Bài giảng Cung cấp điện

CUNG CẤP ĐIỆN 2 GV: Nguyễn Quang Thuấn Nội dung môn học Tài liệu tham khảo 1. TS. Ngô Hồng Quang Thiết kế cấp điện, NXBKHKT- 2006 2. TS. Ngô Hồng Quang Lựa chọn các phần tử thiết bị từ 0,4-500kV, NXBKHKT- 2005 3. TS. Trần Quang Khánh Hệ thống cung cấp điện, NXKHKT HN 2005 4. GS. Nguyễn Công Hiền Hệ thống cung cấp điện, NXKHKT HN 2004 Chương 7. LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ, THIẾT BỊ TRONG HTCCĐ 7.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1. Đặt vấn đề Trong quá trình làm việc, các phần tử, thiết bị có thể phải chịu 3 chế độ làm việc: Bình thường: Uđm, Iđm Quá tải: > Uđm, Iđm Sự cố (NM): >> Iđm → Phải cắt phần tử, thiết bị bị sự cố ra khỏi nguồn càng nhanh càng tốt. Tuy nhiên phải có thời gian → PT, TB phải chịu đựng được trong thời gian tồn tại sự cố này. Bởi vậy các PT, TB đưa vào làm việc cần phải được lựa chọn thảo mãn đồng thời 3 điều kiện trên. 2. Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB: a. Điều kiện để PT, TB đảm bảo làm việc bt và qt: Đối với đd lv //: Ilvmax = 2Ibt= 2Icp (tức là tính khi 1 đd bị đứt); Đối với mạch MBA: Ilvmax = kqtmaxIbt=kqtmaxIđmBA(thg kqtmax= 1,4 ); Đối với mạch MPĐ: Ilvmax = kqtmaxIbt= 1,05Iđm 2. Điều kiện chung lựa chọn các PT, TB: b. Điều kiện để PT, TB đảm bảo chịu đựng được ở chế độ sự cố: Dòng điện NM lớn → sinh ra lực điện và nhiệt lớn có thể phá hỏng và đốt cháy phẫn dẫn/cách điện của PT, TBĐ. Do đó cần kiểm tra theo 2 điều kiện: Điều kiện ổn định động: Iđ.đm ≥ ixk (2) Điều kiện ổn định nhiệt: (Với tqd = tN) Lưu ý: Đối với các PT, TB hạ áp (U ≤1000V) không cần kiểm tra ổn định động Đối với PT, TB có Iđm ≥ 1000A, không cần kiểm tra ổn định nhiệt Đối với dây dẫn và thanh dẫn, điều kiện ổn định nhiệt kiểm tra theo tiết diện tối thiểu: 7.2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP 1. Lựa chọn MCĐ 7.2. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP 2. Lựa chọn MC phụ tải 3. Lựa chọn DCL 4. Lựa chọn CC cao áp 7.3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP Lựa chọn MBA điện lực Đối với TBA có 1 máy: khcSđmB  Stt Đối với TBA có 2 máy: khckqtmaxSđmB  Stt Ví dụ: Hà nội nhiệt độ trung bình 240C; Mátcơva nhiệt độ trung bình 50C; Thì: - nhiệt độ môi trường sử dụng và nhiệt độ chế tạo (0C) Hệ số hiệu chỉnh giữa mt chế tạo và sử dụng (chỉ sử dụng khc nếu MBA ngoại nhập) Trong đó: SđmB - công suất đm của MBA, (nhà chế tạo cho); Stt - công suất tính toán (công suất lớn nhất của phụ tải). kqtmax - hệ số quá tải lớn nhất của MBA, kqtmax = 1,4 (quá tải không quá 5 ngày 5 đêm, mỗi ngày không quá 6 giờ). 7.3. LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2. Lựa chọn MBA đo lường a. Máy biến dòng điện (BI) 2. Lựa chọn MBA đo lường b. Máy biến điện áp (BU) - sai số tiêu chuẩn. 