

X1B2

•

Điện khàng hệ thống:

10


X HT =

Scb
SN

Chế độ phụ tải cực đại:
Ta có : SN = SNmax = 2000 (MVA)
+ Hai máy biến áp làm việc song song.
Điện kháng hệ thống:
o

= = 0,045
0,045
= 0,054
Chế độ phụ tải cực tiểu:
Ta có : SNmin = 0,85. SNmax =0,85.2000 =1700 (MVA)
+ Một máy biến áp làm việc
Điện kháng hệ thống:
o

= = 0,053
0,053
= 0,064
•

Máy biến áp:
= 0,2
= 0,2

•
o

Đường dây:
Đường dây D1:

0,39.25.= 1,523
1,523

= 0,98.25. = 3,828
o

Đường dây D2:

0,37. 5.= 0,289
0,289

11


= 0,97.5. = 0,758
2. Tính tốn giá trị dịng điện ngắn mạch ở chế độ cực đại
Để tính tốn 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 3 thành phần:thành phần
thứ tự thuận,thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không.
Sơ đồ thay thế và thông số của lưới ở chế độ MAX:
XB1

EHT

N1

XHT

N2
D11

MC1

D12

D13

N5
D14

BI1

XB2
115 kV

N4

N3

MC2

tpt1 BI2

N7

N6

D21

D22

N8
D23

N9
D24

P1

24 kV

Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận pha A của mọi dạng ngắn mạch đều có tính
theo cơng thức :
X ∆( n )

Trong đó
là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n
Trị số dòng điện ngắn mạch siêu q độ có thể tính theo cơng thức:

Ta có bảng tóm tắt sau:
Dạng
ngắn
mạch

n

X (∆n )

m(n)

Tính tốn

N(1)

1

X 2∑ + X 0∑

3

I a1 N = I a 2 N = I a 0 N

(1,1)

N

1,1

X 2∑ / / X 0∑

3. 1 −

12

X 2 ∑ .X 0 ∑
(X 2 ∑ + X 0 ∑ ) 2

Ia2N =

I a1N . X 0 ∑
X 0∑ + X 2∑

Ia0N =

I a1N . X 2 ∑
X 0∑ + X 2∑

tpt2

P2


I a1N = I N

N(3)

3

0

1

N(2)

2

X 2∑

3

Ia2 N = Ia0 N = 0
I a1N = I a 2 N

Tính ngắn mạch N(3) , N(1) và N(1,1)cho lần lượt các điểm NM từ N1 đến N9
Giá trị X1Ni∑ và X0Ni∑ được tính như sau:
+ Ngắn mạch tại N1 :
= 0,045 + 0,5.0,2 = 0,145. Với = 0,045
= 0,054 + 0,5.0,2 = 0,154 . Với = 0,054
+ Ngắn mạch từ N2 đến N5:
= 0,145 + . 1,523 = 0,526
= 0,154+ .3,828 = 1,111

Tổng quát:

Với: = 1,523
= 3,828
+Ngắn mạch từ N6 đến N9:

Tổng quát :

Với: = 0,289
= 0,758
Ta có bảng số liệu tính tốn như sau:
13

;

0,145

0,526

0,907

1,287

1,668

1,740

1,813

1,885

1,957

0,154

1,111

2,068

3,025

3,982

4,172

4,361

4,551

4,740

Tính ngắn mạch tại điểm N1:
Ngắn mạch 3 pha N(3) :
Ta có: 0
+ Dịng điện pha A thành phần thứ tự thuận, không tại điểm ngắn mạch:
= = 6,897 (kA)
=0
+ Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ:
= = 1.6,897. = 14,931 (kA)
o Ngắn mạch 1 pha N(1) :
•
o

Ta có:
+ = 0,145 + 0,154= 0,299
+ Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận, thứ tự không tại điểm ngắn mạch:
= = 2,252 (kA)
+ Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ:
= = 3.2,252. = 14,627 (kA)
+ Dòng điện ngắn mạch thứ tự không tại điểm ngắn mạch:
= = 3.2,252. = 14,627 (kA)
o Ngắn mạch 2 pha chạm đất pha N(1,1) :
Ta có: . =.= 1,5
= = 0,075

