Tiểu Luận Môn Học Role

7/25/2019 Tiểu Luận Môn Học Role

http://slidepdf.com/reader/full/tieu-luan-mon-hoc-role 1/17

TIỂU LUẬN MÔN HỌC: BẢO VỆ ROLE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN.

Họ và tên: ĐÀO QUANG HUY.

SHSV: B2ML13-3012



A. PHẦN CƠ BẢN:

1. So sánh giữ a BU và BI dùng cho mục đích bảo vệ và dùng cho mục đích đo

đếm:

BU và BI dùng cho mục đích đo đếm có độ chính xác cao hơn (sai số nhỏ hơn) so

vớ i BU, BI dùng cho mục đích bảo vệ.

Lĩnh vực áp dụng Theo tiêu chuẩn

IEC

(Châu Âu)

VDC

(Đức)

ANSI

(Mỹ)

Lấy chuẩn dụng cụ đo và đồng hồ mẫu 0,1 0,1 0,3

Đo chính xác 0,2 0,2 0,3Đo đếm điện năng 0,5 0,5 0,6

Đo lườ ng công nghiệp các đại lượ ng U,I,P,Q... 1 1 1,2

Mạch ampemet, vonmet, role quá dòng, quá áp… 3,5 3 1,2

Lõi từ dùng cho bảo vệ 5P,10P 5P,10P C, T

Bảng 1.1: C ấ p chính xác c ủa BI và BU áp d ụng cho các d ụng c ụ đo lườ ng và thi ết b ị bảo v ệ.

2.

Trình bày nguyên lý bảo vệ quá dòng có thờ i gian (51) và nguyên lý bảo vệ

quá dòng cắt nhanh(50):

2.1.

Quá dòng điện:

Quá dòng điện là hiện tượng khi dòng điện chạy qua phần tử của hệ thống điện

vượ t quá tr ị số dòng điện tải lâu dài cho phép. Quá dòng điện có thể xảy ra khi ngắn

mạch hoặc do quá tải. Nguyên lý quá dòng điện là một trong những nguyên lý đượ c sử

dụng sớ m nhất để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện bằng cầu chì.

Đối với role quá dòng điện, dòng điện khởi động Ikđ của bảo vệ đượ c chọn theo

điều kiện:



I N > Ikđ

Trong đó:

Ilvmax – dòng điện làm việc lớ n nhất cho phép đối vớ i phần tử đượ c bảo vệ.

k mm – hệ số mở máy (khởi động) của các phụ tải động cơ có dòng điện chay

qua chỗ đặt bảo vệ. Tùy theo tỷ lệ của phụ tải động cơ trong dòng điện tổng

đi qua chỗ đặt bảo vệ và loại động cơ đượ c sử dụng mà hệ số k mm có thể lấy

khoảng 2

5.

k at – hệ số an toàn, thườ ng lấy trong khoảng 1,1 (với role tĩnh và role số)

đến 1,2 (với role điện cơ).

k tv – hệ số tr ở về, khoảng 0,850,9 (với role điện cơ) và 1 (vớ i role số).

I Nmin – dòng ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ đảm bảo cho role còn khở i

động đượ c. Khi xác định I Nmin cần lưu ý đến chế độ làm việc của hệ thống,

cấu hình của lưới điện, vị trí của điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch.

Sự nhạy cảm của role quá dòng đối vớ i mức tăng dòng điện được đặc trưng bằng

hệ số độ nhạy:

k đ

N

n

I

I k

min

2.2.

Nguyên lý b ảo v ệ quá dòng có th ờ i gian (51):Bảo vệ quá dòng điện có thời gian thường đượ c dùng làm bảo vệ chính cho các

máy biến áp có công suất bé và làm bảo vệ dự phòng cho các máy biến áp có công suất

trung bình và lớn để chống lại các loại ngắn mạch bên trong và bên ngoài máy biến áp.

Chống lại các dạng sự cố quá dòng một pha, hai pha, ba pha và sự cố chạm đất. Bảo vệ



khi khởi động, dòng điện một pha, hai pha hoặc cả ba pha vượ t quá một giá tr ị đã cài đặt

trước trong rơle. Có thể làm việc vớ i thờ i gian tr ễ để đảm bảo tính chọn lọc.

