Đồ án Rơle chương 2

II.2.2.1.2. Hoạt động của sơ đồ:
Khi có ngắn mạch đối xứng thì trong thời điểm đầu xuất hiện thành phần
không đối xứng lúc đó rơle 17RU
2
mở và 18RU
2
mất điện, tiếp điểm đóng lại và sau
một thời gian sẽ mất điện. Lúc đó 17RU
2
có điện và 18RU
2
mở ra, vì 18RU
2
làm
việc trong điều kiện trở về nên 17RU
2
nối qua 18RU
2
để chống ngắn mạch ngoài và
tăng độ nhạy khi ngắn mạch không đối xứng lên K
tv
.
II.2.2.2. Tính các giá trị chỉnh định:
II.2.2.2.1. Dòng điện khởi động của các RI:
I
kđs
=
tv
at
K
K

.I
Fđm

Với K
at
: Hệ số an toàn, lấy K
at
= 1,05.
K
tv
: Hệ số trở về, lấy K
tv
= 0,85.
I
Fđm
: Dòng điện định mức của máy phát, I
Fđm
= 3437 A.
- Dòng điện khởi động sơ cấp:
I
kđS
=
tv
at
K
K
.I
Fđm
=
85,0

05,1
.3437 = 4245,71 A.
Chọn máy biến dòng có tỷ số biến dòng: n
I
= 4000/5.
- Dòng điện khởi động thứ cấp:
I
kđR
=
I
kdS
n
I
=
5/4000
71,4245
= 5,31 A.
Chọn rơle dòng điện kiểu điện từ T-521/10 có giới hạn dòng điện đặt (2,5 ữ 10) A
II.2.2.2.2. Điện áp khởi động của bộ lọc thứ tự nghịch:
U
kđbv
= 0,6.
U
dm
n
U
Trong đó: U
đm
: Điện áp định mức của máy phát, U
đm

= 10,5 KV.
n
U
: Hệ số biến đổi của BU, chọn máy biến điện áp có tỷ số
biến đổi n
U
= 10000/100.
U
kđbv
= 0,6.
U
dm
n
U
= 0,6.
100/10000
10.5,10
3
= 63 V.
Chọn rơle điện áp kiểu điện từ H-524/200 có giới hạn đặt (50 ữ 200) V.
II.2.2.2.3. Điện áp khởi động của rơle 17RU:
Do thời điểm đầu của ngắn mạch 3 pha bao giờ cũng tồn tại thành phần điện áp
thứ tự nghịch dù chỉ xuất hiện với thời gian rất ngắn nên 17 RU sẽ tác động làm hở
mạch cuộn dây 18RU làm cho 18RU tác động. Do đó ta không cần xét đến điện áp
khởi động của 18RU.
II.2.2.2.4. Thời gian làm việc của các rơle thời gian:
t
RT
= t
max(các phần tử kề)

+ t.
Trong đó: t
max(các phần tử kề)
: Thời gian làm việc cực đại của bảo vệ các
phần tử kề nối với cấp điện áp máy phát, t
max
= 0,1s.
t = 0,5s
t
RT
= 0,1 +0,5 = 0,6s.
Chọn loại rơle B-131 có thời gian đặt (0,5 ữ 0,9)s.
Trang 115
57,28
B
F
X
N
Hình II.6
4,24
B
BA
X
619,134
B
F
E
1467 A
II.2.2.3. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ:
Đối với các bảo vệ quá tải chúng ta không cần kiểm tra độ nhạy mà chỉ kiểm

tra độ nhạy của bảo vệ chống ngắn mạch.
Độ nhạy của bảo vệ đợc kiểm tra theo dòng ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ là
dòng ngắn mạch nhỏ nhất chạy qua bảo vệ:
II.2.2.3.1. Khi ngắn mạch đầu bộ máy phát - máy biến áp:
I
)3(
2N
=
1
.3 X
E
B
F
=
97,52.3
619,134
= 1,467 KA = 1467 A.
Tra theo phụ lục tính ngắn mạch mục II.2.1 ta có: I
)3(
2N
= I
Nmin
= 1467 A.
- Dòng qua rơle: I
R
=
I
N
n
I

min
.
5,10
110
cb
cb
U
U
=
5/4000
1467
.
5,10
115
= 20,08 A.
- Độ nhạy của bảo vệ: K
N
=
kdR
R
I
I
=
31,5
08,20
= 3,78 > 1,5.
II.2.2.3.2. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ khi ngắn mạch cuối vùng bảo vệ cuối đờng
dây B-5:
I
)3(

3N
=
1
.3 X
E
B
F
=
75,82.3
619,134
= 0,939 KA = 939 A.
Tra theo phụ lục tính ngắn mạch mục II.2.2 ta có: I
)3(
3N
= 939 A.
- Dòng qua rơle: I
R
=
I
N
n
I
)3(
3
.
5,10
110
cb
cb
U

