ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP THIẾT K? TRẠM BIẾN ÁP 11022KV

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV GVHD : Th.S PHAN THANH QUẢNG SVTH : PHẠM ANH QUỐC Lớp : 09DD1N Khóa : 09 TP.Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2010 LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành luận văn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PHAN THANH QUẢNG, người nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn em suốt trình thực đề tài, để em hiểu hoàn thành đề tài Em xin gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô, người tận tình giảng dạy em từ nhửng buổi vào trường, cám ơn thầy cô khoa ĐIỆN-ĐIỆN TỬ trường Đại Học TÔN ĐỨC THẮNG tạo điều kiện để em hoàn thành đề tài Cuốn đồ án tốt nghiệp trình bày thứ tự phần quan trọng việc thiết kế trạm biến áp 110/22kV Mặc dù cố gắng hết sức, kiến thức cịn hạn chế, kinh nghiệm chưa có khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý, phê bình thầy môn Hệ Thống Điện để kiến thức em đồ án tốt nghiệp hoàn thiện Cuối e xin kính gửi quý thầy gia đình lời chúc sức khỏe, hạnh phúc thành đạt Tp.Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2010 Sinh viên thực PHẠM ANH QUỐC Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng LỜI NÓI ĐẦU Điện cân để cung cấp điện cho nhà máy, khu kinh tế, khu công nghiệp, phố mới…Vấn đề đặt phải xây dựng hệ thống điện để nâng cao tính cung cấp điện cách an toàn, liên tục, đảm bảo chất lượng điện tốt cho phụ tải hữu, củng phụ tải phát triển điều kiện tiên ngành điện cần phải đạt Đồng thời giải đắng vấn đề kinh tế - kỹ thuật thiết kế xây dựng nguồn điện vận hành chúng mang lại lợi ích khơng nhỏ kinh tế quốc dân nói chung ngành điện nói riêng Trạm biến áp dùng để biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác phục vụ truyền tải điện xa (tăng áp) để cung cấp điện đến hộ tiêu thụ (giảm áp) Do nhiệm vụ thiết kế xây dựng trạm biến áp nhiệm vụ quan trọng hàng đầu việc xây dựng hệ thống điện khu vực Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP gồm 10 chương sau: Chương 1: Tổng quan trạm biến áp Chương 2: Đồ thi phụ tải cân lượng Chương 3: Chọn máy biến áp sơ đồ cấu trúc Chương 4: Chợn sơ đồ nối điện Chương 5: Tính tốn kinh- tế kỹ thuật – định phương án thiết kế Chương 6: Tính tốn ngắn mạch Chương 7: Chọn khí cụ điện thiết bị dẫn điện Chương 8: Bảo vệ chống sét cho trạm biến áp Chương 9: Thiết kế hệ thống nối đất cho trạm biến áp Chương 10: Role bảo vệ tram biến áp SVTH: Phạm Anh Quốc Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Phân loại trạm biến áp 1.3 Những yêu cầu cần thiết thiết kế trạm biến áp 1.4 Các tiêu chuẩn quy phạm áp dụng cho thiết kế trạm biến áp 1.5 Các yêu cầu khác Chương 2: ĐỒ THỊ PHỤ TẢI VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 2.1 Khái