Thiết Kẻ Trạm Biển Áp Bà Quẹo 110KV ———Ắ—1

Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP trang9 1.1/- GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP trang9 1.2/- SỐ LIỆU THIẾT KẾ trang10 CHƯƠNG CÂN BẰNG CÔNG SUẤT trang12 2.1/- KHÁI NIỆM trang12 2.1.1/- Phân loại theo mức độ quan trọng trang12 2.1.2/- Khi thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện cần ý trang12 2.2/- XÂY DỰNG ĐỒ THỊ PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT trang13 CHƯƠNG CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP trang15 3.1/- KHÁI NIỆM trang15 3.2/- CHỌN SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHO TRẠM BIẾN ÁP trang15 CHƯƠNG CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP trang17 4.1/- KHÁI NIỆM trang17 4.2/- CÁC SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN THÔNG DỤNG trang17 4.2.1/- Sơ đồ hệ thống góp trang17 4.2.2/- Sơ đồ hai hệ thống góp trang19 4.3/- LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH CHO TBA 110kV trang19 4.4/- CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH trang20 4.4.1/- Lựa chọn phương án trang20 4.4.2/- Chọn sơ đồ cho phương án trang20 4.4.3/- Chọn sơ đồ cho phương án trang22 CHƯƠNG CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ TÍNH TỐN TỔN THẤT trang26 5.1/- KHÁI NIỆM trang26 5.2/- CÁC PHƯƠNG ÁN CHỌN MBA trang27 5.2.1/- Quá tải bình thường trang27 5.2.2/- Chọn công suất MBA theo điều kiện tải cố trang28 5.3/- CHỌN CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP trang29 5.3.1/- Phương án - 1x63MVA trang31 5.3.2/- Phương án - 2x63MVA trang31 5.3.3/- Phương án - 2x63MVAva 1X40MVA trang32 5.3.4/- Thơng số kỹ thuật máy biến áp 63MVA 115±9×1,78%/23kV-15.75/11Kv 36 5.3.5/- Thơng số kỹ thuật máy biến áp 40MVA 115±9×1,78%-15.75/11kv trang36 SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG 5.4/- TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG trang37 5.4.1/- Cơ sở lý thuyết tính toán trang37 5.4.3/- Tính tổn thất điện phương án trang37 5.4.4/- Tính tổn thất điện phương án trang37 CHƯƠNG SO SÁNH KINH TẾ - KỸ THUẬT trang40 6.1/- KHÁI NIỆM trang40 6.2/- TÍNH TỐN KINH TẾ - KỸ THẬT GIỮA CÁC PHƯƠNG ÁN trang40 6.2.1/- Về kinh tế: trang40 6.2.2/- Về kỹ thuật trang42 6.2.3/- Tính vốn đầu tư phương án trang42 6.2.4/- Phí tổn vận hành hàng năm trang43 6.2.5/- Chi phí tính tốn dùng để so sánh phương án trang43 6.2.6/- Tổng kết & so sánh Kinh Tế - Kỹ Thuật trang44 CHƯƠNG TÍNH TỐN DỊNG ĐIỆN NGẮN MẠCH trang45 7.1/- KHÁI NIỆM trang45 7.2/- PHƯƠNG PHÁP TÍNH NGẮN MẠCH trang46 7.3/- XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG TÍNH TỐN TRONG HỆ TƯƠNG ĐỐI CƠ BẢN trang47 7.3.1/- Chọn đại lượng cấp điện áp trang47 7.3.2/- Điện kháng đường dây nối với hệ thống trang47 7.3.3/- Điện kháng MBA có cơng suất 63MVA trang47 7.3.4/- Điện kháng MBA có cơng suất 40MVA trang48 7.4/- TÍNH TĨAN DỊNG ĐIỆN NGẮN MẠCH trang48 7.4.1/- Phương án (2x63+1x 40 MVA) trang48 CHƯƠNG CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN trang51 8.1/- KHÁI NIỆM trang51 8.2/- TÍNH TỐN ICB, IBT THEO PHƯƠNG ÁN trang51 8.2.1/- Các mạch phía cao áp 110kV trang51 8.2.2/- Các mạch phía 15.75kV trang52 8.3/- TIÊU CHUẨN CHỌN VÀ KIỂM TRA MÁY CẮT trang53 8.3.1/- Chọn máy cắt điện cấp điện áp 110kV trang53 8.3.2/- Chọn máy cắt cấp điện áp 15.75kV trang55 8.4./- TIÊU CHUẨN CHỌN DAO CÁCH LY trang56 SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG 8.5/- LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ KHÍ CỤ ĐIỆN trang58 8.5.1/- Tiêu chuẩn chọn dẫn trang58 8.5.2/- Cấp điện áp 110 kV trang61 8.5.3/- Chọn dây dẫn từ góp 110kV đến MBA trang62 8.6/- CẤP ĐIỆN ÁP 15.75kV trang62 