kl le sy tam 910646d

Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT  LỜI NÓI ĐẦU Với nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đất nước, bước vào giai đoạn chạy dua tiềm lực công nghệ diển mạnh mẽ phạm vi toàn cầu Trong xu đó, phát triển tiềm lực công nghệ nội sinh toán nan giải ngành công nghiệp va với ngành điện lực nói riêng Với yêu cầu khắt khe chất lượng dòng điện, đáp ứng nhu cầu ngày tăng phụ tải, làm cho việc sản xuất điện truyền tải có trọng trách nặng nề, vừa đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế, an toàn Do sơ đồ bố trí đường dây truyền tải việc áp dụng thiết bị tự động hóa công nghệ cao đóng vai trò quan trọng Đề tài tốt nghiệp em bao gồm nhiệm vụ sau : Phần : Thiết kế mạng truyền tải Phần : Thiết kế trạm biến áp Phần : Bảo vệ rơ le Trong thời gian qua , hướng dẩn tận tình thầy nguyễn hoàng việt em hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn đến thầy cô giúp đỡ, bảo em tận tình năm học nhà trường để em có ngày hôm Tp.Hồ Chí Minh tháng 12 năm 2009 Sinh Viên LÊ SỸ TAM SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 1  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT  NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẨN SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI, TRẠM VÀ BẢO VỆ RƠLE Nhiệm vụ : ™ Thiết kế mạng điện truyền tải ™ Thiết kế trạm biến áp ™ Bảo vệ rơle cho mạng điện trạm biến áp GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT Nhận xét giảng viên hướng dẩn : …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Tp hồ chí minh, tháng 01 năm 2010 Giảng viên hướng dẩn PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 2  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN TRUYỀN TẢI, TRẠM VÀ BẢO VỆ RƠLE Nhiệm vụ : ™ Thiết kế mạng điện truyền tải ™ Thiết kế trạm biến áp ™ Bảo vệ rơle cho mạng điện trạm biến áp GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT Nhận xét giảng viên hướng dẩn : …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Tp hồ chí minh, tháng 01 năm 2010 Giảng viên hướng dẩn PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 3  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN Chương : CÂN BẰNG CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Cân công suất tác dụng 1.2 Cân công suất kháng Chương : DỰ KIẾN CÁC PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KỸ THUẬT 2.1 lựa chọn điện áp tải điện 2.2 chọn sơ đồ nối dây mạng điện 2.2.1 phương án 2.2.2 phương án 2.2.3 phương án 2.3 tính tốn cơng suất tổn hao 2.3.1 phương án 2.3.2 phương án 2.3.3 phương án 2.4 Bảng chọn số liệu tính tốn 2.5.Chọn bát sứ 2.6 Chỉ tiêu cơng suất kháng 2.7 Tổn hao vầng quang Chương : SO SÁNH PHƯƠNG ÁN VỀ MẶT KINH TẾ 3.1 Nội dung 3.2 phí tổn tính tốn hàng năm cho mổi phương án 3.2.1 Chi phí đầu tư cho phương án 3.2.2 Chi phí đầu tư cho phương án 3.2.3 Chi phí đầu tư cho phương án 3.3 bảng tổng hợp tiêu kinh tế phương án Chương : SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN 4.1 Nội dung 4.2 Chọn số lượng công suất máy biến áp 4.3 sơ đồ nối dây cho đường dây trạm biến áp Chương : XÁC ĐỊNH DUNG LƯỢNG BÙ KINH TẾ VÀ GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG 5.1 Nội dung 5.2 u cầu tính tốn bù kinh tế 5.3 Tính tốn bù kinh tế Chương : TÍNH TỐN CÂN BẰNG CƠNG SUẤT KHÁNG