+ Dịng điện pha A thành phần thứ tự thuận, thứ tự không tại điểm ngắn mạch:
= = 4,54 (kA)
= = 2,202 (kA)
+ Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ:
= = 1,5.4,54. = 14,744 (kA)
+ Dịng điện ngắn mạch thứ tự khơng tại điểm ngắn mạch:
= = 3.2,202. = 14,302 (kA)

Các điểm NM từ N2 đến N9:
Tính tốn tương tự như điểm N1
•

14


Ta có bảng kết quả tính tốn NM ở chế độ MAX như sau :

X0Ni∑

0,145

0,526

0,907

1,287

1,668

1,740

1,813

1,885

1,957

0,154

1,111

2,068

3,025

3,982

4,172

4,361

4,551

4,740

0299

1,637

2,975

4,312

5,650

5,912

6174

6,436

6,697

3

3

3

3

3

3

3

3

3

0,075

0,357

0,630

0,903

1,176

1,228

1,281

1333

1,385

1,500

1,532

1,538

1,540

1,541

1,542

1,542

1,542

1,543

14,931

4,116

2,387

1,682

1,298

1,244

1,194

1,149

1,106

14,627

3,003

1,673

1,160

0,888

0,849

0,813

0,781

0,751

14,744

3,755

2,165

1,523

1,174

1,125

1,079

1,038

0,999

14,627

3,003

1,673

1,160

0,888

0,849

0,813

0,781

0,751

14,302

2,364

1,288

0,885

0,674

0,644

0,617

0,591

0,568

Đồ thị quan hệ giữa dòng INmax ; I0Nmax và chiều dài đường dây:

Bảng tổng kết:
N1
14,93
1
14,62
7

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

4,116 2,387 1,682 1,298 1,244 1,194 1,149

1,106

3,003 1,673 1,160 0,888 0,849 0,813 0,781

0,751

3. Tính tốn giá trị dịng điện ngắn mạch ở chế độ cực tiểu
Để tính tốn 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 3 thành phần:thành phần
thứ tự thuận,thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không.
Sơ đồ thay thế và thông số của lưới ở chế độ MIN:

15


XHt

XB1

XD11

XD12

XD13

XD14

XD21

XD22

XD23

XD24
P2

N1

N2

N3

N4

N5

P1 N6

N7

N8

N9

Tính ngắn mạch N(2), N(1) và N(1,1) cho lần lượt các điểm NM từ N1 đến N9
Giá trị X1Ni∑ và X0Ni∑ được tính như sau:

+ Ngắn mạch tại N1 :
= 0,053 + 0,2 = 0,253. Với = 0,053
= 0,064 + 0,2 = 0,264. Với = 0,064
+ Ngắn mạch từ N2 đến N5:
= 0,253 + . 1,523 = 0,634
= 0,264+ . 3,828 = 1,221

Tổng quát :

Với: = 1,523
= 3,828
+Ngắn mạch từ N6 đến N9:

Tổng quát :

Với: = 0,289
= 0,758
Ta có bảng số liệu tính tốn như sau:

0,253

0,634

1,015

1,395
16

1,776

1,848

1,921

1,993

2,065


0,264

1,221

2,178

3,135

4,092

4,282

4,471

4,661

Tính ngắn mạch tại điểm N1
Ngắn mạch 2 pha N(2) :
Ta có: = 0,253

•

o

+ Dịng điện pha A thành phần thứ tự thuận, không tại điểm ngắn mạch:
= = 1,976 (kA)
+ Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ:
= = . 1,976. = 7,411 (kA)
o

Ngắn mạch 1 pha N(1) Ta có:
+ = 0,253+ 0,264= 0,517

+ Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận, thứ tự không tại điểm ngắn mạch:
= = 1,299 (kA)
+ Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ:
= = 3.1,299. = 8,435 (kA)
+ Dòng điện ngắn mạch thứ tự không tại điểm ngắn mạch:
= = 3.1,299. = 8,435 kA
o