Thờ i gian tr ễ có thể là độc lậ p hay phụ thuộc vào dòng điện. Vậy nên sẽ có hai đặc

tính thời gian tác động:

Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian độc lậ p. Khi khởi động thì thờ i gian

làm việc là không đổi:

Hình 2.1: Đặc tính độc l ậ p c ủa bảo v ệ quá dòng c ắt có thờ i gian

Bảo vệ quá dòng với đặc tính thờ i gian phụ thuộc. Thờ i gian làm việc phụ

thuộc tỷ lệ nghịch vào độ lớ n của dòng ngắn mạch:



Hình 2.2: Đặc tính phụ thuộc c ủa bảo v ệ quá dòng có thờ i gian

Dòng điện khởi động của bảo vệ đượ c chọn theo 2 điều kiện:

Bảo vệ không đượ c làm việc trong chế độ bình thườ ng:

Ikđ > Ilvmax

Trong đó: Ilvmax : dòng làm việc cực đại (xảy ra trong chế độ quá tải)

Thườ ng chọn: Ikđ = k.Idđ

Trong đó: Idđ: dòng danh định của phần tử đượ c bảo vệ

k: hệ số chỉnh định (thườ ng chọn k=1,5÷1,6)

Bảo vệ phải đảm bảo được độ nhạy khi có ngắn mạch:

I Nmin: dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ khi có sự cố trong miền bảo vệ.

Ilvmax < Ikđ < I Nmin



Thờ i gian làm việc của bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang, phối hợ p vớ i thờ i

gian làm việc của các bảo vệ lân cận trong hệ thống. Thờ i gian làm việc có hai loại :

Thời gian độc lậ p: Thờ i gian làm việc không phụ thuộc vào tr ị số dòng ngắn

mạch đi qua bảo vệ:

tn=max{tn-1}+Δt

tn: thờ i gian làm việc của bảo vệ thứ n

tn-1: thờ i gian làm việc của bảo vệ thứ n-1, xa nguồn hơn

Δt: sai số về thờ i gian làm việc của rơle và máy cắt.

Thờ i gian phụ thuộc: thờ i gian làm việc phụ thuộc tỷ lệ nghịch vớ i dòng ngắn

mạch đi qua bảo vệ. Có nhiều mức độ phụ thuộc khác nhau:

Theo IEC:

.

1

d m

kd

At T

I

I

Td: đại lượng đặt (Td= const )

I, Ikd: dòng điện qua rơle, dòng khởi động rơle

A, m: các hệ số

Có 3 mức phụ thuộc:

Dốc bình thườ ng

R ất dốc

Cực dốc

Nguyên tắc phối hợ p thờ i gian của các bảo vệ là các bảo vệ phải cùng khởi động

nhưng bảo vệ gần sự cố phải khởi động trướ c. Khoảng thờ i gian giữa bảo vệ trướ c và sau

là Δt =0,3 ÷ 0,6 giây.



2.3.

Nguyên lý b ảo v ệ quá dòng c ắt nhanh (50):

Bảo vệ quá dòng điện pha cắt nhanh thườ ng làm bảo vệ dự phòng chống ngắn

mạch. Nguyên tắc là đảm bảo tính chọn lọc bằng việc phân cấp dòng điện

Hình 2.3: Nguyên lý làm vi ệc c ủa bảo v ệ quá dòng c ắt nhanh

Sự cố tại phân đoạn nào thì chỉ bảo vệ của phân đoạn đó đượ c phép khởi động.

Các bảo vệ không cần phối hợ p thờ i gian.

Thời gian tác động đặt xấ p xỉ 0 giây (thườ ng là 50 ÷ 80ms)

Dòng khởi động tính theo công thức chung:

Tr ong đó:

I NM ngoai vung max: Dòng ngắn mạch ngoài vùng lớ n nhất

K at: Hệ số an toàn, thườ ng lấy K at=1,1 ÷ 1,2



Dòng ngắn mạch giảm dần khi điểm ngắn mạch càng xa nguồn.

Độ lớ n dòng ngắn mạch phụ thuộc vào chế độ vận hành của hệ thống.

Do không bảo vệ đượ c toàn bộ đối tượng nên rơle 50 ( hay I >>) không dùng làm

bảo vệ chính.

3. Trình bày phương thức đo dòng điện thứ tự không và nguyên lý bảo vệ quá

dòng thứ tự không (51N):

3.1.

Phương thức đo dòng điện th ứ t ự không:

Có 2 cách:

Đo dòng tổng của 3 pha sau đó cộng lại.

Đo ở trung tính của máy biến áp (nếu trung tính máy biến áp nối đất).

3.2. Nguyên lý b ảo v ệ quá dòng th ứ t ự không (51N):

Bảo vệ này dùng để chống lại các dạng ngắn mạch chạm đất ở các phía. Có thể

dùng loại có đặc tính thờ i gian phụ thuộc (tỷ lệ nghịch). Bảo vệ này sẽ tác động khi dòng

điện chạm đất chạy qua chỗ đặt bảo vệ vượ t giá tr ị chỉnh định.