VÀ TÍNH TỐN THIẾT BỊ BÙ CƯỠNG BỨC SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  8 11 11 12 15 18 23 25 25 30 34 39 40 40 40 42 42 42 42 43 44 44 45 45 45 46 47 47 47 47 53 Trang 4  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT  6.1 Nội dung45 6.2 Tính cân công suất kháng 6.2.1 Công suất đầu nguồn phát đường dây N1-1 6.2.2 Công suất đầu nguồn phát đường dây N2-4 6.2.3 Công suất đầu nguồn phát đường dây N2-5 6.2.4 Công suất đầu nguồn phát đường dây N1-2-3-N2 Chương : TÍNH TỐN TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC CỦA MẠNG ĐIỆN 7.1 Nội dung 7.2 Phần tính tốn 7.2.1 Tính tốn tình trạng làm việc lúc phụ tải cực đại 7.2.2 Tính tốn tình trạng làm việc lúc phụ tải cực tiểu 7.2.3 Tính tốn tình trạng làm việc lúc phụ tải gắp cố Chương : ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG MẠNG ĐIỆN 8.1 Nội dung 8.2 Chọn đầu phân áp Chương : CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA MẠNG ĐIỆN 9.1 Nội dung 9.2 Tính tốn tổn thất điện 9.3 Tính tốn giá thành tải điện 53 53 54 55 56 60 60 60 60 65 75 81 81 81 87 87 87 88 PHẦN : THIẾT KẾ TRẠM VÀ BẢO VỆ RƠLE Chương 10 : LỰA CHỌN MÁY PHÁT VÀ MÁY BIẾN ÁP 10.1 Lựa chọn máy phát 10.2 Lựa chọn máy biến áp Chương 11 : TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 11.1 Tính tốn thơng số phần tử 11.2 Sơ đồ thay 11.3 Các sơ đồ tính tốn 11.3.1 Sơ đồ 11.3.2 Sơ đồ 11.4 Lựa chọn máy cắt dao cách ly 11.5 máy biến điện áp,máy biến dòng điện, đồng hồ đo 11.5.1 Lựa chọn máy biến điện áp 11.5.2 máy biến dòng điện Chương 12 : LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 12.1.Những yêu cầu thiết bị bảo vệ hệ thống điện 12.2 Bảo vệ máy biến áp 12.2.1 Các dạng hư hỏng loại bảo vệ thường dùng 12.2.2 Các bảo vệ chống ngắn mạch 12.2.3 Các bảo vệ chống tải 12.3 Lựa chọn phương thức bảo vệ đường dây 12.3.1 Các dạng cố bảo vệ để bảo vệ đường dây truyền tải điện 12.3.2 bảo vệ chống ngắn mạch SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  90 90 90 92 92 93 94 94 98 103 106 106 107 109 109 109 110 110 111 111 111 Trang 5  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  12.4 Lựa chọn phương thức bảo vệ góp 12.4.1 bảo vệ so lệch góp Chương 13 : giới thiệu tính thông số loại rơle sư dơng 13.1 Role bảo vệ so lệch 7UT613 114 114 116 116 13.1.1 giới thiệu tổng quan role 7UT613 116 13.1.2 Một số thông số kỹ thuật role 7UT613 117 13.1.3 chức bảo vệ so lệch máy biến áp role 7UT613 119 13.1.4 chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế 122 13.1.5 chức bảo vệ qua dòng 124 13.2 Role số 7SJ612 13.2.1 giới thiệu tổng quan role 7SJ612 125 13.2.2 Một số thông số kỹ thuật role 7SJ612 126 13.3 Role bảo vệ khoảng cách (RELAY 7SA522) 13.3.1 chức bảo vệ 13.4 Role bảo vệ so lệch cho góp (RELAY 7SS52) 13.4.1 Các chức bảo vệ 13.4.2 Phương pháp làm việc 13.4.3 Bảo vệ từ chối cắt 13.4.4 Chi tiết kỹ thuật Chương 14 : TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA ROLE, KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 14.1 Các số liệu 14.2 chức bảo vệ dùng role 7UT613 14.2.1 chức bảo vệ so lệch hãm 14.2.3 bảo vệ chống chạm đất hạn chế 14.3 Những chức bảo vệ dùng role 7SJ612 14.3.1 bảo vệ dòng cắt nhanh I>>/50 14.3.2 Bảo vệ dòng I> 14.3.3 bảo vệ dòng thứ tự khơng cắt nhanh 14.3.4 Bảo vệ q dịng thứ tự không 14.4 kiểm tra làm việc