Ngắn mạch 2 pha chạm đất pha N(1,1) :
Ta có: . =. =1,5
= = 0,129

+ Dòng điện pha A thành phần thứ tự thuận, thứ tự không tại điểm ngắn mạch:
= = 2,618 (kA)
= = 1,281 (kA)
+ Dòng điện ngắn mạch siêu quá độ:
= = 1,5.2,618. = 8,502 (kA)
+ Dòng điện ngắn mạch thứ tự không tại điểm ngắn mạch:
= = 3.1,281. = 8,320 (kA)

•

Các điểm NM từ N2 đến N9:

17

4,850


Tính tốn tương tự như điểm N1
Ta có bảng kết quả tính tốn NM ở chế độ MIN như sau :

0,253

0,634

1,015

1,395

1,776

1,848

1,921

1,993

2,065

0,264

1,221

2,178

3,135

4,092

4,282

4,471

4,661

4,850

0,253

0,634

1,015

1,395

1,776

1,848

1,921

1,993

2,065

1,732

1,732

1,732

1,732

1,732

1,732

1,732

1,732

1,732

0,517

1,855

3,193

4,530

5,868

6,130

6,392

6,654

6,915

3

3

3

3

3

3

3

3

3

0,129

0,417

0,692

0,965

1,238

1,291

1,344

1,396

1,448

1,500

1,525

1,533

1,536

1,538

1,539

1,539

1,540

1,540

7,411

2,957

1,847

1,344

1,056

1,015

0,976

0,941

0,908

8,435

2,610

1,544

1,096

0,850

0,814

0,781

0,751

0,723

8,502

3,140

1,944

1,409

1,105

1,061

1,021

0,984

0,949

8,437

2,610

1,544

1,096

0,850

0,814

0,781

0,751

0,723

8,320

2,112

1,209

0,847

0,652

0,624

0,598

0,574

0,552

Đồ thị quan hệ giữa dòng INmin ; I0Nmin và chiều dài đường dây:

Bảng tổng kết:
N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

7,411

2,957 1,847 1,344 1,056 1,015 0,976 0,941 0,908

8,320

2,112 1,209 0,847 0,652 0,624 0,598 0,574 0,552

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ VÀ TÍNH TỐN CÀI
ĐẶT RƠ LE
18


1.Sơ đồ phương thức bảo vệ
1.1.Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp

I0>

Hình 3.1: Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp
•

Các bảo vệ sử dụng cho máy biến áp:
- Bảo vệ so lệch có hãm (ΔI)
- Rơ le nhiệt (bảo vệ quá tải) (θo)
- Rơ le khí (RK)
- Bảo vệ q dịng có thời gian (I>), cắt nhanh(I≫), q dịng thứ tự khơng
có thời gian (Io>), q dịng cắt nhanh thứ tự khơng (I0>>)

1.2.Sơ đồ phương thức bảo vệ cho đường dây

Hình 3.2: Sơ đồ phương thức bảo vệ cho đường dây
•
-

Các bảo vệ sử dụng cho đường dây:
Bảo vệ q dịng có thời gian (I>)
Bảo vệ quá dòng cắt nhanh(I≫)
- Bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự khơng (Io>)
- Bảo vệ q dịng cắt nhanh thứ tự khơng (Io>>)

2.Tính tốn cài đặt cho bảo vệ rơ le đường dây

19


2.1.Tính tốn và bảo vệ rơ-le q dịng cắt nhanh (50)

• Bảo vệ q dịng cắt nhanh (I≫);(50)
Chọn dịng điện khởi động
Ikđ_50 = kat . IN.ng max
Với: kat : hệ số an toàn . Lấy kat = 1,2
INng max : dịng ngắn mạch ngồi cực đại .Thường lấy bằng giá trị dòng
ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái cuối đường dây.
o Đường dây D1: IkđD1_50 = kat.IN5max =1,2.1,298 =1,558 (kA)
o Đường dây D2: IkđD2_50 = kat.IN9max =1,2.1,106 =1,327 (kA)
Bảo vệ q dịng thứ tự khơng cắt nhanh (I0≫);(50N)
Chọn dịng điện khởi động
Ikđ_50N = kat .3.I0Nng max
Với: kat : hệ số an tồn . Lấy kat = 1,2
I0Nng max: dịng ngắn mạch TTK ngoài cực đại
o Đường dây D1: IkđD1_50N = kat .3.I0N5max = 1,2.3.0,888=3,197 (kA)
o Đường dây D2: IkđD2_50N = kat .3.I0N9max = 1,2.3.0,751 =2,704 (kA)
•