niệm 2.2 Phân loại theo mức độ quan trọng 2.3 Khi thiết kế cung cấp điện cho phụ tải điện cần ý 2.4 Các phương pháp dự báo phụ tải 2.5 Đồ thị phụ tải cân lượng 2.6 Lựa chọn địa điểm trạm 2.7 Tính tốn chọn cơng suất tự dùng cho trạm Chương 3: CHỌN MÁY BIẾN ÁP VÀ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC 11 3.1 Khái niệm chung máy biến áp 11 3.2 Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp 12 3.3 Các dạng sơ đồ cấu trúc trạm biến áp 13 3.4 Các phương pháp chọn số lượng công suất MBA 14 3.5 Phân tích ưu nhược điểm phương án 19 3.6 Tính tốn tổn thất điện MBA 20 Chương 4: CHỌN SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CHÍNH 25 4.1 Khái niệm chung 25 4.2 Các dạng sơ đồ nối điện trạm biến áp 25 4.3 Chọn sơ đồ nối điện 28 Chương 5: TÍNH TỐN KINH TẾ- KỸ THUẬT QUYẾT ĐỊNH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 31 5.1 Khái niệm 31 5.2 Tính tốn so sánh kinh tế kỹ thuật phương án phương án 31 Chương 6: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 39 6.1 Khái niệm 39 6.2 Các giả thiết tính tốn ngắn mạch 40 6.3 Phương pháp tính tốn ngắn mạch pha cho trạm 110kV 40 6.4 Phương pháp tính tốn ngắn mạch pha cho trạm 110kV 48 6.5 Phương pháp tính tốn ngắn mạch pha cho trạm 110kV 49 Chương 7: CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ DẪN ĐIỆN 54 7.1 Khái niệm 54 7.2 Các điều kiện chung để chọn khí cụ 54 SVTH: Phạm Anh Quốc Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng 7.3 Chọn khí cụ điện 55 Chương 8: BẢO VỆ CHỐNG SÉT CHO TRẠM BIẾN ÁP 75 8.1 Tổng quan 75 8.2 Thiết kế chống sét cho trạm 110kV 77 Chương 9:THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỐI ĐẤT CHO TRẠM BIẾN ÁP 82 9.1 Khái niệm 82 9.2 Các yêu cầu kinh tế kỹ thuật thiết kế 82 9.3 Thiết kế nối đất an toàn cho trạm 83 9.4 Tính tốn thiết kế hệ thống nối đất cho trạm 86 9.5 Kiểm tra hệ thống nối đất… 91 Chương 10: ROLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 95 10.1 Khái niệm Role bảo vệ 95 10.2 Nguyên lý hoạt động loại role bảo vệ TBA 96 10.3 Tính tốn phân bố dịng ngắn mạch bảo vệ role 103 10.4 Lựa chọn tính tốn bảo vệ role 104 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CTS : Cột thu sét DCL : Dao cách ly DCS : Dây chống sét HTNĐ: Hệ thống nối đất HTTS : Hệ thống thu sét KTS : Kim thu sét MBA : Máy biến áp MC : Máy cắt NMĐ : Nhà máy điện TG : Thanh góp TBA : Trạm biến áp SVTH: Phạm Anh Quốc Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng ĐỀ TÀI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV 1) Đồ thị phụ tải điển hình ngày năm: 2) Thiếu hụt công suất năm 2015 Pmax-2015=22 Mw Cos  =0.8 3) Tốc độ gia tăng phụ tải dự báo: 2015 – 2020 : 9% 2021 – 2025 : 10% 4) Điện trở suất khu vực trạm:   92 / m dat mua kho 5) Sơ đồ trạm hệ thống điện: SVTH: Phạm Anh Quốc Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng In= 30KA 15 km AC 240 22km AC 240 N1 N4 110 kV 110 kV 2x40MVA 2x40MVA N2 22kV 6km N5 22kV N3 TBA du kien thiet ke SVTH: Phạm Anh Quốc TBA hien huu Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Đăt vấn đề: 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 điện Trạm biến áp có nhiệm vụ biến điện áp từ cấp điện áp đến cấp điện áp khác thích hợp để nhằm phục vụ cho mục đích Thí dụ trạm biến áp tăng áp dùng để biến điện áp lên cao để truyền tải xa, ngược lại trạm hạ áp dùng để giảm áp với mục đích cung cấp cho phụ tải tiêu thụ… Các trạm biến áp, đường dây truyền tải, mạng phân phối, nhà máy phát điện tạo nên hệ thống điện, mang đặc điểm khu vực theo yêu cầu đặc biệt phụ tải Tùy theo tính chất phụ tải yêu cầu qua hệ thống điện mà trạm biến áp phải có kết cấu thích hợp để đảm bảo cung cấp điện Dung lượng máy biến áp,vị trí,số lượng phương thức vận hành trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế-kỹ thuật hệ thống cung cấp điện.Vì việc lựa chọn trạm biến áp phải gắn liền với việc lựa chọn phương án cung cấp điện Dung lượng tham số khác máy biến áp phụ thuộc vào phụ tải nó,vào cấp điện áp mạng, vào phương thức vận hành máy biến áp.v…v…Vì thế, để lựa chọn trạm biến áp tốt nhất, cần phải xét tới nhiều mặt phải tiến hành tính tốn so sánh kinh tế-kỹ thuật phương án đề Hiện nước ta sử dụng cấp điện áp sau đây:  Cấp cao áp:  500 kV dùng cho hệ thống điện quốc gia nối liền ba vùng Bắc, Trung, Nam tương lai cho khu vực  220 kV dùng cho mạng điện khu vực  110 kV dùng cho mạng phân phối, cung cấp cho phụ tải lớn  Cấp trung áp:  22 kV trung tính trực tiếp nối đất, dùng cho mạng điện địa phương, cung cấp cho nhà máy vừa nhỏ, cung cấp cho khu dân cư SVTH: Phạm Anh Quốc Trang Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng  Cấp hạ áp:  380/220V dùng mạng hạ áp Trung tính trực tiếp nối đất Do lịch sử để lại nước ta cấp trung áp dùng 35kV, 15kV, 10kV 6kV Nhưng tương lai cấp điện áp nêu cải tạo để dùng thống cấp 22kV 1.2 Phân loại tram biến áp: Phụ thuộc vào mục đích phân loại trạm biến áp theo cách sau:  Theo điện áp chia thành trạm biến áp tăng áp trạm biến áp giảm áp:  Trạm biến áp tăng áp trạm biến áp có điện áp thứ cấp lớn điện áp sơ cấp Đây thường trạm biến áp nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện…) tập trung điện máy phát điện để phát hệ thống điện phụ tải xa nhằm giảm tổn thất điện truyền tải Cấp điện máy phát thường 6.6 kV; 10.5 kV; 13.8 kV; 15.8 kV; 20 kV…  Trạm biến áp hạ áp trạm biến áp có điện áp thứ cấp thấp điện áp sơ cấp Đây thường trạm biến áp có nhiệm vụ nhận điện từ hệ thống điện để phân phối cho phụ tải Loại trạm phổ biến thơng dụng, chủng loại đa dạng (có loại trạm ba pha trạm pha) có nhiều điện áp khác nhau: 35/0.4kV; 22-15/0.4kV; 15/0.4-0.22kV; 110/22/0.4kV  Theo chức