bảo vệ SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  125 128 129 134 135 135 136 136 168 138 138 138 140 141 141 141 143 144 144 Trang 6  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT  14.4.1 Ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ 14.4.2 Ngắn mạch vùng bảo vệ 14.5 Tính tốn thông số đường dây TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  144 145 149 151 Trang 7  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT  PHẦN I : THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN CHƯƠNG I CÂN BẲNG CƠNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN NỘI DUNG Cân công suất hệ thống điện nhằm xét khả cung cấp nguồn phụ tải thông qua mạng điện Tại thời điểm phải đảm bảo cân lượng điện sản xuất tiêu thụ Mỗi mức cân công suất tác dụng P công suất phản kháng Q xác định giá trị tần số điện áp Q trình biến đổi cơng suất tiêu chất lượng điện cân công suất bị phá hoại , xảy phức tạp , chúng có quan hệ tương hỗ Để đơn giản tốn, ta coi thay đổi cơng suất tác dụng P ảnh hưởng chủ yếu đến tần số , cịn cân cơng suất phản kháng Q ảnh hưởng chủ yếu đến điện áp.Cụ thể nguồn phát không đủ công suất P cho phụ tải tần số bị giảm ,và ngược lại thiếu công suất Q điện áp bị giảm thấp ngược lại Trong mạng điện ,tổn thất công suất phản kháng lớn công suất tác dụng, nên máy phát điện lựa chọn theo cân công suát tác dụng, mạng thiếu hụt công suất kháng Điều dẫn đến xấu tình trạng làm việc hộ dùng điện, chí làm ngừng truyền động máy công cụ xí nghiệp gây thiệt hại lớn Đồng thời làm hạ điện áp mạng làm xấu tình trạng làm việc mạng Cho nên việc bù công suất kháng vơ cần thiết [ mục đích bù sơ phần để cân công suất kháng số liệu để chọn dây dẫn công suất máy biến áp cho chương sau ] Sở dĩ bù công suất kháng mà không bù công suất tác dụng P bù Q, giá thành kinh tế rẻ hơn, cần dùng tụ điện để phát công suất phản kháng Trong thay đổi cơng suất tác dụng P phải thay đổi máy phát, nguồn phát dẫn đến chi phí tăng lên nên không hiệu kinh tế 1.1) Cân công suất tác dụng : Cân công suất tác dụng cân công suất cần thiết để giữ tần số hệ thống biểu diễn biểu thức sau: ∑PF với: = m ∑ p pt + ∑ ∆p md + ∑ p td + ∑ p dt ∑ p f : tổng công suất tác dụng phát máy phát điện ∑ p pt : tổng phụ tải tác dụng cực đại ∑ p td : tổng công suất tự dùng nhà máy điện SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 8  GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle ∑ p dt : tổng công suất dự trữ ∑ p md : tổng tổn thất công suất tác dụng đường dây trạm biến áp m : hệ số đồng thời ( giả thiết chọn 0.8 ) Tổng phụ tải ∑ p pt : ppt1 + ppt2 +ppt3 +ppt4 + ppt5 ∑ p pt : 15+10+20+18+12=75 (mw) Tổn thất công suất tác dụng đường dây máy biến áp : ∑ ∆p md : 10%*m* ∑ p pt ∑ ∆p md : 0.1*0.8*75 = 6(MW ) Trong thiết kế môn học giả thiết nguồn điện đủ cung cấp hồn tồn cho nhu cầu cơng suất tác dụng cân từ cao áp trạm biến áp nhà máy điện Nên tính cân công suất tác dụng theo biểu thức sau : ∑ P F = m ∑ p pt + ∑ ∆p md + 10% ∑ p pt ∑PF = 0.8*75+6 +7.5= 73.5(MW ) 1.2) Cân công suất phản kháng Cân công suất phản kháng nhằm giữ điện áp bình thường hệ thống điện biểu diễn biểu thức : ∑ Q F + Qbu ∑ = m ∑ Q pt + ∑ ∆Q B + ∑ ∆Q L - ∑ ∆Q c + ∑ ∆Q td + ∑ ∆Q dt với : ∑ Q F : tổng công suất phát máy phát điện ∑ Q F = ∑ P F * tg ϕ F = 73.5*0.75 = 