Tính toán dòng khởi động:

Ở chế độ bình thườ ng: về lý thuyết thì dòng qua rơle bằng 0. Nhưng do

sai số của các BI nên dòng qua các BI này sẽ khác 0. Do vậy, ta cần đặt

giá tr ị dòng cho rơle như sau:

51 (0,1 0,3).kd N dm BI

I I

Ở chế độ sự cố: dòng điện qua các BI sẽ tăng gấ p nhiều lần và khi đo

các rơle phải tác động.

Do có giá tr ị khởi động thấ p nên bảo vệ có độ nhạy cao vớ i các sự cố chạm đất.



Bảo vệ hoạt động vớ i dòng thứ tự không do đó ta sẽ đặt cho các phía có dòng tr ạm

đất lớ n ( phía có trung tính nối đất tr ực tiế p).

Các bảo vệ cũng cần phối hợ p vớ i nhau vớ i khoảng thờ i gian:

Δt =0,3 ÷ 0,6 giây

4. Trình bày nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện và so lệch dòng điện có hãm:

4.1. Nguyên lý b ảo v ệ so l ệch quá dòng điện:

Nguyên lý của bảo vệ so lệch là so sánh tổng dòng điện đi vào và đi ra của đối

tượng đượ c bảo vệ. Khi tổng dòng điện này khác 0 thì bảo vệ tác động.

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý c ủa bảo v ệ so l ệch

Ở chế độ làm việc bình thườ ng hay sự cố ngoài vùng, theo lý thuyết thì dòng so

lệch bằng 0, nhưng do sai số các BI nên giá tr ị này thườ ng khác 0. Vậy nên cần đặt một

vùng tr ễ cho bảo vệ, nhưng cần cân nhắc vì nó sẽ làm giảm độ nhạy của bảo vệ.



Sự cố trong vùng (vùng giớ i hạn bở i các BI), dòng so lệch khác 0 (vượ t ra khỏi

vùng chết) nên bảo vệ sẽ tác động.

Để hạn chế việc rơle có thể tác động nhầm do sai số BI khi ngắn mạch ngoại hay

chuyển đầu phân áp ta sẽ dùng bảo vệ so lệch có hãm.

4.2. B ảo v ệ so l ệch có hãm:

Hoạt động dựa theo tổ hợ p của hai loại dòng điện so lệch Isl và dòng hãm Ih.

Hình 4.2 : Đặc tính bảo v ệ so l ệch có hãm

Sự cố ngoài vùng: dòng hãm có giá tr ị lớ n còn dòng so lệch có giá tr ị nhỏ, do đó

bảo vệ không tác động.

Sự cố trong vùng: dòng hãm nhỏ còn dòng so lệch sẽ lớn, do đó bảo vệ sẽ tác

động.

Cần cân nhắc việc lựa chọn hệ số hãm không nên quá lớ n vì nó sẽ làm giảm độ

nhạy của bảo vệ.

Nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho máy biến áp ba cuộn dây đượ c trình

bày như hình 4.3:

Isl



Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý bảo v ệ so l ệch có hãm, sử d ụng rơle điện cơ

Cuộn dây cao áp của máy biến áp nối vớ i nguồn cấ p, cuộn trung áp và cuộn hạ

áp nối vớ i phụ tải. Bỏ qua dòng điện kích từ của máy biến áp, trong chế độ làm

việc bình thườ ng ta có: 1 2 3S S S I I I .

Dòng điện đi vào cuộn dây làm việc bằng: 1 2 3( ) LV T T T

I I I I

Có dòng điện hãm :

1 1 2 H T T I I I

1 3 H T I I

Các dòng điện hãm đượ c cộng vớ i nhau theo tr ị số tuyệt đối để tạo nên hiệu

ứng hãm theo quan hệ:

1 2 3( ) H T T T H

I I I I K

Trong đó: K H<0,5 là hệ số hãm của bảo vệ so lệch.

Ngoài ra, để ngăn chặn tác động sai do ảnh hưở ng của dòng điện từ hóa khi

đóng máy biến áp không tải và cắt mạch ngoài, bảo vệ còn đượ c hãm bằng

thành phần hài bậc hai trong dòng điện từ hóa IHM.



Để đảm bảo được tác động hãm khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ cần thực

hiện điều kiện: H LV

I I .

Bảo vệ so lệch là chức năng bảo vệ chính dùng để bảo vệ máy biến áp khi có sự cố

ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ.