7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP motor control Lưới điện hạ áp Cách ly Đóng cắt Bảo vệ ngắn mạch Bảo vệ quá tải Điều khiển công suất Cách ly Đóng cắt Bảo vệ ngắn mạch Điện-cơ Điện tử motor starter Switch (cầu dao) Cầu dao tải Công- tắctơ Rơ le nhiệt Áptômát kiểu từ điện Áptômát kiểu từ nhiệt Thiết bị tích hợp Cách ly Đóng cắt Ngắn mạch Quá tải Điều khiển 7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP Các khí cụ ở mạng điện hạ áp như áptômát, côngtắctơ, cầu dao, cầu chì,....được lựa chọn theo điều kiện điện áp và dòng điện, kiểu loại và hoàn cảnh làm việc không cần kiểm tra điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt do dòng ngắn mạch. Riêng chọn áptômát và cầu chì cần lưu ý: Đối với ATM: Phải kiểm tra khả năng cắt dòng điện ngắn mạch và chỉnh định để cắt dòng điện quá tải; Đối với CC: Phải phân biệt dùng cho mạng điện sinh hoạt, chiếu sáng hay dùng trong mạng công nghiệp mà chọn cho đúng. Sau đây, sẽ nêu cách chọn các thiết bị này. 7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 1. Chọn ATM: Quá tải: chỉnh định 7.4. LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 2. Chọn cầu chì: a. Đối với CC dùng cho mạng điện chiếu sáng: 2. Chọn cầu chì: b. Đối với CC dùng cho mạng điện công nghiệp: Trong ®ã: kt - hÖ sè tải cña ®éng c¬, nÕu kh«ng biÕt lÊy kt = 1; I®m.®C- dßng ®iÖn ®Þnh møc cña ®éng c¬, I®m.®C = U®m- ®iÖn ¸p d©y ®Þnh møc, U®m = 380V; Cos®m - hÖ sè c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®.c¬, th­êng Cos®m = 0,8;  - hiÖu suÊt cña ®c¬, th­êng  = 0.8-0,95 (cã thÓ lÊy  = 1); Kmm - hÖ sè më m¸y ®.c¬ (nhµ chÕ t¹o cho), th­êng Kmm = 5; 6; 7;  - hÖ sè phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn khëi ®éng cña ®.c¬, lÊy nh­ sau: Víi ®.c¬ më m¸y nhÑ (hoÆc kh«ng tải) nh­ m¸y b¬m, m¸y c¾t gät kim lo¹i  = 2,5; Víi ®éng c¬ më m¸y nÆng (cã tải) nh­ cÇn cÈu, cÇn trôc, m¸y n©ng  =1,6; Nếu BV cho 1 động cơ: b. Đối với CC dùng cho mạng điện công nghiệp: Nếu BV cho nhiều động cơ: 7.5. CHỌN TIẾT DIỆN DÂY DẪN VÀ CÁP 1. Chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện kinh tế PP này chỉ dùng chọn tiết diện dd của các mạng điện cao áp. Điều kiện chọn tiết diện: Kiểm tra: Tổn thất điện áp: Phát nóng: Isc ≤ Icp Ngoài ra, đối với cáp bắt buộc phải kiểm tra thêm điều kiện ổn định nhiệt: α - hệ số nhiệt độ, αcu = 6 và αAl = 11; tqđ = (0,5-1)s 2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép PP này dùng để chọn tiết diện dd ở mạng điện hạ áp và mạng điện địa phương (U ≤ 35kV) chiều dài lớn. Xuất phát từ công thức tính tổn thất điện áp: Nhận thấy, r0 và x0 đều phụ thuộc vào tiết diện F, do đó ta có thể chọn tiết diện bằng cách chọn điện kháng x0 (vì x0 = 0,35÷0,45Ω/km - không thay đổi nhiều). Các bước chọn tiết điện dd theo phương pháp này làm như sau: B1. Chọn sơ bộ x0 Đối với dây hạ áp: Chọn x0 = 0,35Ω/km Đối với dây TA áp: Chọn x0 = 0,38Ω/km (với 10÷22kV); x0 = 0,4Ω/km (với 35kV) B2. Từ x0 đã chọn, xác định được: 2. Chọn tiết diện dd theo tổn thất điện áp cho phép B3. Từ ∆Ucp xác định được ∆UR: ∆UR = ∆Ucp - ∆UX B4. Xác định tiết diện dây dẫn cần chọn: Từ F tính được, tra bảng phụ lục để chọn dây dẫn có