8.6.1/- Chọn góp: trang62 8.6.2/- Chọn cáp ngầm từ góp 15.75 kV đến MBA trang64 8.5.3/- Chọn cáp từ góp 15.75kV đến phụ tải trang65 8.7/- CHỌN SỨ CÁCH ĐIỆN trang66 8.7.1/- Chọn sứ đỡ cấp 110kV trang67 8.7.2/- Chọn sứ treo cấp 110kV trang67 8.7.3/- Chọn sứ đỡ cấp 15.75kV trang68 8.8/- CHỌN BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI) trang68 8.8.1/- Chọn BI cấp 110kV trang69 8.8.2/- Chọn BI cấp 15.75kV: trang72 8.9/- CHỌN BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) trang72 8.9.1/- Chọn BU cấp 110kV trang73 8.9.2/- Chọn BU cấp 15.75kV trang74 8.10/- CHỌN CHỐNG SÉT VAN trang74 8.10.1/- Chọn chống sét van cho cấp 110kV trang75 8.10.2/- Chọn chống sét van cho cấp15.75kV trang76 CHƯƠNG TÍNH TỐN TỰ DÙNG TRẠM BIẾN ÁP trang77 9.1/- KHÁI NIỆM trang77 9.2/- CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG trang77 9.3/- TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TẠI THANH GĨP 0,4kV trang77 CHƯƠNG 10 TỔNG QUAN BẢO VỆ RƠLE trang83 10.1/-MỤC TIÊU VÀ YÊU CẦU CỦA BẢO VỆ RƠLE trang83 10.1.2/-YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ ROLE trang84 CHƯƠNG 11 BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP trang87 11.1/ Các cố chế độ làm việc khơng bình thường máy biến áp trang87 11.2/ bảo vệ máy biến áp trang88 TÀI LIỆU THAM KHẢO trang96 KẾT LUẬN trang97 SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng nói chung lương điện nói riêng đóng vai trị quan trọng cơng nghiệp hóa đại hóa nước ta nay.Với tốc độ phát triển nhanh phụ tải nguồn điện,lưới điện trạm biến áp xây dựng phát triển để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện.Trạm biến áp phần hệ thống.Do thiết kế trạm biến áp đảm bảo kĩ thuật kinh tế cần thiết Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sấc đến thầy THS NGUYỂN TUẤN DŨNG tận tình hướng dẫn em hồn thành luận văn này.Đồng thời em chân thành cảm ơn tất Quý thầy cô môn Hệ Thống Điện truyền đạt cho em kiến thức chuyên môn kinh nghiệm thực tiễn suốt trình học tập trường.Xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ em suốt khóa học thời gian thực luận văn Khi thực đề tài, em cố gắn phân tích,tổng hợp kiến thức dã học tham khảo số tài liệu nhằm đạt kết tốt Tuy nhiên, thời gian tài liệu tham khảo có hạn khuôn khổ đề tài rộng lớn nên thiếu sót khơng thể tránh khỏi,kính mong Q Thầy Cơ, bạn bè đóng góp thêm kiến thức quý bấu để có thêm kiến thức quý bấu để có thêm điều kiện học tập tìm hiểu nhiều thiết kế trạm biến áp Em chân thành cám ơn q thầy đọc,phản biện góp ý kiến để hoàn chỉnh luận văn Em xin chân thành cảm ơn TP.Hồ Chí Minh,tháng năm 2010 Sinh viên thực NGUYỄN VĂN TÝ SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN W X TP.Hồ Chí Minh,ngày….tháng….năm 2010 Giáo viên SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN W X TP.Hồ Chí Minh,ngày….tháng….năm 2010 Giáo viên SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV Các từ thuật ngữ viết tắt Thuật ngữ: HV,CA MV,TA LV,HA Đơn vị sử dụng: Công suất (P) kW,MW Điện năng(A) kwh,Gwh Dung lượng kVA,MVA Diện áp (A) kKV Tần số Hz Chiều dài m.km Các từ viết tắt: HT TBA MBA SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG : điện cao áp : trung áp : điện hạ áp :kilo watts,mega watts :kilo watts giơ,giga watts giơ :kilo vôn am-pe,Mega vôn am-pe :kilo vôn :hertz :mets.kilo mets : hệ thống : trạm biến áp : máy biến áp Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG PHẦN I: TRẠM BIẾN ÁP SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1/ GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP : Nền công nghiệp nước ta ngày phát triển nhanh, nhu cầu cung cấp điện cho sản xuất sinh họat ngày cao Nhất giai đoạn