5. Trình bày nguyên lý bảo vệ khoảng cách:

Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ có bộ phận cơ bản là bộ phận đo khoảng cách,

làm nhiệm vụ xác định tổng tr ở từ chỗ đặt bảo vệ tới điểm ngắn mạch. Thờ i gian làm việc

của bảo vệ phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp UR , dòng điện IR đưa vào phần đo lườ ng

của bảo vệ và góc lệch φR giữa chúng. Thời gian này tăng lên khi tăng khoảng cách từ

chỗ hư hỏng đến chỗ đặt bảo vệ. Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng nhất có thờ i gian làm việc

bé nhất. Vì thế bảo vệ khoảng cách về nguyên tắc đảm bảo cắt chọn lọc đoạn hư hỏng

trong các mạng có hình dạng bất k ỳ vớ i số lượ ng nguồn cung cấ p tùy ý vớ i thờ i gian

tương đối bé.

Ngườ i ta dùng role tổng tr ở làm bộ phận đo khoảng cách. Nó phản ứng tr ực tiế p

theo tổng tr ở, điện tr ở và kháng tr ở của đườ ng dây (Z, R, X ). Tùy bộ phận khoảng cách

phản ứng theo Z, R, X ngườ i ta phân biệt khoảng cách loại tổng tr ở, điện tr ở hoặc kháng

tr ở . Bảo vệ khoảng cách đượ c dùng thông dụng nhất là loại tổng tr ở .

Để đảm bảo tác dụng chọn lọc trong mạng điện phức tạp, ngườ i ta dùng bảo vệ

khoảng cách có hướ ng, chỉ tác động khi hướ ng công suất ngắn mạch đi từ thanh góp đến

đườ ng dây. Thời gian tác động của các bảo vệ theo cùng một hướng, đượ c phối hợ p vớ i

nhau sao cho khi ngắn mạch ngoài phạm vi đường dây đượ c bảo vệ, thời gian tác độngcủa bảo vệ lớn hơn một số cấ p so vớ i bảo vệ của đoạn bị ngắn mạch.

Sự phối hợ p chính xác giữa các role khoảng cách trên hệ thống điện đạt đượ c bở i

việc chỉnh định các vùng và thời gian tác động của các vùng khác nhau. Thông thườ ng

bảo vệ khoảng cách sẽ gồm bảo vệ vùng I có hướ ng tức thờ i và một hoặc nhiều vùng có



thờ i gian trì hoãn. Các tầm chỉnh định và thời gian tác động cho 3 vùng bảo vệ khoảng

cách đặt tại máy cắt ở 2 đầu đường dây B, C được cho như hình 5.1:

Hình 5.1: Đặc tính thờ i gian/ khoảng cách cho ba vùng bảo v ệ khoảng cách.

Thông thườ ng vùng bảo vệ thứ nhất có thời gian tác động tức thờ i chiếm khoảng

80% chiều dài đườ ng dây bảo vệ. K ết quả là còn 20% để đam bảo sai số role tránh tácđộng mất chọn lọc đối vớ i phần đườ ng dây tiế p theo do những sai số của các BU, BI, dữ

liệu về tổng tr ở đườ ng dây cung cấ p không chính xác khi chỉnh định và đo lườ ng của

role.

Phần còn lại của đường dây không đượ c bao phủ với vùng I thì đượ c bảo vệ bở i

bảo vệ có hướ ng cấ p II có thờ i gian trì hoãn. Tầm chỉnh định vùng II của bảo vệ thông

thườ ng bao phủ toàn bộ đườ ng dây bảo vệ, cộng với 50% đườ ng dây k ế cận ngắn nhất

hay dài hơn 120% đườ ng dây bảo vệ.

Thờ i gian trì hoãn của vùng II phải đượ c chỉnh định để phân biệt vớ i bảo vệ chính

của phần đườ ng dây k ế tiế p, bao gồm bảo vệ khoảng cách cấ p I cộng vớ i thờ i gian cắt

của máy cắt.