tiết diện gần nhất B5. Kiểm tra dây dẫn đã chọn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: Nếu điều kiện được thỏa mãn thì dây dẫn chọn đạt yêu cầu; Trường hợp không thảo mãn, chọn dây dẫn có tiết diện lớn hơn 1 cấp, rồi kiểm tra lại theo điều kiện trên. - điện dẫn suất, ví dụ: PP nµy dïng ®Ó chän tiÕt diÖn d©y dÉn l­íi h¹ ¸p c«ng nghiÖp vµ sinh ho¹t ®« thÞ. Tr×nh tù c¸c b­íc chän tiÕt diÖn theo ph­¬ng ph¸p nµy nh­ sau: - B­íc 1: X¸c ®Þnh dßng ®iÖn tÝnh to¸n mµ ®­êng d©y ph¶i t¶i Itt; - B­íc 2: Lùa chän lo¹i d©y, tiÕt diÖn d©y theo biÓu thøc: k1k2Icp  Itt Trong ®ã: k1- hÖ sè hiÖu chØnh nhiÖt ®é, øng víi m«i tr­êng ®Æt d©y, c¸p; k2- hÖ sè hiÖu chØnh nhiÖt ®é, kÓ ®Õn sè l­îng d©y hoÆc c¸p ®i chung mét r·nh; k1 vµ k2 tra trong phô lôc. Icp- dßng ®iÖn l©u dµi cho phÐp øng víi tiÕt diÖn d©y hoÆc c¸p ®Þnh chän (tra b¶ng) 3. Chän tiÕt diÖn d©y dÉn theo dßng ph¸t nãng cho phÐp 3. Chän tiÕt diÖn d©y dÉn theo dßng ph¸t nãng cho phÐp - B­íc 3: KiÓm tra l¹i: * Theo ®iÒu kiÖn kÕt hîp víi thiÕt bÞ b¶o vÖ: + NÕu b¶o vÖ b»ng cÇu ch×: (§èi víi m¹ch ®énh lùc  = 3; cßn m¹ch ¸nh s¸ng sinh ho¹t  = 0,3) + NÕu b¶o vÖ b»ng ATM: Ikddt - dßng ®iÖn khëi ®éng ®iÖn tõ cña ATM (dßng chØnh ®Þnh c¾t ng¾n m¹ch) Ikdnh - dßng ®iÖn khëi ®éng nhiÖt cña ATM (dßng chØnh ®Þnh c¾t qu¸ t¶i cña r¬ le nhiÖt) * Theo ®iÒu kiÖn æn ®Þnh nhiÖt dßng ng¾n m¹ch: 3. Chän tiÕt diÖn d©y dÉn theo dßng ph¸t nãng cho phÐp Trong ®ã: -hÖ sè phô thuéc vËt liÖu lµm dd, cu = 6; Al = 11 tq® = tN = (0,5-1)s * Theo ®iÒu kiÖn tæn thÊt ®iÖn ¸p: Umax  Ucp = 5%U®m 7.6. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI) Trong đó: k1 – hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào việc đặt thanh dẫn. + Đặt đứng: k1 = 1; + Đặt nằm ngang: k1 = 0,95. k2 – Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường (tra trong sổ tay KTĐ khi nhiệt độ môi trường khác với nhiệt độ TC).  - hệ số phụ thuộc vật liệu làm thanh dẫn: Cu = 6; Al = 11. cp - ứng suất cho phép của vật liệu làm thanh dẫn (cp.Cu= 1400 kG/cm2; cp Al= 700 kG/cm2; cp Fe= 1600 kG/cm2). 7.6. CHỌN TIẾT DIỆN THANH DẪN (THANH CÁI) tt - ứng suất tính toán (kG/cm2): suất hiện khi có lực điện động của dòng NM: , M - mô men uốn tính toán, + Khi thanh dẫn có từ 3 nhịp trở lên: + Khi thanh dẫn có 2 nhịp: ixk- dòng điện ngắn mạch xung kích 3 pha, kA l - khoảng cách giữa các sứ trong một pha (chiều dài một nhịp thanh cái), cm; a - khoảng cách giữa các pha, cm; W - mô men chống uốn của TC, cm3 tính được dựa vào hình dáng thanh góp: W - mô men chống uốn của thanh dẫn, cm3 tính được dựa vào hình dáng thanh góp: 7.7. CHỌN SỨ ĐỠ THANH DẪN Fcp - Lực cho phép tác động lên đầu sứ, (kG): (Fcp = 0,6Fph, Fph-lực phá hỏng sứ, nhà chế tạo cho) k – hệ số hiệu chỉnh: H - chiều cao sứ; H’ - chiều cao từ chân sứ đến tâm tiết diện thanh dẫn Chương 8. BẢO VỆ RƠLE VÀ TĐH HTCCĐ 8.1. KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA 1. Khái niệm Rơle là phần tử chính trong hệ thống thiết bị bảo vệ. Thuật