đất nước cải thiện môi trường đầu tư để mời gọi nhà đầu tư nước Để nhanh chóng tiếp cận với tiến khoa học kỹ thuật tiên tiến giới việc phát triển nhu cầu cung cấp điện tất yếu Ngày lượng điện dạng lượng phổ biến, sản lượng hàng năm nước ta ngày tăng chiếm hàng ngàn tỷ kWh Sở dĩ điện thơng dụng có nhiều ưu điểm : dễ dàng chuyển thành lượng khác (cơ, hoá, nhiệt, ) dễ dàng tải xa hiệu suất lại cao Ngành điện có liên quan chặt chẽ đến ngành kinh tế, quốc phòng, bệnh viện, khu cơng nghiệp, Do động lực tăng suất lao động tạo nên phát triển nhịp nhàng kinh tế Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống cung cấp điện Trạm biến áp dùng để biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác Khi tải điện xa, để giảm tổn thất, chi phí ta cần nâng cấp điện áp lên cao Trạm biến áp phân chia theo nhiều cấp điện áp khác nhau: + Trạm biếp áp tăng áp : Thường đặt nhà máy điện đầu nguồn để biến đổi điện áp từ điện áp thấp lên điện áp cao để truyền tải xa Điện áp máy phát thường : 6; 10; 11; 12; 13,8; 15; 17,5; 20kV Điện áp cao để truyền tải thường : 35; 66; 110; 220; 500kV + Trạm biến áp hạ áp : Thường đặt trung tâm phụ tải tiêu thụ, có nhiệm vụ biến đổi điện áp trung áp truyền tải phân phối sang điệp áp thấp phù hơp hộ tiêu thụ điện Loại trạm biến áp hạ áp nhiều dạng thông dụng (trạm pha, trạm pha, trạm treo cột, trạm đặt nhà …) Có cấp điện áp 400V/220V; 220V/110V; … + Trạm biếp áp trung gian : Là trạm biến áp liên lạc cáp điện áp có điện áp khác Trạm biến áp trung gian thường là: 500/220kV ; 500/220/110kV; 220/110/22kV; 220/110/66kV; 110/22(15)kV … SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ Thiết Kế Trạm Biến Áp Bà Quẹo 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG Trạm biến áp phân lọai theo địa dư : + Trạm biếp áp khu vực: Được cung cấp từ mạng điện khu vực để cung cấp cho khu vực lớn, khu công nghiệp sản xuất lớn với cấp điện áp sau: Điện áp sơ cấp 500kV, 220kV, 110kV, 66kV điện áp thứ cấp 220kV, 110kV, 66kV, 35kV, 22kV, 15kV,10kV… + Trạm biến áp địa phương: ( Trạm phân phối ) cung cáp từ lưới điện địa phương để cung cấp trực tiếp cho hộ tiêu thụ điện 35/22(15)/0,4kV; 22/0,4kV… Ngoài trạm biến áp tùy theo cấu trúc thiết bị phân phối mà người ta phân chia làm hai trạm Trạm biến áp đặt nhà, trạm biến áp trời Nước ta đà phát triển, khu công nghiệp, khu chế xuất, khu dân cư tiếp tục xây dựng khắp miền đất nước Nhu cầu điện ngày tăng cao, khả cung cấp điện trạm có giới hạn Vì bên cạnh xây dựng nhà máy phải xây dựng trạm mở rộng trạm sẵn có để đảm bảo nhu cầu điện cho phụ tải Do việc thiết kế xây dựng trạm biến áp để đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải cần thiết cấp bách Mục tiêu thiết kế hệ thống cung cấp điện đảm bảo cho phụ tải đủ điện cung cấp cách hiệu chất lưọng Tuy nhiên nhữnh điều kiện ràng buộc vốn đầu tư khả nguyên vật liệu tiến độ thi công Khi định tối ưu kết hợp mục tiêu ràng buộc Vì phương án thiết kế xem hợp lý thoả mãn yêu cầu sau • Vốn đầu tư nhỏ • Đảm bảo độ tin cậy cao, chất lượng điện tốt • Chi phí vận hành thấp • Đảm bảo độ an tồn cho người thiết bị • Thuận tiện cho việc vận hành sửa chữa Đảm bảo chất lượng điện năng, chủ yếu đảm bảo độ lệch độ dao động điện áp thấp nhất, nằm phạm vi giá trị cho phép so với định mức 1.2/ SỐ LIỆU THIẾT KẾ : 1.2.1/Hệ thống 110kV cung cấp từ hai đương dây - Có chiều dài ℓ = 80km ; hệ số Cosϕ = 0,8 SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 10 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG PHẦN II: BẢO VỆ RƠLE SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 82 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG CHƯƠNG 10: TỔNG QUAN Hệ thống