2.2.Tính tốn và bảo vệ rơ-le q dịng có thời gian (51)
•

Bảo vệ q dịng có thời gian (I>);(51)
 Chọn dịng điện khởi động
Ikđ_51 = k . Ilv max
Với: k : hệ số chỉnh định . Lấy k = 1,6
Ilvpt max :dòng làm việc max.
Ta có: Ilv2 max = 150,352 (A)=0,15 (kA)
Ilv1 max = 74,4 (A)=0,074 (kA)
o Đường dây D1: IkđD1_51 = k . Ilv1 max = 1,6.0,074 = 0,118 (kA)
o Đường dây D2: IkđD2_51 = k . Ilv2 max = 1,6.0,15 = 0,24 (kA)
 Thời gian tác động

Đặc tính thời gian của rơle:

t = (s)
Với:

I* =

o
-

I Ni
I kd

Chế độ làm việc cực đại
Với đường dây D2:

• Xét điểm ngắn mạch N9 có IN9max = 1,106 (kA)

= = 4,608 (kA)
= tpt2 + Δt = 2 + 0,3 = 2.3 (s)
. = 2,3 = 0,582
• Xét điểm ngắn mạch N8 có IN8max=1,149 (kA)
20


= = 4,788 (kA)
=.0,582 = 2,124 (s)
Tính tốn tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại ta được bảng sau:
Bảng 3.1: Bảng chọn thời gian làm việc của bảo vệ 51 trên đường dây D2
N5

N6

N7

N8

N9

INmax(kA)

1,298

1,244

1,194

1,149

1,106

I*

5,408

5,183

4,975

4,788

4,608

t2(s)

1,648

1,800

1,960

2,124

2,300

Vậy ta chọn: IkđD2-51 = 0,24 (kA) ; Tp2 = 0,582 (s)

Với đường dây D1:
Thời gian bảo vệ làm việc tại điểm N5 trên đường dây 1 là:
+Δt = max+0,3=1,648 + 0,3 = 1,948 (s)
• Xét điểm ngắn mạch N5 có IN5max =1,298 (kA)

-

= = 11
= 1,948 (s)
. = 1,948 = 2,922 (s)
•

Xét điểm ngắn mạch N4 có IN4max = 1,682 (kA)

= = 14,254
. = 0,922 = 0,365 (s).
Tính tốn tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại ta được bảng sau:
Bảng 3.2: Bảng chọn thời gian làm việc của bảo vệ 51 trên đường dây D1
N1

N2

N3

N4

N5

INmax(kA)

14,931

4,116

2,387

1,682

1,298

I*

126,534 34,881

20,229

14,254

11,000

t1(s)

0,015

0,181

0,365

1,948

0,061

Vậy ta chọn: Ikđ1-51 = 0,118 (kA) ; Tp1 = 0,922(s)
Hình 3.1: Đặc tính thời gian của bảo vệ 51 trong chế độ làm việc cực đại
•

Chế độ làm việc cực tiểu:
Tính tốn tương tự như ở chế độ làm việc cực đại
Ta có kết quả tính toán như sau:
21


Bảng 3.3: Bảng chọn thời gian làm việc của bảo vệ 51 trên đường dây D2
N5

N6

N7

N8

N9

INmin(kA)

1,056

1,015

0,976

0,941

0,908

I*

4,400

4,229

4,067

3,921

3,783

t2(s)

1,668

1,815

1,972

2,132

2,300

Vậy ta chọn: Ikđ2-51 = 0,24 (kA) ; Tp2 = 0.383(s)

Bảng 3.4: Bảng chọn thời gian làm việc của bảo vệ 51 trên đường dây D1
N1

N2

N3

N4

N5

INmin(kA)

