Giáo trình

Giáo trình Bảo vệ các phần tử chính trong hệ thống điện

Science and Technology

Tính toán bảo vệ thanh góp

Tác giả: unknown

TÍNH TOÁN BẢO VỆ SO LỆCH DÒNG ĐIỆN CHO CÁC THANH GÓP CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Việc tính toán bảo vệ so lệch dòng điện cho các thanh góp trình bày dưới đây áp dụng cho trường hợp dùng máy biến dòng có cùng hệ số biến đổi.

Máy biến dòng dùng cho bảo vệ thanh góp phải thoả mãn đường cong sai số 10%. Việc thử lại theo điều kiện này cần tiến hành cho máy biến dòng của phần tử nào mà khi ngắn mạch ngoài có dòng điện ngắn mạch lớn nhất chạy qua.

Dòng khởi động của bảo vệ chọn theo hai điều kiện:

Điều kiện 1: Theo dòng không cân bằng cực đại khi ngắn mạch ngoài:

IKat.Ikcbtt size 12{I rSub { size 8{"kđ"} } >= K rSub { size 8{"at"} } "." I rSub { size 8{"kcbtt"} } } {} (3-9)

Trong đó:

  • Kat: hệ số an toàn xét đến sai số của rơle và độ dự trữ cần thiết có thể lấy Kat = 1,5. Dòng điện không cân bằng được tính toán như sau:

Ikcbtt=Kđn.Kkck.fi.INngmax size 12{I rSub { size 8{"kcbtt"} } =K rSub { size 8{"đn"} } "." K rSub { size 8{"kck"} } "." f rSub { size 8{i} } "." I rSub { size 8{"Nngmax"} } } {} (3-10)

  • Kkck: hệ số kể đến ảnh hưởng của thanh phần không chu kỳ trong dòng điện ngắn mạch. Khi dùng rơle có biến dòng bão hoà trung gian (PHT - 562, PHT - 564) thì lấy Kkck= 1.
  • fi: là sai số tương đối lớn nhất cho phép của biến dòng lấy bằng 1.
  • INngmax: thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch lớn nhất có thể, đi qua biến dòng của phần tử tính toán khi có ngắn mạch ngoài.

Điều kiện 2: Theo dòng phụ tải cực đại khi đứt mạch thứ máy biến dòng:

IKat.Iptmax size 12{I rSub { size 8{"kđ"} } >= K rSub { size 8{"at"} } "." I rSub { size 8{"ptmax"} } } {} (3-11)

thường chọn Kat = 1,2.

Khi tỷ số biến dòng của các sơ đồ bảo vệ chọn như nhau thì Iptmax là dòng điện đi qua phần tử mang tải lớn nhất với giả thiết là mạch thứ cấp của máy biến dòng bị đứt.

Trong hai điều kiện trên, điều kiện nào cho dòng điện khởi động khởi động lớn hơn thì chọn làm dòng khởi động tính toán.

Khi dùng hệ thống hai thanh góp thì dòng điện khởi động của bộ phận khởi động chung chọn theo biểu thức (3-9) và (3-11). Dòng khởi động của bộ chọn lọc chọn theo điều kiện dòng không cân bằng lớn nhất khi ngắn mạch ngoài (dòng chạy qua máy cắt nối khi ngắn mạch trên thanh góp bên cạnh). Trong thực tế có thể chọn dòng khởi động của bộ phận chọn lọc bằng dòng khởi động của bộ phận khởi động chung.

Dòng khởi động của rơle kiểm tra mạch thứ máy biến dòng được chọn theo dòng không cân bằng ở chế độ làm việc khi phụ tải cực đại:

IkđK ≥ Kat . Kđn . fi . Iptmax (3-12)

Nếu bảo vệ thực hiện theo sơ đồ nối vào dòng điện pha thì độ nhạy có thể được kiểm tra theo biểu thức sau:

Kn=INminI2 size 12{K rSub { size 8{n} } = { {I rSub { size 8{"Nmin"} } } over {I rSub { size 8{"kđ"} } } } >= 2} {} (3-13)

với INmin là thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua bảo vệ khi ngắn mạch trên thanh góp.

Độ nhạy của bảo vệ chống đứt mạch thứ được kiểm tra theo điều kiện phụ tải cực tiểu.

Ipt min ≥ IkđK (3-14)

BẢO VỆ SO LỆCH KHÔNG TOÀN PHẦN CHO THANH GÓP CẤP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT.

Sơ đồ bảo vệ hình 3.23, bảo vệ có hai cấp thời gian: cấp I là bảo vệ dòng điện cắt nhanh không thời gian, cấp hai là bảo vệ dòng điện cực đại có thời gian.

Bảo vệ cấp I:

Bảo vệ cắt nhanh tác động khi ngắn mạch xảy ra trên thanh góp và các đoạn nối các phần tử với thanh góp.

Dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh chọn theo dòng ngắn mạch sau kháng điện đường dây hoặc biến áp tự dùng có tính đến việc tăng dòng phụ tải của phân đoạn được bảo vệ do một phân đoạn nào đó bên cạnh nghỉ làm việc, hay do thiết bị TĐD tự động chuyển một phần phụ tải của phân đoạn khác sang.

II=Kat[ INmax+Kpt(Ipt+Ipt')] size 12{I rSub { size 8{"kđ"} } rSup { size 8{I} } =K rSub { size 8{"at"} } \[ " I" rSub { size 8{"Nmax"} } +K rSub { size 8{"pt"} } \( I rSub { size 8{"pt"} } +I rSub { size 8{"pt"} } rSup { size 8{'} } \) \] } {} (3-15)

Trong đó:

  • Kat = 1,2 : hệ số an toàn.
  • INmax: dòng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch sau kháng điện đường dây hoặc MBA tự dùng.
  • Ipt size 12{I rSub { size 8{"pt"} } } {}:dòng phụ tải tổng của phân đoạn được bảo vệ.
  • Ipt' size 12{I rSub { size 8{"pt"} } rSup { size 8{'} } } {}: dòng điện phụ tải tăng thêm của phân đoạn được bảo vệ do phân đoạn khác nghỉ làm việc hoặc TĐD chuyển một phần phụ tải của phân đoạn khác sang.
  • Kpt: hệ số tính đến khả năng tăng dòng phụ tải trên thanh góp khi ngắn mạch sau kháng điện đường dây hay MBA tự dùng.

Độ nhạy của bảo vệ cấp I được xác định bằng hệ số nhạy khi có ngắn mạch trên thanh góp được bảo vệ:

Kn=IN min(2)II1,5 size 12{K rSub { size 8{n} } = { {I rSub { size 8{"N min"} } rSup { size 8{ \( 2 \) } } } over {I rSub { size 8{"kđ"} } rSup { size 8{I} } } } >= 1,5} {} (3-16)

  • IN min(2) size 12{I rSub { size 8{"N min"} } rSup { size 8{ \( 2 \) } } } {}: dòng ngắn mạch trực tiếp hai pha trên thanh góp trong chế độ phụ tải cực tiểu.

Bảo vệ cấp II:

Bảo vệ cấp II làm nhiệm vụ dự trữ cho bảo vệ cấp I và bảo vệ của các phần tử nối với thanh góp khi bảo vệ chính của các phần tử này không tác động.

Dòng điện khởi động của bảo vệ cấp II chọn theo 2 điều kiện:

Điều kiện 1: Bảo vệ phải trở về sau khi cắt ngắn mạch sau kháng điện đường dây nối vào phân đoạn bảo vệ, có tính đến trường hợp phụ tải phân đoạn được bảo vệ tăng lên khi một phân đoạn nào đó nghỉ việc.

IKĐBII=Kat.KptKtv(Ipt+Ipt') size 12{I rSub { size 8{"KĐB"} } rSup { size 8{"II"} } = { {K rSub { size 8{"at"} } "." K rSub { size 8{"pt"} } } over {K rSub { size 8{"tv"} } } } \( I rSub { size 8{"pt"} } +I rSub { size 8{"pt"} } rSup { size 8{'} } \) } {} (3-17)

Điều kiện 2: Bảo vệ không được tác động trong trường hợp thiết bị TĐD đã tự động chuyển phụ tải của phân đoạn bị sự cố sang phân đoạn được bảo vệ.

IKĐBII=Kat(Ipt+KmmIpt') size 12{I rSub { size 8{"KĐB"} } rSup { size 8{"II"} } =K rSub { size 8{"at"} } \( I rSub { size 8{"pt"} } +K rSub { size 8{"mm"} } I rSub { size 8{"pt"} } rSup { size 8{'} } \) } {} (3-18)

Trong đó :

  • Ktv: hệ số trở về lấy bằng 0,85.
  • Kmm: hệ số tự mở máy của động cơ, lấy bằng (1,2 -1,3).
  • Kpt: hệ số phụ tải lấy bằng (1,2 -1,3).

Dòng điện khởi động của bảo vệ được chọn theo giá trị dòng điện tính toán lớn nhất từ hai điều kiện trên.

Độ nhạy của bảo vệ cấp II được xác định bằng hệ số độ nhạy khi ngắn mạch hai pha trực tiếp sau kháng điện đường dây.

Kn=IN min(2)III size 12{K rSub { size 8{n} } = { {I rSub { size 8{"N min"} } rSup { size 8{ \( 2 \) } } } over {I rSub { size 8{"kđ"} } rSup { size 8{"II"} } } } } {} (3-19)

Khi bảo vệ chỉ làm nhiệm vụ dự trữ thì yêu cầu độ nhạy Kn ≥ 1,2. Trong trường hợp máy cắt đặt sau kháng điện đường dây và làm nhiệm vụ bảo vệ chính yêu cầu độ nhạy của bảo vệ Kn ≥ 1,5.