điện bao gồm: máy phát, máy biến áp, đường dây truyền tải đường dây phân phối, v.v … Sự cố ngắn mạch cố khác thường xuất hệ thống điện, ta cần bảo vệ thiết bị khỏi hư hỏng có cố 10.1/ Mục tiêu yêu cầu bảo vệ rơle: 10.1.1/ Mục tiêu bảo vệ rơle: + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị + Tránh phá hủy cục toàn thiết bị + Đảm bảo tốt khả cung cấp điện liên tục, Để đạt mục tiêu cần phải đạt thỏa hiệp yêu cầu sau: + Độ nhạy: Là khả bảo vệ phát cố, chủ yếu cố điện trở lớn gây hiểm họa an toàn + Độ chọn lọc: Cho phép loại trừ phần có cố + Độ nhanh: Để giảm hậu tác hại ngắn mạch + Độ tin cậy: Là khả bảo vệ tránh nhảy máy cắt không lúc (an toàn) đảm bảo cắt tốt trường hợp cố (chắc chắn) + Độ đơn giản: Để thuận tiện cho việc vận hành bảo dưỡng Ngồi cịn kể đến giá thành hệ thống bảo vệ Các yêu cầu nhiều gặp khó khăn thỏa hiệp, ví dụ: độ chọn lọc độ nhạy, độ an toàn độ chắn Nhiệm vụ bảo vệ: Khi xuất cố bảo vệ phát cho tín hiệu cắt phần tử hư hỏng, thơng qua máy cắt, cầu chì, … Khi cố xuất chế độ làm việc bình thường bảo vệ phát tùy theo yêu cầu tác động để khơi phục chế độ làm việc bình thường báo tín hiệu cho nhân viên Các thành phần mạch điện hệ thống bảo vệ xác định cho điều kiện ràng buộc vận hành chế độ làm việc bình thường khơng bình thường ln thỏa mãn SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 83 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG 10.1.2/ Yêu cầu hệ thống bảo vệ: Để thực chức nhiệm vụ quan trọng thiết bị bảo vệ phải thỏa mãn yêu cầu sau: tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh, nhạy kinh tế a/ Độ tin cây: tính bảo đảm cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắn Độ tin cậy tác động khả bảo vệ làm việc có cố xảy phạm vi xác định nhiệm vụ bảo vệ, cịn độ tin cậy khơng tác động khả tránh làm việc nhầm chế độ vận hành bình thường cố xảy ngồi phạm vi bảo vệ quy định Để nâng cao độ tin cậy nên sử dụng rơle hệ thống rơle có kết cấu đơn giản, chắn, thử thách qua thực tế sử dụng tăng cường mức độ dự phòng hệ thống bảo vệ b/ Tính chọn lọc: Là khả bảo vệ phát loại trừ phần tử bị cố khỏi hệ thống Theo nguyên lý làm việc, bảo vệ phân ra: bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối bảo vệ có độ chọn lọc tương đối Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối bảo vệ làm việc có cố xảy phạm vi hồn tồn xác định, khơng làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ đặt phần tử lân cận Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối ngồi nhiệm vụ bảo vệ cho đối tượng cần bảo vệ cịn thực chức dự phòng cho bảo vệ đặt phần tử lân cận Để thực yêu cầu chọn lọc bảo vệ có độ chọn lọc tương đối, phải có phối hợp đặc tính làm việc bảo vệ lân cận toàn hệ thống nhằm đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cao nhất, hạn chế đến mức thấp thời gian ngưng cấp điện c/ Tác động nhanh: Rơle hay bảo vệ gọi tác động nhanh thời gian tác động không vượt 50ms (2,5 chu kỳ cùa dịng điện cơng nghiệp 50Hz) Rơle hay bảo vệ gọi tác động tức thời không thông qua khâu trễ (tạo thời gian) tác động rơle Ngoài thời gian tác động rơle hay bảo vệ, việc loại nhanh phần tử bị cố phụ thuộc vào tốc độ thao tác máy cắt điện Các máy cắt điện tốc độ cao đại có thời gian thao tác từ 20 đến 60ms (từ đến chu kỳ 50Hz); máy cắt thông thường có thời gian thao tác khơng q chu kỳ (khoảng 100ms 50Hz) Như thời gian loại trừ cố (thời gian làm việc bảo vệ cộng với thời SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 84 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG gian thao tác máy cắt) khoảng từ đến chu kỳ (khoảng đến 160 ms 50 Hz) bảo vệ tác động nhanh Đối với lưới điện phân phối thường sử dụng