U
=
5/4000
939
.
5,10
115
= 12,86 A.
- Độ nhạy của bảo vệ: K
N
=
kdR
R
I
I
=
31,5
86,12
= 2,42 > 1,2.
II.2.2.3.3. Kiểm tra độ nhạy của rơle áp thứ tự nghịch:
Trang 116
N
Hình II.7
939 A
619,134
B
F
E
75,82
1

X
Độ nhạy của bảo vệ: K
N
=
)3(
2 N
R
U
U
.
Trong đó:
U
)3(
2 N
: Điện áp thứ tự nghịch tại chỗ đặt bảo vệ khi ngắn mạch trực
tiếp 3 pha ở cuối vùng bảo vệ mà điện áp trên có giá trị lớn nhất.
Ta có: U
)3(
2 N
= I
)3(
2 N
.X
B
BA
= 1467.24,4 = 35,79 KV.
Với I
)3(
2

= 1467 A đợc tra theo phụ lục tính ngắn mạch mục II.2.
I
)3(
2N
=
1
.3 X
E
B
F
=
97,52.3
619,134
= 1,467 KA = 1467 A.
Quy về phía 10,5 KV:
U
N10,5
= U
)3(
2 N
.
115
5,10
cb
cb
U
U
= 35,79.
115
5,10

= 3,27 KV.
Điện áp đặt tại chỗ bảo vệ:
U
2N
=
U
N
n
U
=
100/10000
10.27,3
3
= 32,7 V.
Độ nhạy của bảo vệ:
K
N
=
N
kdR
U
U
2
=
7,32
63
= 1,93 > 1,5.
Vậy, kết quả tính toán tất cả các hệ số K
NI
và K

NU
đều đảm bảo độ nhạy.
II.3. Tính toán bảo vệ riêng cho máy phát.
II.3.1. Bảo vệ chống chạm đất một điểm cuộn dây stato:
II.3.1.1. Đặc điểm sơ đồ bảo vệ:
- Điểm bảo vệ chống chạm đất trong sơ đồ bộ ta dùng rơle điện áp RU.
- Đặc điểm sơ đồ bảo vệ gồm: 8RU, 9RT và 10RTh.
- Khi làm việc theo sơ đồ bộ máy phát không trực tiếp liên hệ về điện với
mạng điện. Nên khi chạm đất 1 điểm cuộn dây stato, dòng điện dung chủ
yếu do cuộn dây stato cung cấp thờng không vợt quá giá trị nguy hiểm
(5A) đối với máy phát điện. Vì vậy trong trờng hợp này khi máy phát điện
có chạm đất không cần cắt máy cắt mà chỉ báo tín hiệu.
- Khi làm việc bình thờng dòng điện trong các pha nh nhau nên hầu nh
không có dòng điện và điện áp thứ tự không. Trên cực của 8RU chỉ có điện
áp không cân bằng do sóng điện áp bậc cao thứ tự không gây nên. Nếu điện
Trang 117
57,28
B
F
X
N
Hình II.8
4,24
B
BA
X
619,134
B
F
E

1467 A
áp khởi động của 8RU lớn hơn điện áp không cân bằng thì bảo vệ sẽ không
tác động. Khi 1 pha chạm đất dòng điện trong các pha mất đối xứng và
điện áp thứ tự không xuất hiện. Nếu nó vợt quá giá trị chỉnh định của 8RU
thì bảo vệ sẽ tác động và qua rơle thời gian 9RT và 10RTh phát hiện để ng-
ời trực vận hành biết để loại trừ.
II.3.1.2. Điện áp khởi động của rơle RU chọn theo điều kiện sau:
1. áp khởi động của RU lớn hơn điện áp không cân bằng max:
U
kd8RU
U
kcbmax
2. áp khởi động của RU chọn theo điều kiện ổn định nhiệt của rơle RU:
U
kd8RU
= 15 V.
- Chọn theo điều kiện 2 thờng thoã mãn điều kiện 1.
- Thờng dùng rơle điện áp kiểu điện từ H-562/60 giới hạn đặt (15 ữ60) V.
II.3.1.3. Nguyên tắc bảo vệ:
- Bảo vệ có thể tác động tức thời khi có ngắn mạch 1 pha chạm đất. Nhng ở
đây ta dùng rơle thời gian RT để tăng tính đảm bảo của bảo vệ để tránh
không chỉnh định theo giá trị quá độ của dòng điện dung khi có chạm đất
trong điện áp máy phát. Thời gian lớn nhất của bảo vệ để cắt các sự cố
trong mạng điện áp có trung tính trực tiếp nối đất.
- Ta chọn thời gian của bảo vệ (rơle 9RT) t
9RT
= 2 s.
- Chọn rơle thời gian loại B-142, có thời gian đặt (2 ữ 20) s.
- Vônmét (V) để kiểm tra định kỳ điện áp và xác định sơ bộ vị trí điểm chạm
đất.