chia thành trạm biến áp trung gian trạm biến áp phân phối:  Trạm biến áp trung gian hay thường gọi trạm biến áp khu vực thường có điện áp sơ cấp lớn (500kV, 220kV, 110 kV) để nhận điện từ hệ thống đến cung cấp cho mạng phân phối hay mạng địa phương có điện áp khác (220kV, 110kV, 22kV, 15kV ) trạm biến áp phân phối  Trạm biến áp phân phối hay gọi trạm biến áp địa phương có nhiệm vụ phân phối trực tiếp cho hộ sử dụng điện xí nghiệp, khu dân cư, trường học…thường có cấp điện áp nhỏ (110/22-15kV, 22/15-0.4kV)  Theo hình thức cấu trúc trạm người ta chia thành trạm trời (trạm hở) trạm nhà (trạm kín):  Trạm biến áp ngồi trời (trạm hở): thiết bị dao cách ly, máy cắt, máy biến áp, góp… đặt trời Riêng phần phân phối điện áp thấp đặt nhà, đặt tủ sắt chế tạo sẵn chuyên dụng (tủ điều khiển, relay,…) Loại thích hợp cho trạm trung gian cơng suất lớn, có đủ đất đai cần thiết để đặt thiết bị trời Sử dụng loại trạm đặt trời tiết kiệm lớn kinh phí xây dựng nên khuyến khích dùng nơi có điều kiện  Trạm biến áp nhà (trạm kín): thiết bị đặt nhà Loại trạm hay thường gặp trạm phân xưởng trạm biến áp khu dân cư có cơng suất trung bình hay cơng suất nhỏ trạm biến áp nằm thành phố có diện tích nhỏ hẹp có SVTH: Phạm Anh Quốc Trang Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng đường dây đến cáp ngầm với yêu cầu độ an toàn cao, mỹ quan nên trạm phải đặt nhà  Ngồi trạm biến áp cịn có trạm sử dụng sau:  Trạm đóng cắt điện (trạm cắt): Trạm khơng có máy biến áp, có thiết bị phân phối 110(220)kV/22-15kV  Trạm nối: Làm nhiệm vụ liên lạc hai hệ thống có tần số khác (hệ thống điện với tần số 50 Hz hệ thống điện có tần số 60Hz) 1.3 Những yêu cầu cần thiết thiết kế trạm biến áp: Mục tiêu nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện đảm bảo cho hộ tiêu thụ đủ điện với chất lượng điện đảm bảo Phương án cung cấp điện hợp lý thỏa mãn tiêu sau:  Vốn đầu tư nhỏ  Độ tin cậy cung cấp điện cao  Phí tổn vận hành năm thấp  An toàn với người vận hành thiết bị  Chất lượng điện đảm bảo (f, U, I, P) Những tiêu nêu thường mâu thuẩn phương án chọn lọc hợp lý phải lựa chọn quan điểm thỏa hiệp tiêu tùy thuộc vào kinh tế, kỹ thuật, vốn đầu tư hoàn cảnh cụ thể phát triển khoa học kỹ thuật nói chung tồn ngành điện nói riêng thời điểm Đồng thời cịn vào tính chất nhiệm vụ TBA (như TBA có cấp điện áp lớn, hay TBA có điện áp 110kV trở xuống, trạm cụt hay trạm nút…) mà lựa chọn kiểu trạm cho hợp lý vốn đại kỹ thuật Bản đồ án thiết kế trạm biến áp cho xí nghiệp hay khu cơng nghiệp thành phố thực theo bước sau:  Xác định vùng phụ tải: Nhằm đánh giá nhu cầu điện khu vực, từ chọn lựa phương án hợp lý, chọn công suất MBA thiết bị  Xác định phương án nguồn điện: Vị trí, cơng suất, loại nguồn đến, tầm quan trọng lưới điện khu vực, hay lưới điện quốc gia…  Chọn cấu trúc nối mạng  Chọn giải