bảo vệ có độ chọn lọc tương đối phải phối hợp thời gian tác động bảo vệ Bảo vệ thơng thường có thời gian khoảng 0,2 đến 1,5 giây, bảo vệ dự phòng khoảng 1,5 đến giây d/ Độ nhạy: Độ nhạy đặc trưng cho cảm nhận cố rơle hệ thống bảo vệ, biểu diễn hệ số độ nhạy: K nh = I N _ I kdbv Trong đó: IN_min: dòng ngắn mạch nhỏ Ikđbv: giá trị dòng nhỏ mà bảo vệ tác động Độ nhạy thực tế bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, quan trọng phải kể đến: Chế độ làm việc hệ thống, cấu hình lưới điện, dạng ngắn mạch vị trí ngắn mạch, nguyên lý làm việc rơle, đặc tính trình độ hệ thống điện, v.v… Tùy theo vai trò bảo vệ mà yêu cầu độ nhạy khác Các bảo vệ thường u cầu có hệ số độ nhạy khoảng từ 1, đến 2, bảo vệ dự phịng thường u cầu có hệ số độ nhạy khoảng từ 1, đến 1, 5ứ Bảo vệ cần có độ nhạy cho tác động chắn ngắn mạch qua điện trở hồ quang cuối vùng bảo vệ chế độ cực tiểu hệ thống e/ Tính kinh tế: Các thiết bị bảo vệ thiết kế lắp đặt hệ thống điện, khác với máy móc thiết bị khác, để làm việc thường xuyên chế độ vận hành bình thường Nhiệm vụ chủ yếu chúng phải ln ln sẵn sàng chờ đón bất thường cố xảy lúc có tác động chuẩn xác Đối với trang thiết bị điện cao áp siêu cao áp, chi phí để mua sắm lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chiếm vài phần trăm giá trị cơng trình, thơng thường giá thiết bị bảo vệ yếu tố định lựa chọn chủng loại nhà cấp hàng cho thiết bị bảo vệ Ở yêu cầu kỹ thuật nêu đóng vai trị định, khơng thỏa mãn u cầu dẫn đến hậu nặng nề cho hệ thống điện Đối với lưới điện trung, hạ áp, số lượng phần tử cần bảo vệ lớn, yêu cầu thiết bị bảo vệ không cao thiết bị bảo vệ nhà máy điện lớn lưới truyền tải cao áp siêu cao áp cần nhắc đến tính kinh SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 85 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG tế lựa chọn thiết bị bảo vệ cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật với chi phí thấp 2/ Các danh rơle sử dụng hệ thống điện: − 21: Rơle khoảng cách − 26: Rơle nhiệt (dầu) − 27: Rơle điện áp thấp − 30: Rơle thị vùng bảo vệ − 33: Rơle thị mức dầu thấp − 49: Rơle nhiệt độ − 50: Rơle bảo vệ dòng cắt nhanh − 51: Rơle bảo vệ dòng cực đại − 52: Máy cắt − 59: Rơle điện áp − 63: Rơle áp suất − 67: Rơle q dịng có hướng − 79: Tự động đóng trở lại − 81: Rơle tần số − 87: Rơle so lệch − 26W : Rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp − 26O : Rơle nhiệt độ dầu (máy biến áp, đổi nấc máy biến áp) − 51P, 51S : Rơle q dịng điện phía sơ cấp, thứ cấp MBA − 67N : Rơle dòng chạm đất có hướng − 87B : Rơle so lệch dọc bảo vệ − 87T : Rơle so lệch dọc bảo vệ máy biến áp − 96-1 : Rơle cấp (chỉ báo tín hiệu) − 96-2 : Rơle cấp (tác động cắt máy cắt điện) SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 86 GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV CHƯƠNG 11: BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 11.1/ Các cố, chế độ làm việc khơng bình thường máy biến áp loại bảo vệ thường dùng: 11.1.1/ Các dạng hưng hỏng: Sự cố máy biến áp chia làm hai loại cố bên cố bên máy biến áp − Sự cố bên ngoài: gồm có cố hay tượng nguy hiểm xảy bên máy biến áp tải, điện áp, tần số thấp ngắn mạch ngoài, … − Sự cố bên trong: gồm cố xảy bên vùng bảo vệ máy biến áp (bên vị trí đặt BI) Sự cố bên máy biến áp chia làm hai nhóm: cố gián tiếp cố trực tiếp + Sự cố gián tiếp: diễn từ từ trở thành cố trực tiếp khơng phát xử lý kịp thời Bảo vệ cố gián tiếp khơng địi hỏi tác động nhanh cắt máy biến áp, phải phát báo động cho người vận hành để xử lý + Sự cố trực tiếp: ngắn mạch bên cuộn dây, hư hỏng cách điện, làm thay đổi đột ngột thông số điện Bảo vệ cố trực tiếp phải tác động tức thời, cách ly