BẢO VỆ SO LỆCH KHÔNG HOÀN TOÀN THANH GÓP ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT, DÙNG BẢO VỆ CẮT NHANH PHỐI HỢP GIỮA DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP

Bảo vệ cấp I là bảo vệ cắt nhanh phối hợp giữa dòng và áp, còn bảo vệ cấp II là bảo vệ quá dòng cực đại.

Bảo vệ thanh góp điện áp máy phát (Hình 3.24)

  • Bảo vệ cấp I:

Dòng khởi động của bảo vệ cấp I được xác định theo điều kiện đảm bảo độ nhạy khi ngắn mạch trực tiếp giữa hai pha của thanh góp được bảo vệ trong chế độ làm việc với phụ tải cực tiểu.

IKĐB=INmin(2)KnI size 12{I rSub { size 8{"KĐB"} } = { {I rSub { size 8{"Nmin"} } rSup { size 8{ \( 2 \) } } } over {K rSub { size 8{"nI"} } } } } {} (3-20)

Trong đó:

  • INmin(2) size 12{I rSub { size 8{"Nmin"} } rSup { size 8{ \( 2 \) } } } {}: dòng ngắn mạch khi ngắn mạch trực tiếp giữa 2 pha thanh góp trong chế độ phụ tải cực tiểu.
  • KnI: hệ số nhạy của bảo vệ cấp I, KnI = 1,5.

Để ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm khi đứt mạch bảo vệ điện áp, dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh trong trường hợp này chọn lớn hơn dòng phụ tải lâu dài cho phép của phân ñoán (Ipt+Ipt') size 12{ \( I rSub { size 8{"pt"} } +I rSub { size 8{"pt"} } rSup { size 8{'} } \) } {}.

  • pt: dòng phụ tải chính của phân đoạn được bảo vệ.
  • Ipt' size 12{I rSub { size 8{"pt"} } rSup { size 8{'} } } {}: dòng phụ tải tăng thêm của phân đoạn khi TĐD chuyển phụ tải của phân đoạn khác sang.

Điện áp khởi động của rơle áp chọn theo áp cực tiểu ở thanh góp khi ngắn mạch sau kháng điện đường dây mà dòng qua bảo vệ bằng dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh.

UKĐB=3.IKĐB.xKat size 12{U rSub { size 8{"KĐB"} } = { { sqrt {3} "." I rSub { size 8{"KĐB"} } "." x rSub { size 8{"kđ"} } } over {K rSub { size 8{"at"} } } } } {} (3-21)

Trong đó:

  • IKĐB: dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh.
  • xkđ: điện kháng của kháng điện đường dây.
  • Kat: hệ số an toàn lấy bằng 1,3.

Ngoài ra theo điều kiện ổn định nhiệt khi dùng loại rơle PH -520 (của Liên Xô) và điều kiện chỉnh định theo điện áp ở chế độ làm việc mang tải, điện áp khởi động của bảo vệ còn phải thoả mãn điều kiện sau:

0,2UđmU0,7Uđm size 12{"0,2U" rSub { size 8{"đm"} } <= U rSub { size 8{"kđ"} } <= "0,7U" rSub { size 8{"đm"} } } {} (3-22)

với: Uđmlà điện áp định mức của thanh góp.

Nếu UKĐB size 12{ <= {}} {} 0,2Uđm thì không dùng được rơle loại PH -520. Còn nếu UKÂB0,7Uâm size 12{U rSub { size 8{"KÂB"} } >= "0,7U" rSub { size 8{"âm"} } } {} thì phải lấy bằng 0,7Uđm và dòng khởi động bảo vệ cắt nhanh cần phải giảm bớt theo biểu thức (3-21).

Độ nhạy của rơle điện áp được xác định bằng hệ số nhạy khi có ngắn mạch qua điện trở quá độ Rqđ.

KnU=UKĐBUR2 size 12{K rSub { size 8{"nU"} } = { {U rSub { size 8{"KĐB"} } } over {U rSub { size 8{R} } } } >= 2} {} (3-23)

với UR là điện áp lớn nhất có thể có trên điện trở quá độ khi ngắn mạch trên thanh góp, điện áp này có thể xác định như sau:

UR=1,05.l size 12{U"" lSub { size 8{R} } ="1,05" "." l} {} (3-24)

với l là chiều dài hồ quang tính bằng m. Khi mới xuất hiện hồ quang độ dài này bằng khoảng cách giữa các phần dẫn điện.

* Bảo vệ cấp II:

Dòng khởi động và độ nhạy của bảo vệ cấp II tính tương tự như bảo vệ cấp II ở mục 2 của phần II.

SƠ ĐỒ BẢO VỆ HỆ THỐNG HAI THANH GÓP TIÊU BIỂU.

Hình 3.25 Sơ đồ bảo vệ hệ thống hai thanh góp
Mục lục
Đánh giá:
0 dựa trên 0 đánh giá
Nội dung cùng tác giả
 
Nội dung tương tự