55.12 (MVar) m ∑ Q pt : tổng phụ tải phản kháng mạng điện có xét đến hệ số đồng thời m ∑ Q pt = m [(ppt1* tg ϕ F1 )+ +( ppt5* tg ϕ F5 )] m ∑ Q pt =0.8*[(15*0.75)+(10*0.62)+(20*0.88)+(18*0.75)+(12*0.62) 44.79(Mvar) = ∑ ∆Q B : tổng tổn thất công suất phản kháng máy biến áp ước lượng ∑ ∆Q B = 10% ∑ S pt = 10% ∑P pt + ∑ Q pt = 0.1 752 + 55.992 = 9.6(MVar) ∑ ∆Q L: tổng tổn thất công suất kháng đoạn đường dây mạng điện Với mạng điện 110KV tính tốn sơ coi tổn thất cơng suất phản kháng cảm kháng đường dây công suất phản kháng điện dung đường dây cao áp sinh ∑ ∆Q td : tổng công suất tự dùng nhà máy điện hệ thống ∑ ∆Q td = ∑ p td* tg ϕ td SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 9  GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle Qdt : công suất phản kháng dự trữ hệ thống Qdt = (5- 10%) ∑ Q pt Do thiết kế môn học , cân từ cao áp nhà máy điện nên bỏ qua Qtd Qdt ∑ Q F + Qbu ∑ = m ∑ Q pt + ∑ ∆Q B Lượng công suất kháng cần bù Qbu ∑ = m ∑ Q pt + ∑ ∆Q B - ∑ Q F = 44.79 + 9.6– 55.12 = -0.73(MVar) Do Qbu ∑ âm có nghĩa hệ thống khơng cần đặt thêm thiết bị bù đề cân công suất kháng Công suất bù sơ cho phụ tải thứ j tính sau : Qbuj = Pj *( tgj – tg’j ) Sao cho : ∑ Q buj = Qbu ∑ Sau tính S’j cos ϕ sau bù với : S’ = cos ϕ ' j = P j + (Q − Qbuj ) pj S'j Dựa vào số liệu ban đầu ta lập số liệu phụ tải sau bù sơ : Phụ tải P (MW) 15 10 20 18 12 Q (MVar) 11.25 6.2 17.6 13.5 7.44 COS ϕ 0.8 0.85 0.75 0.8 0.85 Qbu (MVar) 0 0 Qbu SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  ∑ Q-Qbu (MVar) 11.25 6.2 17.6 13.5 7.44 S’ (MVA) 18.75 11.77 26.64 22.5 14.12 COS ϕ ’ 0.8 0.85 0.75 0.8 0.85 =0 Trang 10  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT  • Điện áp nguồn -Điện áp nguồn định mức – khối điều khiển tương ứng 48/60;110/125;220/250V DC -Sai số cho phép : -20 đến +20% -Độ vọt lố lớn ≤ 15% -Công suất tiêu thụ phụ thuộc vào cấu hình khối điều khiển tỉnh : từ 70 dến 120W Được kích thích : từ 75 đến 130W -Thời gian chuyển tiếp lớn nguồn cung cấp : > 50ms với Vaux ≥60V • Bảo vệ từ chối cắt -Tác động Giới hạn cài đặt từ 0.05 đến ( mổi bước đặt 0.01 ) Quá dòng I/IN từ đến 0.8 ( mổi bước đặt 0.01 ) Hệ số ổn định K : từ 0.05 đến 10s ( mổi bước đặt 0.01 ) Thời gian trể cho dịng khơng cân > thời gian trể tác động lại : từ 0.00 đến 10s ( mổi bước đặt 0.001 ) -Các dạng hoạt động Lựa chọn đơn vị dòng điện I > yêu cầu Tác động lặp lại ( 1/3 –pha ) với I > yêu cầu Không cân ( 1- mức từ chối cắt ) Không cân với tác động lặp lại ( 1/3 –pha,2- mức từ chối cắt ) -Bảo vệ từ chối cắt cho ngắn mạch góp Giá trị cài đặt Q dịng I/IN : từ 0.05 đến 2s ( mổi bước đặt 0.01 ) Thời gian trể : từ 0.05 đến 10s ( mổi bước đặt 0.01 ) SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 137  GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle Chương 14 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA ROLE, KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 14.1 c¸c sè liệu cần thiết phục vụ tính toán bảo vệ B¶ng 5-1 PhÝa 110 kV 22 kV 18.75 18.75 Điện ỏp danh nh (kV) 115 22 Dòng điện danh định (A) 98.41 490 Y Tỉ số máy biến dòng 800/5 1500/5 Điện áp cực đại Umax (kV) 115.21 25.3 §iƯn ¸p cùc tiĨu Umin (kV) 111.9 23.5 113.53 24.4 Thơng số Cơng suất danh định (M VA) Tỉ ®Êu dây Điện áp đặt Uđ(kV) U d = U max U U max + U 14.2 nh÷ng chức