máy biến áp bị cố khỏi hệ thống để giảm hư hỏng máy biến áp, giảm ảnh hưởng đến hệ thống SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 87 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG 11.1.2/ Các loại bảo vệ thường dùng cho máy biến áp: Loại hư hỏng Ngắn mạch pha nhiều pha chạm đất Chạm chập vòng dây, thùng dầu thủng bị rò dầu Quá tải Quá bão hòa mạch từ Loại bảo vệ - So lệch có hãm (bảo vệ chính) - Khoảng cách (bảo vệ dự phịng) - Q dịng có thời gian (chính dự phịng tùy theo cơng suất) - Q dịng thứ tự khơng - Rơle khí (BUCHHOLZ) - Q dịng điện - Hình ảnh nhiệt - Chống q bão hòa 11.2/ Bảo vệ máy biến áp: a/ Bảo vệ chống cố trực tiếp bên máy biến áp: Bảo vệ q dịng điện: máy biến áp bảo vệ q dịng cầu chì hay rơle q dịng Cầu chì: máy biến áp phân phối nhỏ thơng thường bảo vệ cầu chì Trong trường hợp máy cắt khơng dùng cầu chì làm nhiệm vụ cắt cố tự động Cầu chì phải không phép đứt khoảng thời gian ngắn tải khởi động động cơ, dòng điện từ hóa nhảy vọt đóng máy biến áp khơng tải, … Rơle q dịng điện: máy biến áp có S ≥ 100KVA có trang bị máy cắt thường bảo vệ ngun tắc q dịng điện Đặc tính thời gian làm việc phối hợp với bảo vệ mạch thứ cấp máy biến áp Bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây: máy biến áp công suất lớn (S>1MVA) bảo vệ so lệch bảo vệ Các yếu tố cần quan tâm đến thực bảo vệ so lệch: − Chọn BI: dòng điện định mức sơ cấp thứ cấp máy biến áp hai cuộn dây phụ thuộc công suất định mức máy biến áp tỷ kệ nghịch với điện Đối với máy biến áp ba cuộn dây, dòng định mức phụ thuộc vào công suất cuộn dây SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 88 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG tương ứng BI chọn có dịng định mức phía sơ cấp lớn dịng định mức cuộn dây máy biến áp mà đặt − Sơ đồ nối dây BI: sơ đồ BI chọn để thích hợp bù lệch pha dịng điện dây phía máy biến áp Nếu máy biến áp nối Y /Δ dòng điện dây thứ cấp sơ cấp máy biến áp lệch với 300, sơ đồ đấu BI phải đấu thích hợp để bù lại sai lệch tức nối máy biến dịng hình Δ phía nối Y máy biến áp Nếu máy biến áp nối Y /Y BI hai phía nối Δ − Độ dốc đặc tính rơle so lệch có hãm: để khắc phục dịng khơng cân rơle so lệch, người ta thường dùng rơle so lệch có tác động hãm (rơle so lệch phần trăm) Độ dốc đặc tính hãm thay đổi để phù hợp với dịng khơng cân Để chọn độ dốc đặc tuyến hãm, người ta đánh giá dịng khơng cân lớn ngắn mạch dựa yếu tố sau: + Nấc chỉnh đầu phân áp máy biến áp ± K% thay đổi tỉ số máy biến áp 2K%; nên chọn tỉ số BI nấc chỉnh rơle để cân dòng tải điểm đầu phân áp lúc sai số tối đa K % + Sai số tối đa dòng BI nấc chỉnh rơle nửa khác hai nấc chỉnh rơle (%) + Sai số BI (%)được tính có ngắn mạch lớn cho sai số nhiều nhất.đ Cộng tất sai số (%)và thêm độ dự trữ 5v% xác định độ dốc hãm nhỏ đặc tính rơle Bảo vệ so lệch máy biến áp ba cuộn dây: nguyên tắc bảo vệ dùng cho máy biến áp có hai cuộn dây, máy biến áp ba cuộn dây cấp nguồn từ phía, hai phía cung cấp tải có cấp điện áp khác Rơle so lệch dùng giống bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây Khi máy biến áp có nguồn cung cấp, rơle so lệch dùng hai cuộn hãm riêng biệt Trong trường hợp máy biến áp ba cuộn dây có cuộn Δ khơng nối tải, bảo vệ dùng trường hợp bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 89 GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV Sơ đồ tính tốn cho việc chọn tỉ số BI, trị số đặt rơle độ dốc hãm: 63MVA 110kV 15,75kV Cuộn hãm 87 Cuộn làm việc Sơ đồ bảo vệ so lệch có hãm MBA ba cuộn dây - Dịng sơ cấp phía 110kV: I BI = 63000 = 330 A Chọn nBI = 400/5A ×110 - Dịng thứ cấp vào rơle phía 110kV: I R = - Dịng sơ cấp phía 15,75kV : I BI = I BI 330 × = = 