Bảo vệ dự tr ữ từ xa cho tất cả các sự cố trên đườ ng dây k ế cận thường đượ c cung

cấ p bở i bảo vệ cấ p III có thờ i gian trì hoãn lớn hơn để phân biệt vớ i bảo vệ vùng II cộng

vớ i thờ i gian cắt của máy cắt. Vùng III có tầm chỉnh định phải ít nhất bằng 1,2 lần tổng

tr ở đườ ng dây bảo vệ và tổng tr ở đườ ng dây k ế tiế p dài nhất. Bảo vệ dự tr ữ từ xa cấ p IIIđôi khi có một vùng bảo vệ ngượ c nhỏ (thườ ng khoảng 20% phần đường dây đượ c bảo

vệ) thêm vào vớ i phần chỉnh định thuận của nó (đặc tính offset). Vùng bảo vệ dự tr ữ tại

chỗ này đượ c cung cấ p vớ i thời gian trì hoãn để bảo vệ những sự cố thanh cái và những

sự cố ba pha gần thanh cái khi các bảo vệ khác không tác động đượ c.



B. PHẦN ÁP DỤNG:

Hình B.1: Sơ đồ phương thứ c bảo v ệ máy bi ến áp 110kV.

1.

Tên gọi các chức năng bảo vệ được dùng trong sơ đồ:

2. Từ ng chức năng bảo vệ phát hiện đượ c các dạng sự cố: (N(1); N(2); N(3); N(1,1);

báo chạm đất 1 pha)

Ta có bảng sau:



STT Chứ cnăng

Tên gọi

Dạng sự cố có thể phát hiện đượ cN(3) N(2) N(1) N(1,1) Chạm đất

1 pha(lướ itrung

tính cáchđiện)

1 50 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh x2 51 Bảo vệ quá dòng có thờ i gian x x x x3 49 Bảo vệ bằng role nhiệt x x x x4 50BF Bảo vệ chống hiện tượ ng máy cắt

hỏngx x x x

5 50N Bảo vệ quá dòng thứ tự không cắtnhanh đặt cho phía nguồn 110kV

x x

6 51N Bảo vệ quá dòng thứ tự không cóthời gian đặt cho phía có trung tínhnối đất

x x

7 87N Bảo vệ so lệch thứ tự không - ápdụng vớ i cuộn nối đất

x x

8 87 Bảo vệ so lệch (bảo vệ chính) x x x x9 51 Bảo vệ quá dòng có thờ i gian x x x x

10 50BF Bảo vệ chống hiện tượ ng máy cắthỏng

x x x x

11 51N Bảo vệ quá dòng thứ tự không cóthời gian đặt cho phía có trung tínhnối đất

x x

12 51 Bảo vệ quá dòng có thờ i gian x x x x13 50BF Bảo vệ chống hiện tượ ng máy cắt

hỏngx x x x

14 59N Bảo vệ quá điện áp thứ tự không x

15 ϴ˚ Bảo vệ theo nhiệt độ máy biến áp x x x x

16 63 Bảo vệ bằng role khí

Bảo vệ bằng role khí 63: dựa vào lượ ng khí bốc hơi qua rơ le để phát hiện sự cố.

Thườ ng thì sự cố vớ i MF nếu là ngắn mạch sẽ đượ c role bảo vệ loại tr ừ r ất nhanh cho nên

không k ị p bốc hơi ra để bảo vệ bằng role khí 63 tác động. Bảo vệ bằng role khí 63 cài 2



mức là mức thấp để cảnh báo quá tải khi làm việc lâu, và mức 2 là có chạm chậ p bên

trong MBA sinh khí lớ n nó sẽ gửi tín hiệu cắt MBA.

3. (STT 12: X = 1, Y=2) Khi xảy ra sự cố loại ngắn mạch 2 pha N(2) tại điểm N3

thì các chức năng bảo vệ nào làm việc?

Ngắn mạch 2 pha tại điểm N3 là ngắn mạch trong vùng của bảo vệ so lệch nên

chắc chắn chức năng bảo vệ so lệch 87 (số 8) sẽ tác động. Tuy nhiên đây là ngắn mạch

không chạm đất nên bảo vệ so lệch thứ tự không 87N (số 7) sẽ không nhìn ra sự cố và

không tác động. Chức năng bảo vệ quá dòng có thờ i gian 51 (số 2) cũng sẽ nhìn ra dòng

ngắn mạch và khởi động, tuy nhiên thời gian tác động của bảo vệ quá dòng có thờ i gian51 đặt tr ễ (thườ ng là >1s) nên sẽ làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ so lệch 87 (số 8) tác

động vớ i thờ i gian xấ p xỉ 0s.

4.

Trong trườ ng hợ p các chức năng bảo vệ đó không tác động (bị hư hỏng) thì

chức năng bảo vệ dự phòng nào tác động?

Nếu bảo vệ so lệch 87 (số 8) mà bị hỏng thì bảo vệ quá dòng có thờ i gian 51 (số 2)là bảo vệ quá dòng phía 110kV sẽ tác động.

Documents

Tiểu Luận Môn Học Role