ngữ rơle được phiên âm từ tiếng nước ngoài: RELAIS-Pháp, RELAY-Anh, PEE-Nga ... với nghĩa ban đầu là phần tử làm nhiệm vụ tự động đóng cắt mạch điện. Ngày nay khái niệm rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện gọi là BVRL 2. Mục đích, ý nghĩa Về mặt kỹ thuật: BVRL là thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và cách ly các phần tử bị sự cố hoặc hoạt động bất thường ra khỏi HT. Về mặt kinh tế: BVRL là thiết bị tự động hoá được dùng trong HTĐ với mục đích phòng ngừa, ngăn chặn các thiệt hại kinh tế có thể xảy ra cho chủ đầu tư khi xảy ra sự cố. 8.2. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI BVRL Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng kể trên, thiết bị bảo vệ rơle phải thoả mãn được các yêu cầu cơ bản: tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh và kinh tế. 1. Tin cậy (Reliability): Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ rơle làm việc đúng, chắc chắn khi xảy ra sự cố trong phạm vi đã được xác định. 2. Chọn lọc (selectivity): là khả năng của bảo vệ rơle có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống. 3. Tác động nhanh: Bảo vệ rơle cần phải cách ly phần tử bị sự cố càng nhanh càng tốt. Tuy nhiên cần kết hợp với yêu cầu chọn lọc. 4. Độ nhạy (sensitivity): Phản ánh khả năng phản ứng của bảo vệ với mọi mức độ sự cố. Độ nhạy được biểu thị bằng tỷ số đại lượng tác động tối thiểu với đại lượng đặt. Ví dụ: đối với BV quá dòng: Quy định cụ thể với các loại bảo vệ: - Bảo vệ chính: knh = 1,52 - Bảo vệ dự phòng: knh= 1,21,5. 8.2. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI BVRL 5. Kinh tế: - Đối với mạng cao áp và siêu cao áp (U  110 kV): Chi phí để mua sắm và lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình, mặt khác yêu cầu phải được bảo vệ rất chắc chắn, vì vậy giá cả thiết bị bảo vệ không phải là yếu tố quyết định trong lựa chọn chủng loại hoặc nhà phân phối thiết bị mà 4 yêu cầu kỹ thuật kể trên đóng vai trò quyết định. - Đối với mạng trung áp và hạ áp (U (51) Là loại BVQD đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chỉnh định thời gian tác động a. Dòng khởi động IKĐ (pick-up current): IKĐR được xác định như sau: IKĐ được chọn theo các điều kiện sau: Trong đó: - Kat: hệ số an toàn, tính đến khả năng tác động thiếu chính xác của BV. Thường lấy: Kat  1,1 đối với rơle tĩnh và rơle số Kat  1,2 đối với rơle điện cơ Km= 2-4: hệ số mở máy của các phụ tải ĐC có dòng điện chạy qua chỗ đặt BV : hệ số trở về (với ITV = Kat.Km.Ilvmax), KTV  1 với RL tĩnh và RL số KTV = 0,85  0,9 đối với RL điện cơ. - Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất có thể chạy qua bảo vệ 2. BVQD có thời gian I> (51) → Đồ thị đặc trưng chọn dòng khởi động của BV quá dòng có thời gian: b. Độ nhạy (sensitivity): Được đánh giá bởi knh: Quy định: - Bảo vệ chính: knh = 1,52 - Bảo vệ dự phòng: knh= 1,21,5. 