pháp cơng nghệ chính: Sơ đồ nối điện chính, đo lường, điều khiển, relay bảo vệ, chống sét, điện tự dùng xoay chiều chiều, thông tin liên lạc, điều khiển tự động, hệ thống nối đất  Tính tốn tiêu kỹ thuật kinh tế: Với yêu cầu thiết kế trạm biến áp phân phối khuông khổ luận văn tốt nghiệp với đề tài thiết kế trạm biến áp 110/22kV với yêu cầu chi tiết ghi nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp Mục tiêu việc thiết kế xây dựng trạm biến áp 110/22kV để phục vụ cung cấp điện cho khu công nghiệp, tiểu thủ cơng nghiệp, nơng nghiệp, ngư nghiệp, khí hóa, du lịch, giao thơng vận tải đời sống sinh hoạt nhân dân Mơ hình thiết kế trạm biến áp 110/22kV nhằm đáp ứng nhu cầu phụ tải đảm bảo chất lượng điện năng, phát huy tính hiệu kinh tế, vận hành cung cấp điện SVTH: Phạm Anh Quốc Trang Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng Ikd=k*Ikd-dd22/2=1.5*2887.2/2= 2165.4A 1.5 ( thỏa yêu cầu) K   nh I 1.27 1.27 kdR (2) I N  22  7364 =3682A (do 2MBA vận hành song song nên Với I  N  2 =1/2 IN-22)  Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 50:  Dòng khởi động: Cũng chọn lựa lớn cấp MC phân đoạn 22kV Ikd=k*Ikd-pd=1.5*2928.6=4392.9 A < I(2)N22/2=3682 A (thỏa) I 4392.9 =2.93A  kd  kdR n 1500 22 Qua role: I Do chọn giá trị khởi động là: IkdR=2.93*In=2.93*1=2.93A t=0.15s  Bảo vệ dòng chạm đất 51N:  Dòng khởi động: Dòng điện khởi động tính theo cơng thức: Ikcb-max=fi-max*Kdn*Kkck*INngoai-max=0.1*1*1.1*4251.5= 467.665 A Trong đó: In-max=8503/2= 4251.5A dịng ngắn mạch max đầu đường dây 22kV (do MBA vận hành song song nên dịng ngắn mạch qua bảo vệ ½ IN222) I *k 467.665 * 1.2 I  kcb  max at  =0.37 A kdR TI 1500 22kV Tầm chỉnh định role: Ikd=0.1 ÷ 5In Do chọn giá trị khởi động role: IkdR=0.37*In=0.37*1=0.37A  Chọn thời gian bảo vệ: Khi ngắn mạch chạm đất TG 22kV (N2): Thời gian tác động role 51N MC phân đoạn 0.341s=t1  Thời gian tác động role 51 là: t ≥ t1+∆t= 0.341 +0.3 =0.641s SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 113 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV T  TMS GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng 13.5 13.5  TMS = TMS*1.7=0.641s I 9937 / N 1 1 1500 * 0.37 I kd  TMS= 0.377 chọn TMS=0.375s  T=0.375*1.7=0.639s  Độ nhạy: (1) 3I I  T N  22  4968.5 /1500 =8.95 >1.5 ( thỏa yêu cầu) K   nh I 0.37 0.37 kdR (1) I N  22  9937 =4968.5 A (do 2MBA vận hành song song nên Với 3I   2 =1/2 IN-22)  Bảo vệ dòng chạm đất cắt nhanh 50N: Dòng điện khởi động xác định lớn cấp so với bảo vệ 50N MC phân đoạn 22kV Ikd=k*Ipd22=1.5*2165.4= 3248.1 A 1.5 ( thỏa yêu cầu) K   nh I 0.37 0.37 kdR (1) I N  22  9937 =4968.5 A (do 2MBA vận hành song song nên Với 3I   2 =1/2 IN-22) g) Bảo vệ q dịng MBA phía 110kV: 50, 51, 50N, 51N: Bảo vệ dòng lắp đặt phía 110kV nhằm:  Bảo vệ dự trữ cho bảo vệ so lệch  Bảo vệ dự trữ cho bảo vệ chạm đất MBA Để bảo vệ ta chọn role kỹ thuật số SPAJ – 140C hãng ABB Chọn biến dòng cho bảo vệ:  Dòng điện làm việc cực đại: Ilv max  1.4SBA * 110  1.4 * 40000 =293.924 A * 110  Sử dụng biến dịng chân sứ MBA có tỷ số biến: n110=300/1  Bảo vệ dòng 51:  Dịng điện khởi động Dịng điện khởi động tính theo công thức: K K K I 1.2 * 1.3 * 1* 293.294 = 508.376 A I  at mm sd lv  max  kd K 0.9 tv Trong đó: Kat=1.2; Kmm=1.3; Ksd =1; Ktv=0.9 I 508.376 I  kd  =1.7A kdR n 300 110 Tầm chỉnh định role: Ikd=0.5 ÷ 5In Do chọn giá trị khởi động role: IkdR=1.7*In=1.7*1=1.7 A  Chọn thời gian bảo vệ: chọn đặc tuyến Very Inverse Dòng ngắn mạch lớn cuối khu bảo vệ qui phía 110kV (TG 22kV) MBA vận hành song song nên: IN max  I (3)N 22max 22 8503 * 22  =850.3 A *110 * 110 Khi ngắn mạch TG 22kV (N2), thời gian tác động role 51 lộ tổng 0.75s  Thời gian tác động role 51 là: t ≥ t1+∆t= 0.75 +0.3 =1.05s  T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*20.23 =1.05 I 850.3 N 1 1 300 *1.7 I kd  TMS= 0.052 , chọn TMS =0.05  T=0.05*20.23=1.01s Với:  t1: thời gian lớn bảo vệ 51 lộ tổng SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 115 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng  ∆t: thời gian phân cấp role Khi dòng ngắn mạch max qua bảo vệ, tương ứng với dòng ngắn mạch pha TG 110kV IN-110=8.082 A T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*0.91 I 8082 N 1 1 300*1.7 I kd Với TMS =0.05  T=0.05*0.91=0.05s  Độ nhạy: (2) I N  T N  T  2.46 =1.51 >1.5 ( thỏa yêu cầu) K   nh I 1.7 1.7 kdR (2) I 7364*22 N  22 * 22 Với I =2.46 A   N  T 110* n110 2*110*300 I  Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 50:  Dòng khởi động: Ikd=kat*IN-max=1.2*850.3=1020.36 A I 1020.36 =3.4A  kd  kdR n 300 110 Qua role: I Do chọn giá trị khởi động là: IkdR=3.4*In=3.4*1=3.4A t=0.15s  Bảo vệ dòng chạm đất 51N:  Dòng khởi động: Dòng điện khởi động tính theo cơng thức: Ikcb-max=fi-max*Kdn*Kkck*INngoai-max=0.1*1*1.1*850.3= 93.533 A Trong IN max  IN 22max 22 8503 * 22  =850.3 A (dòng ngắn mạch pha lớn * 110 * 110 tai TG 22kV qui 110kVvà MBA song song nên ½) I *k 93.533 * 1.2 =0.37 A I  kcb  max at  kdR TI 300 110kV Tầm chỉnh định role: Ikd=0.1 ÷ 5In Do chọn giá trị khởi động role: IkdR=0.37*In=0.37*1=0.37A  Chọn thời gian bảo vệ: Dòng ngắn mạch lớn cuối khu bảo vệ qui phía 110kV (TG 22kV) MBA vận hành song song nên: IN max  SVTH: Phạm Anh Quốc IN 22max 22 9937 * 22 =993.7 A  * 110 * 110 Trang 116 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng Khi ngắn mạch TG 22kV (N2), thời gian tác động role 51N lộ tổng 0.641s  Thời gian tác động role 51 là: t ≥ t0-BA22+∆t= 0.641 +0.3 =0.941s T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*1.7 =0.941 I 993.7 N 1 1 300 * 0.37 I kd  TMS= 0.55 T=0.941s Khi dịng ngắn mạch chạm đất max qua bảo vệ, tương