7,411

2,957

1,847

1,344

1,056

I*

62,805

25,059

15,653

11,390 8,949

t1(s)

0,039

0,248

0,638

1,209

1,968

Vậy ta chọn: Ikđ1-51 = 0,118 (kA) ; Tp1 = 1,946 (s)
Hình 3.2: Đặc tính thời gian của bảo vệ 51 trong chế độ làm việc cực tiểu
Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian (I0>);(51N)
 Chọn dịng điện khởi động
•

Ikđ_51N = k . IddBI
Với: k : hệ số chỉnh định . Lấy k = 0,3
IddBI: dòng điện danh định của máy biến dịng điện
Ta có: IddBI2 = 200 (A)=0,2 (kA)
IddBI1 = 100 (A)=0,1 (kA)
o Đường dây D1:
IkđD1_51N = k . IddBI1 = 0,3.0,1=0,03 (kA)
o Đường dây D2:

IkđD2_51N = k . IddBI2 = 0,3.0,2 =0,06 (kA)

 Thời gian tác động: chọn loại có đặc tính độc lập

Đường dây D2: t2 = tpt2 + ∆t = 2 + 0,3 = 2,3 (s)
Đường dây D1: t1 = max{t2,tpt1}+Δt = t2 + Δt = 2,3 + 0,3 = 2,6 (s)
22


Đặc tính thời gian của BV 51N :
Hình 3.3: Đặc tính thời gian của bảo vệ 51N
3. Kiểm tra độ nhạy của các bảo vệ
3.1.Bảo vệ q dịng có thời gian (I>);(51)
Cơng thức tính độ nhạy :
Kn =

I Nmin
I kđ

Điều kiện yêu cầu: Kn ≥ 1,5
•

Bảo vệ đường dây 1: = 8,949 ≥ 1,5 (Thoả mãn)

•

Bảo vệ đường dây 2: = 3,783 ≥ 1,5 (Thoả mãn)

3.2.Bảo vệ quá dòng thứ tự khơng có thời gian (I0>);(51N)
Cơng thức tính độ nhạy :

Điều kiện yêu cầu: Kn ≥ 1,5
• Bảo vệ đường dây 1: = 65,2 ≥ 1,5 (Thoả mãn)
• Bảo vệ đường dây 2: = 27,6 ≥ 1,5 (Thoả mãn)
Kết luận: Độ nhạy của BV q dịng có thời gian và q dịng có thời gian TTK đã
chọn là đảm bảo yêu cầu về độ nhạy.
4.Xác định phạm vi bảo vệ của (50)
4.1.Bảo vệ cắt nhanh theo dòng điện pha (50)
Sử dụng phương pháp hình học ta có:
IkdD1_50 =1,558 (kA)
IkđD2_50 =1,327 (kA)

Hình 3.4: Phạm vi bảo vệ của q dịng cắt nhanh
Từ đồ thị ta có thể xác định được phạm vi của các BV q dịng cắt nhanh như sau:
• Với đường dây D1: L1 = 25 (km)
- = 20,66 km tương ứng với 82,64% đường dây D1
- = 18,96 km tương ứng với 75,84 % đường dây D1
• Với đường dây D2: L2 = 5 (km)
không bảo vệ được cho đường dây D2
không bảo vệ được cho đường dây D2
23


4.2.Bảo vệ quá dòng cắt nhanh theo dòng thứ tự khơng
(50N)
Sử dụng phương pháp hình học ta có :
IkdD1_50N = 3,197 (kA)
IkđD2_50N = 2,704 (kA)

Hình 3.4: Phạm vi bảo vệ của q dịng cắt nhanh thứ tự khơng
Từ đồ thị ta có thể xác định được phạm vi của các BV q dịng cắt nhanh như sau:

• Với đường dây D1: L1 = 25(km)
- = 6,14 km tương ứng với 24,56% đường dây D1
- = 5,66 km tương ứng với 22,64% đường dây D1
• Với đường dây D2: L2 = 5 (km)
- không bảo vệ được cho đường dây D2
- không bảo vệ được cho đường dây D2

24