bảo vệ dùng rơle 7ut613 14.2.1 Chức bảo vệ so lệch có hÃm Dòng so lệch mức thấp IDIFF > giá trị khởi động dòng so lệch đoạn a (Hình 5-1), giá trị biểu thị độ nhạy bảo vệ xét đến dòng không cân cố định qua rơle, chế độ làm việc bình thờng thì: IDIFF > = Kat.IKCB Kat: hệ số an toàn; Kat=1,2 ữ 1,3 IKCB dòng điện không cân bằng, trờng hợp bình thờng, theo nguyên lí đo lờng rơle 7UT613 dòng so lệch không, nhiên thực tế đo đợc dòng không cân bao gồm thành phần sau: IKCB= (K®n.KKCK.fi + ∆U).Id®B SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 138  Thiết kế mạng điện & bảo v rle GVHD : PGS.TS NGUYN HONG VIT Kđn hệ số đồng máy biến dòng, Kđn=1 KKCK hệ số kể đến ảnh hởng thành phần không chu kì dòng ngắn mạch trình ®é, KKCK= fi : sai sè t−¬ng ®èi cho phép BI, fi =0,1 U phạm vi điều chỉnh điện áp đầu phân áp, với phạm vi ®iỊu chØnh ± × 1,78 % = 16 %, U= 0,16 IdđB: dòng điện danh định máy biến áp (lấy phía 110kV làm phía bản) Do IDIFF > = (1,2 ữ 1,3)(1.1.0,1 + 0,16).IdđB IDIFF > = (0,3 ữ 0,4) IdđB Thờng chọn IDIFF >* I DIFF> = 0,3 IddB Độ dốc đoạn đặc tính B đảm bảo cho rơle làm việc tin cậy trờng hợp không cân xảy sai số BI thay đổi đầu phân áp máy biến áp dòng ngắn mạch không lớn Theo nhà sản xuất, chọn 1=14, KHb= tg1= 0,25 (KHb hệ số hÃm đoạn b), SLOPE = 0,25 Độ dốc đoạn đặc tính C có mức độ hÃm lớn hơn, nhằm đảm bảo cho rơle làm việc điều kiện dòng không cân lớn, BI bị bÃo hoà có ngắn mạch Độ dốc đợc xác định theo độ lớn góc 2, nhà sản xuất đà đặt sẵn rơle điểm sở 2,5 2=26,56, SLOPE 2= 0,5 Ngỡng thay đổi hÖ sè h·m thø nhÊt: IS1 = I DIFF > 0,3 = = 1,2 K Hb 0, 25 Dßng so lệch mức cao IDIFF >> giới hạn phía đờng đặc tính (đoạn d), đoạn đặc tính phụ thuộc vào giá trị dòng ngắn mạch máy biến áp Khi ngắn mạch vùng bảo vệ, dòng so lệch lớn giá trị IDIFF >> rơle tác động không kể mức độ dòng hÃm, ngỡng thờng đợc chỉnh định mức ngắn mạch đầu máy biến áp dòng cè xt hiƯn lín h¬n SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D lần dòng UN % Trang139 GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  Thiết kế mạng điện & bo v rle danh định máy biến áp, UN%=10,5% = 9,5 Vậy ta chọn giá trị IDIFF >> UN % = 9,5.Id®B Ta cã ng−ìng thay ®ỉi hÖ sè h·m thø hai: I H* SLOPE 2,5.0,5 IS2 = = =5 SLOPE − SLOPE1 0,5 − 0, 25 IS3 = I DIFF >> + I H* = 9.5 + 2.5 = 21,54 SLOPE 0.5 I P2 = IS2 SLOPE1 = 0,25 = 1,25 Độ nghiêng đặc tính hãm sở : Ih1 = I sl > 0.3 = =1.2 tan ϕ 0.25 Ih2 = I HCS tan ϕ2 2.5*0.5 = =5 tan tan 0.5 0.25 ã Phạm vi hÃm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm BI bÃo hoà mạnh ngắn mạch lấy ã Tỷ lệ thành phần hài bậc hai đạt đến ngỡng chỉnh định, tín hiệu cắt bị khoá, tránh cho rơle khỏi tác động nhầm (15%) ã Thời gian trễ cấp IDIFF > 0s ã Thêi gian trƠ cđa cÊp IDIFF >> lµ 0s 14.2.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) I-REF> > kat fi% Id®B kat = 1,2 : hƯ sè an toµn fi% = 0,1 : sai sè lín nhÊt máy biến dòng I-REF> >1,2.0,1.IdđB = 0,12 IdđB Chọn dòng điện khởi động : I-REF> = 0,3 IdđB Độ dốc đờng đặc tính : SLOPE = Thời gian trễ tác động : SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  T I-REF> = s Trang 140  GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  Thiết kế mng in & bo v rle Hình 5-1 Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hÃm 14.3 chức bảo vệ dùng rơle 7SJ612 14.3.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh I>>/50 Ikđ = Kat INngmax Hệ số an toàn Kat =1,2 Ikđ = 1,2 INngmax Từ kết tính ngắn mạch chơng 2, ta có dòng ngắn mạch cực đại qua BV1 (3) N2 : I N1 = 1.293 kA Ikđ I>> = 1,2 1.293 = 1.552 kA Dßng khëi ®éng phÝa thø cÊp cña BI: Ik® I>> I kd 1.552 = = = 9.7 A I ddBI 800 / 14.3.2 Bảo vệ dòng I> Dòng khởi động bảo vệ dòng đợc tính theo công thức sau: Ik® I> = K at K m I lvmax Kv Trong Kat hệ số an toàn Kat = 1,2 Km hƯ sè më m¸y Km = 1,5 KV hƯ sè trë vỊ cđa r¬le KV = 0,95 Ilvmax dòng làm việc lớn qua bảo vệ K qtsc SddB Ilvmax1 = Ilvmax2 = → Ik® I> 3.U dd = 1,4*15 = 0,105 kA 3.115 1,4.15 = 0,551 kA 3.22 1,2.1,5 I lvmax = 1,895 Ilvmax = 0,95 Dựa vào công thức dòng điện làm việc lớn nhất, tính đợc giá trị dòng điện khởi động bảo vệ dòng c¸c phÝa nh− sau : SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 141  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT  B¶ng 5-4 Thông số BV1 BV2 Ilvmax (A) 105 551 Ikđ I> (A) 198.98 1044.15 Id®BI (A) 800/5 1500/5 1,244 3.48 Ik® R = I kd I> (A) I ddBI B¶o vƯ dòng sử dụng đặc tính thời gian phụ thuộc, dạng đờng cong dốc Công thức biểu diễn nh sau: t= 13,5 TP (s) I N / I kd − PhÝa 22 kV: IN2max = 3316A = 1044.15 A Ikđ Đờng dây có chiều dài vừa phải, thời gian cắt bảo vệ đờng dây tD = sec, ∆t = 0,3 sec t = tD + ∆t = + 0,3 = 1,3 sec → 1,3 = 13,5 TP 3316 /1044.15 − → TP = 0,21 VËy t= SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  13,5 0, 21 sec I N /1044.15 − Trang 142  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYN HONG VIT Khi dòng ngắn mạch nhỏ IN2min = 2400 A, thời gian cắt ngắn mạch là: t= 13,5 0, 21 = 2.18 sec 2400 /1044.15 − PhÝa 110 kV: I> N2 t1 t2 N2’ t3 Bảo vệ dòng phải phối hợp thời gian với bảo vệ dòng phía 22 kV: t2 = 1,3 s t1 = t2 + ∆t = 1,3 + 0,3 = 1,6 s N1 → IN1max = 1293 A Ik®1 = 198.98 A → 1,6 = 13,5 TP 1293 /198.98 − → TP = 0.652 VËy t= 13,5 × 0.652 sec I N /198.98 − (3) Khi dòng ngắn mạch nhỏ qua BV1 I N3 = 640 A, thời gian cắt ngắn mạch lµ: t= 13,5 0.652 = 3.97 sec 640 /198.98 − 14.3.3 Bảo vệ dòng thứ tự không ct nhanh I0>>/50 Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tù kh«ng cắt nhanh SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 143  GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle Ikd50=kat.3.I0Nmax Trong : Kat=1.2÷1.3 →chọn kat=1.2 I0Nmax=782A dịng ngắn mạch ngồi thứ t khụng Ikd50=1.2*3*782 = 2815A 14.3.4 Bảo vệ dòng thứ tự không I0> Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự không đợc chọn theo công thức: Ikđ = 0,3 IdđBI IdđBI dòng điện danh định phÝa thø cÊp cđa BI, Id®BI = 1A Ik® = 0,3 IdđBI = 0,3 A Tơng ứng với dòng sơ cÊp phÝa 110 kV: Ik® = 0,3 Id®BI = 0,3.800/5=48 A Tơng ứng với dòng sơ cấp phía 22 kV : Ikđ = 0,3 IdđBI = 0,3.1500/5=90 A Bảo vệ dòng thứ tự không sử dụng đặc tính thời gian độc lập Thời gian tác động bảo vệ ®−ỵc chän t = 0,5 sec 14.4 KiĨm tra sù làm việc bảo vệ ắ Bảo vệ so lệch có hÃm: Để kiểm tra độ nhạy nh đảm bảo tính tin cậy chức so lệch, ta cần xác định dòng ISL IH trờng hợp cụ thể ngắn mạch vùng, vùng bảo vệ chế độ cực đại cực tiểu hệ thống 14.4.1 Ngắn mạch vùng bảo vệ Theo nguyên lí rơle 7UT613 ngắn mạch dòng so lệch không Tuy nhiên, thực tế bảo vệ đo đợc dòng không cân b»ng theo biĨu thøc sau: ISL= IKCB= (K®n.KKCK.fi + ∆U).INngmax Trong đó: Kđn hệ số đồng máy biến dòng, Kđn=1 KKCK hệ số kể đến ảnh hởng thành phần không chu kì dòng ngắn mạch trình độ, KKCK= fi : sai số tơng đối cho phép BI, fi =0,1 U phạm vi điều chỉnh điện áp đầu phân ¸p, ∆U= 0,16 SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 144  GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  Thiết kế mng in & bo v rle INngmax: dòng điện ngắn mạch cực đại đà quy đổi phía 110 kV Xét hai trờng hợp: + Khi ngắn mạch lớn phía 22 kV N2: ISL = (K®n.KKCK.fi + ∆U).IN2max = (1 0,1 + 0,16) 3316 = 862.16 A ISL* = ISL = IddBA 862.16 = 1.76 A 490 IH = I1 + I2 = 2.INngmax IH* = IH IddBA = 2.3316 = 13.53 490 IH* = 13.53 >> ISL* = 1.461 => bảo vệ khơng tác động Vì ISL2 (=5) > ISL* < ISL>(=0,3) => đoạn b IHtt = 1.76 1.76 = =7.04 tg 0, 25 Độ an toàn hÃm: KH = IH 13.53 = = 1.92 I Htt 7.04 Nh bảo vệ so lệch chắn không tác động, ta có kết theo bảng sau: Bảng 5-6 Thông số Điểm ngắn mạch N2 INngoaimax (A) ISL* IH* IHtt* KH 3316 1.76 13.53 7.04 1.92 14.4.2 Ng¾n mạch vùng bảo vệ Khi ngắn mạch vùng bảo vệ so lệch, trạm đợc cấp điện từ phía 110 kV ISL trờng hợp dòng qua cuộn dây phía 110 kV ISL = I1 SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 145  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYN HONG VIT Dòng hÃm trờng hợp tổng trị số dòng điện phía máy biến áp đà quy đổi phía 110 kV Việc tính toán giá trị dòng so lệch dòng hÃm dựa vào đặc tính làm việc rơle 7UT613, để đảm bảo độ nhạy độ tin cậy kiểm tra ngắn mạch vùng chế độ nh− sau: + T¹i N1’ (1) ISL = I1 = I Nmin = 640 A IH*= ISL* = ISL IddBA = 640 = 6.5 98.41 Độ nhạy : ISLtt = 8.tg∝1 =6.5*0.25 =1.625 KN = ISL 6.5 = =4 ISLtt 1.625 Dựa vào đặc tính làm việc rơle, ta thấy xảy ngắn mạch vùng bảo vệ rơle tác động Bảng 5-7 Thông số Điểm ngắn mạch N1 SVTH : Lấ S TAM MSSV : 910646D  INtrongmin (A) ISL* IH* ISLtt* KN 640 6.5 6.5 1.625 Trang 146  GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle ISL IN N1' I DIFF = 9,52 Vùng tác động Vïng kho¸ N1' I SLttN'1= I DIFF Vïng h·m bæ sung = 0,3 I HttN3= 5.148 I = S3 21,1 IH IN Hình 5-2 Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hÃm ắ Bảo vệ dòng điện: Biểu thức xác định độ nhạy b¶o vƯ nh− sau: Kn = I Nmin I kd Trong đó: Ikđ trị số dòng khởi động bảo vệ INmin trị số dòng ngắn mạch nhỏ qua bảo vệ SVTH : Lấ S TAM MSSV : 910646D  Trang 147  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  Theo kÕt tính toán ngắn mạch chơng 11 có ngắn mạch vùng bảo vệ điểm N2, dòng ngắn mạch nhỏ qua bảo vệ trờng hợp ngắn (2 ) mạch N(2), công suất ngắn mạch trªn gãp min: I N m in =640 A Độ nhạy bảo vệ : Kn = I Nmin 640 = = 3.22 I kd 198.98 Nh− vËy lµ đạt yêu cầu độ nhạy ắ Bảo vệ chống chạm đất hn ch: Biểu thức xác định độ nhạy cđa b¶o vƯ nh− sau: Kn = I0Nmin I kd Trong đó: Ikđ trị số dòng khởi động bảo vệ I0Nmin trị số dòng ngắn mạch thứ tự không nhỏ qua bảo vệ Theo kết tính toán ngắn mạch chơng 11, có ngắn mạch vùng bảo vệ điểm N1, dòng ngắn mạch thứ tự không nhỏ qua bảo vệ trờng (1 ) hợp ngắn mạch N(1), công suất ngắn mạch góp : I N m in =782A Độ nhạy bảo vệ : Kn = I 0Nmin 782 = = 13.1 I kd 0, 3.198.98 Nh bảo vệ chống chạm đất có ®é nh¹y rÊt cao SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 148  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HỒNG VIỆT  14.5 