ứng với dòng ngắn mạch pha TG 110kV IN-110=6585 A T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*0.23 I 6585 N 1 1 300 * 0.37 I kd Với TMS =0.55  T=0.55*0.23=0.13s  Độ nhạy: (1) 3I I  T N  110  993.7 / 300 =8.95 >1.5 ( thỏa yêu cầu) K   nh I 0.37 0.37 kdR  Bảo vệ dòng chạm đất cắt nhanh 50N: Dòng điện khởi động Ikd=kat*Ipd22=1.2*993.7= 1192.44 A < I(1)N(N1)=6585A (thỏa) I 1192.44 =3.98 A  kd  kdR n110 1500 Qua role: I Do chọn giá trị khởi động là: IkdR=3.98*In=3.98*1=3.98A t=0.15s h) Bảo vệ đường dây TBA thiết kế - TBA hữu: Do đường dây có nguồn cung cấp từ trạm BA thiết trạm BA hữu nên ta chọn bảo vệ khoảng cách (21) làm bảo vệ đường dây bảo vệ dòng 50, 51, 50N, 51N làm bảo vệ dự trữ cho bảo vệ khoảng cách  Bảo vệ khoảng cách (21): Bảo vệ khoảng cách cho đường dây ta sử dụng role SEL – 321 hãng sản suất SELL Chọn tỷ số biến:  n BU=110/0.11  n BI=600/1 Thông số đường dây:  x AB=xd3=0.665 Ω(tổng trở thứ tự thuận đường dây TBA thiết kế-TBA hữu)  xBC=2.465 Ω(điện kháng thứ tự thuận TBA hữu) Bảo vệ khoảng cách gồm có cấp: SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 117 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng  Vùng 1: Tổng trở vùng xác định: Zkd1=k1*ZAB  k1*x AB=0.8*0.665=j0.532 Ω Tổng trở đặt thứ cấp cấp (chỉnh định role) Zkd 1R  Zkd * nBI 600 /1  j 0.532 * = 0.319 Ω nBU 110 / 0.11 Chọn thời gian tác động: t=0s  Vùng 2: Zkd2=ZAB +0.5ZBC  xAB+0.5xBC=0.665+0.5*2.465=j1.898 Ω Tổng trở khởi động cấp đặt role Zkd 2R  Zkd * nBI 600 /1 = 1.139 Ω  j 1.898 * nBU 110 / 0.11 Độ nhạy: k nh  Z2 1.898  = 2.85 >1.5 (thỏa yêu cầu) ZAB 0.665 Chọn thời gian tác động t=0.5s  Vùng 3: Zkd3=1.2(ZAB +ZBC)  1.2(xAB+xBC)=1.2*j(0.665+2.465)=j3.756 Ω Tổng trở khởi động cấp đặt role Zkd R  Zkd * nBI 600 /1 = 2.254 Ω  j 3.756 * nBU 110 / 0.11 Độ nhạy: k nh  Z3 3.756 = 5.65 >1.5 (thỏa yêu cầu)  ZAB 0.665 Chọn thời gian tác động t=1s  Bảo vệ dòng: Role bảo vệ dòng chọn hãng ABB SPAJ – 140C  Chọn biến dòng bảo vệ: Dòng điện làm việc cực đại: Ilv max  STBA hienhuu 80000 =419.89 A * U110 * 110 Chọn biến dịng có tỷ số biến: n110=600/1  Bảo vệ dòng 51:  Dòng điện khởi động: Dòng điện khởi động tính theo cơng thức K K K I 1.2 * 1.3 * 1* 419.89 I  at mm sd lv  max  = 655.028 A kd K 0.9 tv Trong đó: Kat=1.2; Kmm=1.3; Ksd =1; Ktv=0.9 I 655.028 I  kd  =1.09A kdR n 600 110 SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 118 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng Tầm chỉnh định role: Ikd=0.5 ÷ 5In Do chọn giá trị khởi động role: IkdR=1.09*In=1.09*1=1.09 A  Chọn thời gian bảo vệ: chọn đặc tuyến Very Inverse Dòng ngắn mạch lớn cuối đường dây TBA hữu IN4-max=3906 A T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*2.72 I 3906 N 1 1 600 * 1.09 I kd Chọn TMS =0.075  T=0.075*2.72=0.204s Khi dòng ngắn mạch max qua role đầu đường