II.3.2. Bảo vệ chống chạm đất trong mạch kích từ máy phát điện:
II.3.2.1. Đặc điểm sơ đồ bảo vệ:
Đối với máy phát điện, do nguồn kích từ là nguồn một chiều nên khi chạm đất
1 điểm mạch kích từ các thông số làm việc của máy phát hầu nh thay đổi không
đáng kể. Khi chạm đất điểm thứ hai mạch kích từ, một phần cuộn dây kích từ sẽ bị
nối tắt, dòng điện qua chỗ cách điện bị đánh thủng có thể rất lớn sẽ làm hỏng cuộn
dây và phần thân rôto. Ngoài ra dòng điện trong cuộn rôto tăng cao có thể làm mạch
từ bị bão hoà, từ trờng trong máy phát bị méo làm cho máy phát bị rung ... gây h
hỏng nghiêm trọng trong máy phát.
RI: Rơle khởi động báo hiệu và cắt máy cắt, có 2 cực:
- Một cực nối đất.
- Một cực nối vào đầu dơng của mạch kích từ.
ở đây ta chọn sơ đồ nối 1 cực của RI vào mạch kích từ qua nguồn áp phụ xoay
chiều (vì sơ đồ này có nhiều u điểm).
- Tụ C có tác dụng ngăn chặn dòng 1 chiều của mạch kích từ vào rơle, cách
ly mạch kích từ có điện áp cao với mạch bảo vệ.
- Dòng vào rơle hầu nh không phụ thuộc vào vị trí điểm chạm đất và dung l-
ợng của tụ C rất lớn so với cảm kháng của mạch kích từ. Vì thế bảo vệ
không có vùng chết
II.3.2.2. Hoạt động của sơ đồ:
Trang 118
Hình II.10
X
11
98,611
X
10
34,985
N
2

238 A
Hình II.9
X
9
15,075
X
0DB-5
89,34
X
10
34,985
N
2
U
N0
X
24,4
478 A
183 A
Bình thờng không có dòng vào rơle khi có chạm đất 1 điểm trong mạch kích
từ, lúc này sẽ có dòng từ nguồn phụ xoay chiều khép mạch qua RI và tác động đi cắt
máy cắt ngoài máy phát.
II.4. Bảo vệ riêng cho máy biến áp:
II.4.1. Bảo vệ dòng thứ tự không chống ngắn mạch 1 pha phía điện áp cao 110KV,
Bảo vệ đợc nối vào 1 máy biến dòng đặt ở trung tính trực tiếp nối đất của máy
biến áp. Bảo vệ gồm 1 rơle dòng RI, 1 rơle thời gian và 1 rơle tín hiệu.
II.4.1.1. Đặc điểm sơ đồ bảo vệ:
II.4.1.2. Dòng khởi động sơ cấp của bảo vệ:
Đợc chọn theo các điều kiện sau:
II.4.1.2.1. Điều kiện chỉnh định dòng không cân bằng khi ngắn mạch ngoài:

I
kdS
I
kcbtt
I
kdS
= k
at
.I
kcbtt
.
II.4.1.2.2. Theo điều kiện phối hợp về độ nhạy của bảo vệ đờng dây nối vào thanh
góp của trạm hoặc nhà máy, phải phối hợp với bảo vệ nhạy nhất theo điều kiện này
thì: I
kdS
3.K
at
.I
0tt
.
Trong đó:
I
0tt
: Dòng thứ tự không tại chỗ đặt bảo vệ (để đơn giản tính t= 0).
K
at
: Hệ số an toàn khi phối hợp, lấy k
at
= 1,1 ữ 1,2.
Khi chọn theo điều kiện II.4.1.2.2 thì thực tế điều kiện II.4.1.2.1 đợc thoã mãn

và thờng tính theo điều kiện II.4.1.2.2.
I
'
0 N
=
11
X
X
td
.I
)1,1(
30 N
=
611,98
823,25
.908 = 238 A.
I
"
0 N
=
X
X
11
.I
'
0 N
=
094,49
611,98
.238 = 478 A.

I
0tt
=
B
B
N
B
B
B
B
X
I
XX
XX
0
"
0
90
90
.
.
+
=
4,24
478
.
075,154,24
075,15.4,24
+
= 183 A.

Tra theo phụ lục tính ngắn mạch mục II.3.1 ta đợc: I
0tt
= 183 A.
I
kđS
= k
at
.3.I
0tt
= 1,2.3.183 = 659 A.
Chọn máy biến dòng có tỷ số biến đổi n
I
= 700/5.
* Dòng qua rơle:
Trang 119
Hình II.11
X
td
25,823
N
2
U
N0