2. BVQD có thời gian I> (51) c. Đặc tính thời gian: Đặc tính độc lập Đặc tính phụ thuộc c. Đặc tính thời gian của BV 51: Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng trong mạng điện hình tia (a), cho đặc tuyến độc lập (b) và đặc tuyến phụ thuộc (c) L (km) Thường t = 0,25  0,6 sec c. Đặc tính thời gian của BV 51: t = tMC (n-1) + st.t(n-1) + tqt + tdt tMC (n-1): thời gian tác động của MC ở BV trước đó st: tổng giá trị sai số về thời giancủa BV trước đó và bản thân BV đang xét; (RL điện từ st = 0,1s; RL số 0,03  0,05s) t(n-1): thời gian tác động của bảo vệ trước đó tqt: sai số do quán tính, thường tqt = 0,03  0,1s tdt: thời gian dự trữ, tdt = 0,06  0,2s Vì vậy, trong chỉnh định RL thường lấy: t = 0,25  0,6 sec d. Ưu nhược điểm và phạm vi áp dụng của BV51 Ưu điểm: Chế tạo, lắp đạt và thực hiện BV đơn giản, giá thành rẻ Nhược: Thực hiện đảm bảo tính chọn lọc theo nguyên tắc chọn thời gian tăng dần từng cấp t (cấp chọn lọc về thời gian), càng phía gần nguồn tời gian tác động càng lớn do đó khó đảm bảo được tính tác động nhanh. Phạm vi áp dụng: Dùng làm BV chính trong các mạng điện có một nguồn cấp đến 35kV (mạng cung cấp). Đối với mạng điện áp cao hơn chỉ được dùng làm BV dự phòng. 3. BVQD cắt nhanh I>> (50) Là loại BVQD đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng khởi động lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi hư hỏng ở ngoài phần tử được bảo vệ. a. Dòng khởi động IKĐ (pick-up current): IKĐ được xác định như sau: IKĐ = Kat.INng max 3. BVQD cắt nhanh I>> (50) b. Độ nhạy (sensitivity): c. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của BV50 Ưu điểm: Chế tạo, lắp đạt và thực hiện BV đơn giản, giá thành rẻ làm việc tức thời (hoặc trễ rất nhỏ cỡ 0,1s) Nhược: Không bảo vệ được toàn bộ đối tượng, khi NM ở cuối phần tử, BVCN không tác động. Hơn nữa vùng BVCN LCNcó thể thay đổi nhiều khi NM hệ thống thay đổi Phạm vi áp dụng: Dùng để BV các mạng điện có một nguồn cấp đến 35kV (mạng cung cấp). Không đảm bảo được tính chọn lọc trong lưới điện phức tạp, có nhiều nguồn cấp. Bài tập ví dụ Ví dụ 1: Tính toán BVQD có thời gian cho đường dây 22kV? Biết Ilvmax = 357A; Km = 1,6; Kat = 1,2; dòng NM cuối đường dây IN = 1,32kA Bài giải - Căn cứ vào dòng điện Ilvmax = 357A, ta chọn BI có I1 = 400A còn I2 = 5A - Giả thiết BI được đấu với RL theo hình sao khuyết, nên ksđ = 1. Dùng RL số, nên chọn Kv = 1 Do đó: Chọn RLQD 51 có dòng 9A. Vậy cần chỉnh định dòng KĐ của BV: - KT Độ nhạy: Ví dụ 2: Tính toán BVQD có thời gian cho mạng điện 10kV trong 2 TH: a. Dùng RL số với đặc tính thời gian độc lập; b. Dùng RL số với đặc tính thời gian phụ thuộc. Biết: - Hệ số: Km = 1,6; Kat = 1,2; thời gian tác động của BV1 t1 = 0,4s - Dòng làm việc và dòng ngắn mạch trên các đoạn đường dây: - Giả thiết: tqt = tdt = tMC = 0,1s; st = 0,08s Bài giải Xác định dòng điện chạy trên các đoạn dây: Dòng qua BV1: Ilv1 = I1 = 83A; Dòng qua BV2: Ilv2 = I1+I’1 = 83+76= 159A Dòng qua BV3: Ilv3 = I3 = Ilv2+I’2= 159+167 = 326A Bài giải (tiếp) Căn cứ dòng làm việc chạy trên các đoạn dây, chọn các BI đấu sao khuyết: BI1: n1I = 100/1; BI2: n2I = 200/1; BI3: n3I = 400/1; ksđ = 1 1. Tính toán cho BV1: 8.7 BẢO VỆ SO LỆCH 87 (Differential protection) 1. Khái quát chung Để bảo vệ các phần tử quan trọng trong hệ thống điện, cần đảm bảo yêu cầu cắt nhanh. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh có thể đảm bảo được yêu cầu này, nhưng lại chỉ có thể bảo vệ được những vùng nhất định trong phạm vi được phân công bảo vệ do dòng điện NM có những giá trị khác nhau (Loại NM và vị trí NM). BVSL có thể khác phục được các điều kể trên: đảm bảo tác động trong vùng được phân công bảo vệ và không tác động khi có NM ngoài vùng. Theo nguyên lý làm việc, BVSL được chia thành 2 loại: BV so lệch dọc và so lệch ngang. Bảo vệ so lệch dọc chủ yếu dùng để bảo vệ các máy điện như: MBA; MPĐ và động cơ điện. Ngoài ra cũng được dùng để bảo vệ các đường dây có chiều dài ngắn và thanh cái. Bảo vệ so lệch ngang dùng bảo vệ các đường dây và các cuộn dây trong máy điện song song 2. Nguyên lý tác động a. Bảo vệ so lệch dọc Bảo vệ so lệch dọc là loại bảo vệ làm việc dựa trên nguyên tắc so sánh trực tiếp dòng điện (kể cả góc pha của dòng điện) ở hai đầu của phần tử được bảo vệ. Nếu sự so sánh này sai khác trị số định trước thì bảo vệ sẽ tác động cắt phần tử được phân công bảo vệ ra khỏi mạng điện. ~ A B Vùng bảo vệ N ~ N’ IT1 IT2 87 I BI1 BI2 MC1 MC2 IS1 IS2 2. Nguyên lý tác động b. Bảo vệ so lệch ngang BVSL ngang dựa vào việc so sánh dòng điện của 2 hay nhiều nhánh song song. Nếu sự sai khác vượt quá một giá trị định trước BV sẽ tác động cắt phần tử bị sự cố ra khỏi mạng. 3. Tính toán bảo vệ so lệch a. Dòng khởi động IKĐ: Để đảm bảo cho bảo vệ so lệch làm việc đúng khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ đã xác định, dòng khởi động của rơle cần phải chỉnh định trách khỏi trị số tính toán của dòng không cân bằng tính toán lớn nhất tương ứng với dòng ngắn mạch ngoài cực đại Ikcbttmax: IKĐ = ∆IKĐ = Kat.Ikcbttmax Trong đó: Ikcbttmax= fimax.Kđn.Kkck.INng max Với: fimax - sai số lớn nhất cho phép của BI, fimax= 10% Kđn - hệ số đồng nhất của các BI, thường Kđn= 0  1 Kđn = 0 khi các BI hoàn toàn giống nhau và dòng điện qua cuộn sơ cấp của chúng bằng nhau; Kđn = 1 khi các BI khác nhau nhiều nhất. Kkck- hệ số kể đến thành phần không chu kỳ của dòng điện ngắn mạch: Kkck = 1 đối với các BI có bão hoà từ nhanh; Kkck = 2 đối với các BI khác. INng max- thành phần chu kỳ của dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất. Chú ý: Riêng đối với MBA: Ngoài những yếu tố kể trên, Ikcb còn phụ thuộc vào sai số do điều chỉnh điện áp s∆U (thường s∆U = 10%) và sai số do sự chênh lệch 3. Tính toán bảo vệ so lệch INmin- dòng NM nhỏ nhất khi có ngắn mạch trực tiếp trong vùng bảo vệ b. Độ nhạy yêu cầu: giữa dòng thứ cấp ở hai phía MBA s2i. Để giảm bớt sự chênh lệch về pha của hai dòng điện này, sơ đồ nối các BI phải chọn đối ngược với các tổ đấu dây của MBA. Ví dụ: MBA có tổ đấu dây Y-∆, thì sơ đồ nối các BI phải chọn là ∆-Y. Do