4.125 A nBI 400 63000 = 2309 A Chọn nBI = 3000/5A ×15,75 - Dịng thứ cấp vào rơle phía 15,75kV : I R = I BI 2309 × = = 3.84 A nBI 3000 Giả thiết nấc dùng cho phía 110kV Vậy nấc chỉnh phía 15, 75kV tỉ số : I R110 4.125 = ⇔ = ⇒ X = 4,67 Chọn nấc chỉnh phía 15, 75kV I R15,75 X 3.85 X - Sai số rơle: sai số % = − 4,67 ×100% = 7% 4,67 - Sai số ảnh hưởng đến rơle: 10% + 5% + 7% = 22% Sai số đầu phân áp: 10%; Sai số BI: 5%; Sai số rơle: 7% - Chọn độ dốc hãm: >22% + 5% = 27% Trường hợp MBA 40MVA: - Dịng sơ cấp phía 110kV: I BI = 40000 = 209 A Chọn nBI = 300/5A × 110 - Dịng thứ cấp vào rơle phía 110kV: I R = SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ I BI 209 × = = 3.18 A nBI 300 90 GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV - Dịng sơ cấp phía 15,75kV : I BI = 40000 = 1466 A Chọn nBI = 2000/5A ×15,75 - Dịng thứ cấp vào rơle phía 15,75kV : I R = I BI 1466 × = = 3.66 A nBI 2000 Giả thiết nấc dùng cho phía 110kV Vậy nấc chỉnh phía 15, 75kV tỉ số : I R110 3.14 = ⇔ = ⇒ X = 5.82 Chọn nấc chỉnh phía 15, 75kV I R15,75 X 3.66 X - Sai số rơle: sai số % = − 5.82 ×100% = 3.1% 5.82 - Sai số ảnh hưởng đến rơle: 10% + 5% + 3.1% = 18.1% Sai số đầu phân áp: 10%; Sai số BI: 5%; Sai số rơle: 3.1% - Chọn độ dốc hãm: >18.1% + 5% = 23.1% Máy biến dòng phụ cho bảo vệ so lệch: ngồi BI người ta dùng BI phụ để bù lệch pha, để hiệu chỉnh dịng khơng cân vào rơle đầu phân áp khác tỷ số biến đổi máy biến áp BI Đối với máy biến áp hai cuộn dây, máy biến dòng phụ phối hợp với điều kiện phụ tải lớn máy biến áp Bảo vệ so lệch có dịng từ hóa nhảy vọt: đóng máy biến áp khơng tải, dịng điện từ hóa nhảy vọt xuất phía nguồn, tổng dịng khơng phân biệt với dòng ngắn mạch bên máy biến áp Để tránh tác động nhầm trường hợp có phương pháp sau: − Tác động chậm: dịng từ hóa dịng q độ, tắt nhanh nên tránh cách cho rơle tác động có thời gian − Hãm họa tần Bảo vệ so lệch dùng rơle dịng điện: mạch so lệch dùng rơle dòng điện để bảo vệ máy biến áp nhỏ, dự trữ tải Dòng điện chọn phải lớn dịng khơng cân đầy tải Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây máy biến áp: bảo vệ chống chạm đất bên máy biến áp thực rơle so lệch hay dòng điện Phương án lựa chọn phụ thuộc vào loại dây, cỡ dây tổ đấu dây máy biến áp Thời gian làm việc lựa chọn theo nguyên tắc bậc thang phối hợp với thời gian bảo vệ chống chạm đất đặt phần tử lân cận SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 91 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG Bảo vệ máy biến áp làm việc song song: để tiết kiệm máy cắt, số trường hợp hai máy biến áp làm việc song song có chung máy cắt Để bảo vệ so lệch trạm này, máy biến áp bảo vệ so lệch riêng biệt bảo vệ so lệch chung mở hai máy cắt hai đầu trạm b/ Bảo vệ chống cố gián tiếp bên máy biến áp: + Bảo vệ nhiệt: Rơle nhiệt độ đặt máy biến áp Định mức MBA phụ thuộc vào độ tăng nhiệt độ so với nhiệt độ môi trường xung quanh “cực đại”, nhiệt độ môi trường thấp nhiệt độ cho phép MBA Từ hình vẽ trên, bảo vệ tải đánh giá qua nhiệt độ cuộn dây, nhiệt độ đo phần tử cảm ứng nhiệt Phần tử cảm ứng nhiệt bỏ hộp nhỏ đặt gần đỉnh thùng dầu MBA, phần tử sinh nhiệt nhận điện từ máy biến dòng pha từ đầu cực phía hạ MBA bỏ hộp nhỏ Nhiệt độ phần tử sinh nhiệt giống nhiệt độ cuộn dây MBA, phần tử cảm ứng nhiệt phản ảnh nhiệt cuộn dây MBA tất trường hợp (nhiệt độ môi trường tải) + Rơle Buchholz: SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 92 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG Đây rơle tác động từ gaz, dùng để phát cố nhỏ bắt đầu Rơle gaz để phụ trợ cho rơle so lệch dọc MBA khơng thể phát cố NM bên MBA đầu cực MBA Khi cố xảy sinh nhiệt làm ảnh hưởng cách điện