TÍNH TỐN THƠNG SỐ CỦA ĐƯỜNG DÂY Tính tốn thơng số đường dây Khai bảo thông số đường dây Thông số đường dây Tổng trở đường dây Tỉ số biến dòng Tỉ số biến áp Dòng làm việc lớn Dòng ngắn mạch lớn Dịng ngắn mạch nhỏ • Bảo vệ khoảng cách (21) Hệ số quy đổi tổng trở thứ cấp kqd = Đường dây N1-1 0.23+j22 800/5 110/100V 98.41 A 2730 A 1850 A nBI 800 / = = 0.145 nBU 110000 /100 Tổng trở đường dây quy thứ cấp Z N 1−1 = 44.72(0.23 + j 0.22) × 0.145 = 1.492 + j1.427 = 2.06∠43.72 Vùng : tính tốn theo u cầu vùng bảo vệ phải bảo vệ 80% chiều dài đoạn đường dây 110kv: giá trị khởi động Z kd = 0.8 × Z N 1−1 = 0.8 × 2.06∠43.72 = 1.648∠ 43.72 Ω Vùng : tính tốn theo u cầu vùng bảo vệ phải bảo vệ hoàn toàn đoạn đường dây110KV khoảng 50% chiều dài đoạn đường dây có tổng trở nhỏ Ta có : ZB = U N %.U đm 10.5 × 1102 *10(Ω) = × 10 = 84.7(Ω) S đm 15000 Z N 1−1 = 44.72(0.23 + j 0.22) giá trị khởi động : Z kdII = Z N 1−1 + 0.5Z N 1−1 = 1.648∠43.72 + 0.5 × 1.648∠ 43.72 = 2.47∠ 43.72 Ω Kiểm tra độ nhạy : K nh = Z kdII 2.47∠43.72 = = 1.5∠0o >1.2 thỏa điều kiện Z N 1−1 1.648∠43.72 Vùng : Vùng III mang tính dự trử cho bảo vệ đường dây Giá trị sử dụng tính theo cơng thức : Z kdIII = 1.2 × (2 × Z N 1−1 ) = 1.2 × 1.648∠ 43.72 = 3.955∠ 43.72 Ω  Thời gian cài đặt: SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 149  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  - Thời gian tác động vùng 1: tI = 0,0 sec - Thời gian tác động vùng 2: tII = tI+∆t = 0,5 sec - Thời gian tác động vùng 3: Chọn tIII = tII+∆t = sec • Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) Trị số dòng điện khởi động bảo vệ q dịng có thời gian, lựa chọn theo cơng thức: Ikđ = Kat*Ingmax Trong : Kat: hệ số an tồn : dịng ngắn mạch ngồi cực đại dịng ngắn mạch lớn giá trị dòng ngắn mạch cuối đường dây Chọn dòng khởi động cho bảo vệ đường dây cắt nhanh đường dây N1-1 I kd = K at × I Nng max = 1.2 × 1293 = 1551.6( A) • Bảo vệ q dịng có thời gian ( 51) relay 7SA522 Lựa chọn trị số dòng điện khởi động bảo vệ q dịng có thời gian, áp dụng theo công thức sau : Ikđ = K*Ilvmax Với K = 1.6 : hệ số chỉnh định, Ilvmax :là dòng điện làm việc lớn Ikđ = K*Ilvmax =1.6*98.41 = 157.46 A Thời gian làm việc role : t= 0.14 × Tp   m 0.02 − Với m = IN/Ikd = 2730/157.46 = 17.34 Giả sử thời gian tác động đường dây giây, ta chọn ∆t = 0.3s => t = 1.3s Thay vào cơng thức ta có Tp =0.55s Kiểm tra độ nhạy bảo vệ : K nh = I k 1850 = = 11.75   I kd 157.46 Thỏa mản SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 150  Thiết kế mạng điện & bảo vệ rơle GVHD : PGS.TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT  TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Văn Hiến Hệ thống điện truyền tải phân phối – NXB ĐHQG TP HCM – 2005 Hồ Văn Hiến hướng dẩn thiết kế mạng điện – NXB ĐH QG TPHCM – 2005 Nguyễn Hồng Việt – Phan Thị Thanh Bình – Hồ Văn Hiến thiết kế hệ thống điện – NXB ĐHQG TP HCM – 2003 Huỳnh Nhơn – Hồ Dắc Lộc trạm nhà máy điện - NXB ĐH QG TPHCM – 2006 Huỳnh Nhơn thiết kế nhà máy điện trạm biến áp - NXB ĐH QG TPHCM – 2005 Lã Văn Út Ngắn mạch hệ thống điện – NXB KHKT Hà Nội – 2005 Nguyễn Hoàng Việt Bảo vệ role tự động hóa hệ thống điện - NXB ĐH QG TPHCM – 2007 Nguyễn Hoàng Việt Các tốn tính ngắn mạch bảo vệ role hệ thống điện Siemens Catalogue SVTH : LÊ SỸ TAM MSSV : 910646D  Trang 151