BTL bảo vệ rơle và tự động hóa

Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

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

Khóa

:9

Hà Nội – 2016
1

Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện
Mục lục

Lời nói đầu
2


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

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.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.

3

Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

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.
4


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

- 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.
5

Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

- 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.

6


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

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
7

Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

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.
8


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

- 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
9


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

BV

ÐD

HT

: 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.

10


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

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
11


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

 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.
12


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

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 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.
A

Xht

Xb1

B
Rd1

Xd1

D

C
Xb2

Rd2

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

- nhạy của bảo vệ.
13

Xd2

E
Rd3

Xd3


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

Vậy thỏa mãn điều kiện.
Đăc tính độc lập

t5

t5

I
Đặc tính phụ thuộc.

14


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

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.
15


Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

- 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.

16

Khoa Điện

Bộ môn: Hệ thống điện

- Đặc tính phụ thuộc.

17