lõi MBA, phân hóa vật liệu cách điện sinh dễ cháy, hoạt động rơle Buchholz báo tín hiệu lượng gaz phát sinh đủ lớn Khi gaz tích tụ mức dầu giãn trái hạ xuống làm đóng tiếp điểm báo động Để làm việc tin cậy người ta dùng tiếp điểm thủy ngân, gaz tích tụ giãn vào ống để phân tích biết loại cố, loại cố lớn lượng gaz lớn sinh nhiều làm trái phía hoạt động cho tín hiệu mở máy cắt MBA + Bộ phận giảm áp suất dầu: phận gắn máy biến áp, đĩa đặt ống xả; có sực cố lớn, áp suất dầu tăng mạnh làm bật tung đĩa, dầu xả ngồi nhanh chóng, điều tránh nổ cháy SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 93 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG + Rơle phát tăng áp suất dầu: Rơle phát tốc độ tăng áp suất nên làm vịêc nhanh rơle làm giảm áp suất, phát trị số áp suất lúc cố Rơle dùng cho máy biến áp có đệm gaz thay bình dầu Rơle đặt đáy máy biến áp dễ dàng bảo trì, làm việc nguyên tắc tốc độ tăng áp suất có tín hiệu đến máy cắt máy biến áp 3/ Sơ đồ bảo vệ máy biến áp trạm 110kV: SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 94 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG Rơle 96 (rơle hơi): Khi cố xảy ra, sinh nhiệt làm ảnh hưởng cách điện MBA, phân hóa vật liệu cách điện sinh dễ cháy Hoạt động rơle báo tín hiệu lượng gaz phát sinh đủ lớn Khi lượng gaz tích tụ mức dầu giãn làm cho tiếp điểm phía đóng lại sinh báo động (rơle hoạt động cấp 1) Nếu loại cố lớn lượng khí sinh nhiều làm cho mức dầu giãn tiếp tục, tiếp điểm phía đóng lại từ đưa tín hiệu cắt MC (rơle hoạt động cấp 2) Rơle đặt gần bình dầu MBA Rơle 26 (rơle nhiệt độ): Khi cố xảy ra, nhiệt độ cuộn dây, nhiệt độ dầu, nhiệt độ thân MBA có thay đổi Nhiệt độ khác với nhiệt độ cho phép MBA Khi vừa phát sinh rơle đưa tín hiệu báo động (rơle hoạt động cấp 1) Nếu tình trạng tiếp tục phát sinh rơle đưa tín hiệu cắt MC (rơle hoạt động cấp 2) Rơle 63 (rơle áp suất) : Khi áp suất dầu tăng mạnh làm cho dầu MBA dễ bị cháy nổ Rơle tác động làm bật tung đĩa để xả tồn dầu bên ngồi đưa tín hiệu cắt MC Rơle đặt đáy MBA Rơle 87 (DTP215) : Rơle so lệch Theo nguyên tắc so lệch, rơle tác động sau : dòng sơ cấp chạy vào MBA (đối tượng bảo vệ) so sánh với dòng thứ cấp chạy khỏi MBA, hai dòng cộng lại nghĩa Ilv = (Ilv = Is + It = 0) rơle không tác động Khi ngắn mạch xảy (bên đối tượng bảo vệ), dịng Ilv khác lúc rơle tác động đưa tín hiệu cắt MC Rơle 50/51P (SPAJ140C) : Rơle dòng cắt nhanh rơle q dịng cực đại phía sơ cấp MBA Khi NM bên ngồi MBA, dịng NM lớn, dòng chạy qua thiết bị đặt bảo vệ có dịng điện cho phép định trước Nếu dòng NM lớn dòng cho phép thiết bị đặt bảo vệ rơle tác động đưa tín hiệu cắt MC Rơle 50/51S (SPAJ140C) : Rơle dòng cắt nhanh rơle q dịng cực đại phía sơ cấp MBA Khi NM bên ngồi MBA, dịng NM lớn, dòng chạy qua thiết bị đặt bảo vệ có dịng điện cho phép định trước Nếu dòng NM lớn dòng cho phép thiết bị đặt bảo vệ rơle tác động đưa tín hiệu cắt MC Vậy hệ thống máy biến áp bảo vệ SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 95 Thiết Kế Trạm Biến Áp 110KV GVHD: Th.S NGUYỄN TUẤN DŨNG KẾT LUẬN Để đề tài thiết kế trạm biến áp hồn thiện việc phức tạp ngồi việc tiến hành bước tính tốn ta cần phải tham khảo tài liệu để cân nhắc tìm phương án tối ưu nhằm giải hài hòa yêu cầu mặt kĩ thuật tính kinh tế Qua trình làm luận văn giúp em hiểu cách sâu sắc bước thiết kế trạm biến áp,ngồi luận văn cịn giúp em cố thêm kiến thức học thời gian qua Một lần em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô ! SVTH: NGUYỄN VĂN TÝ 96 ... 15.75kV trang74 8.10/- CHỌN CHỐNG SÉT VAN trang74 8.10.1/- Chọn chống sét van cho cấp 110kV trang75 8.10.2/- Chọn chống sét van cho cấp15.75kV trang76 CHƯƠNG TÍNH