vậy dòng KCB được xác định như sau: Ikcbttmax = (Kkck.Kđn.fimax + s∆U + s2i)INng max Trong đó: s2i là sai số tương đối do sự chênh lệch các dòng điện thứ cấp của các BI. Xác định như sau: 8.8. BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH (21) 1. Nguyên lý tác động và phạm vi áp dụng Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ tác động dựa vào việc đo tổng trở trong phạm vi bảo vệ, nếu thấy tổng trở đo được nhỏ hơn hoặc bằng với tổng trở định trước nó sẽ tác động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi mạng điện. Vì thế bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ dùng rơle tổng trở. ZS ≤ ZKĐ → BV sẽ tác động Bảo vệ khoảng cách thường được dùng để bảo vệ lưới điện phức tạp nhiều nguồn cấp với hình dạng bất kỳ. Đặc biệt dùng tốt cho các đường dây tải điện. 2. Tính toán bảo vệ khoảng cách a. Đối với BVKC làm việc không thời gian: ZKĐ = K.ZD = (0,80,85).ZD K - hệ số kể đến ảnh hưởng của Rhq tại chỗ NM; sai số của BI, BU và các sai số ảnh hưởng khác, (lấy K= 0,80,85). ZD - tổng trở đường dây được bảo vệ Ví dụ: 2. Tính toán bảo vệ khoảng cách b. Đối với BVKC làm việc có thời gian: BVKC dùng để bảo vệ đường dây tải điện thường có nhiều vùng tác động và do đó để đảm bảo độ tin cậy và tính chọn lọc BVKC cũng có nhiều cấp thời gian bảo vệ khác nhau. Đặc tính thời gian của bảo vệ khoảng cách thường có dạng độc lập (dạng bậc thang) và việc chọn thời gian làm việc cho các bảo vệ ngược với đặc tính thời gian của BV 51. Độ chênh lệch về thời gian làm việc giữa các vùng (cấp) bảo vệ liền kề nhau ∆t = 0,3 0,5s. Vậy: Với BV1 có ZKĐ1 và thời gian làm việc t1 Với BV2 có ZKĐ2 và thời gian làm việc t2 = t1 + ∆t ……………… Việc chọn các đại lượng này như sau 2. Tính toán bảo vệ khoảng cách Ví dụ: Chọn ZKĐ và thời gian làm việc của 3 BV21 bảo vệ đường dây có sơ đồ như hình vẽ: 3. Độ nhạy bảo vệ khoảng cách Với: ZD là tổng trở đường dây cần bảo vệ; ZIKĐ là tổng trở khởi động của BVKC. Quy định: knhyc ≥ 1,2 4. Bài tập ví dụ Tính toán BVKC cho đường dây 110kV: ~ A B C Biết: Tổng trở đơn vị: z0 = 0,37Ω/km; Dòng điện làm việc chạy trên đường dây: Ilv = 450A; Thời gian: tác động của BVA là 0,03s và ∆t = 0,5s Các hệ số: kat = 1,2; kmm = 1,65 Bài giải: 1. Chọn các BI và BU: Căn cứ vào dòng điện làm việc và điện áp của mạng, ta chọn được các BI và BU có tỷ số biến đổi như sau: nI = 600/5 = 120; nU = 110.103/100 = 1100 2. Xác định tổng trở của các đoạn dây: ZAB = z0L1 = 0,38.45 = 16,65Ω; ZBC = z0L2 = 0,38.86 = 31,82Ω; L1 = 45km L2 = 86km 4. Bài tập ví dụ (tiếp) 3. Xác định tổng trở khởi động của các BV: BVA: - Vùng 1: ZIA = K.ZAB = 0,8.16,65 = 13,32Ω - Vùng 2: ZIIA= 0,8(ZAB+ZIB) = 0,8(ZAB+0,8ZBC) = 0,8(16,65+0,8.31,82) = 33,68 Ω BVB: ZIB = K.ZBC = 0,8.31,82 = 25,46Ω 4. Thời gian tác động của các BV: tIA = 0,03s; tIIA = tIA + ∆t = 0,53s; tIB = 0,03s 5. Kiểm tra độ nhạy của các BV: 1. Sơ đồ BV đường dây và thanh cái a. BV đường dây: Thermal overload Protection against overheating due