dây :IN1-110=8082 A T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*1.19 I 8082 N 1 1 600 * 1.09 I kd Với TMS =0.075  T=0.075*1.19=0.089s  Độ nhạy: (2) I I N  T N  minT  3383 / 600 =5.17 >1.5 ( thỏa yêu cầu) K   nh I 1.09 1.09 kdR Với IN-minT: dòng ngắn mạch TBA hữu N4  Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 50:  Dịng khởi động: Ikd=kat*IN-max=1.2*3906= 4687.2 A Trong đó: IN-max: dòng ngắn mạch lớn TG 110 TBA hữu I 4687.2 =7.812A  kd  kdR n 600 110 Qua role: I Do chọn giá trị khởi động là: IkdR=7.812*In=7.812*1=7.812 A t=0.05s  Bảo vệ dòng chạm đất 51N:  Dòng khởi động: Dòng điện khởi động tính theo cơng thức: Ikcb-max=fi-max*Kdn*Kkck*INngoai-max=0.1*1*1.1*3906= 429.66 A Trong đó: INngoai-max=3906A dịng ngắn mạch max cuối đường dây 110kV TBA hữu I *k 429.66 * 1.2 I  kcb  max at  =0.86 A kdR TI 600 110kV Tầm chỉnh định role: Ikd=0.1 ÷ 5In Do chọn giá trị khởi động role: IkdR=0.86*In=0.86*1=0.86 A  Chọn thời gian bảo vệ: SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 119 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng Dòng ngắn mạch chạm đất lớn cuối đường dây TBA hữu 3I0N4=3253 A T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*2.54 I 3253 N 1 1 600 * 0.86 I kd Chọn TMS= 0.075  T=0.075*2.54=0.19s Khi dòng ngắn mạch chạm đất max qua role đầu đường dây :3I0-N1=6585 A T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*1.15 I 6585 N 1 1 600 * 0.86 I kd Với TMS =0.075  T=0.075*1.15=0.086s  Độ nhạy: (1) 3I I 3253 / 600 K   minT  N  110  =6.31 >1.5 ( thỏa yêu cầu) nh I 0.859 0.859 kdR Với 3I0-minT: dòng ngắn mạch chạm đất TBA hữu N4  Bảo vệ dòng chạm đất cắt nhanh 50N: Dòng điện khởi động Ikd=kat*3I0-max=1.2*3253= 3903.6 A I 3903.6 =6.5 A  kd  kdR n110 600 Qua role: I Do chọn giá trị khởi động là: IkdR=6.5*In=6.5*1=6.5A t=0.04s i) Bảo vệ lộ phân đoạn 110kV: Bảo vệ lắp đặt nhằm cô lập vùng bị cố không cho cố lan rộng Bảo vệ lắp đặt bảo vệ dòng 50, 51, 50N, 51N loại SPAJ-140-C  Chọn biến dòng bảo vệ: Dòng điện làm việc cực đại: Ilv max  Smax * U110 120000 =629.84 A ( tương ứng MBA trạm BA * 110 hữu + 1MBA trạm BA thiết kế) Chọn biến dịng có tỷ số biến: n110=750/1  Bảo vệ dòng 51:  Dòng điện khởi động: Dịng điện khởi động tính theo cơng thức K K K I 1.2 * 1.3 * 1* 629.84 I  at mm sd lv  max  = 1091.72 A kd K 0.9 tv SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 120 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng Trong đó: Kat=1.2; Kmm=1.3; Ksd =1; Ktv=0.9 I 1091.72 I  kd  =1.46A kdR n 750 110 Tầm chỉnh định role: Ikd=0.5 ÷ 5In Do chọn giá trị khởi động role: IkdR=1.46*In=1.46*1=1.46 A  Chọn thời gian bảo vệ: chọn đặc tuyến Very Inverse Thời gian phải phối hợp cho tác động sau role 51 phía 110kV MBA sau role 51 đường dây TBA hữu, tức chọn Max(tTBA-hienhuu= 0.089s tMBA=0.05s)=0.089s Dòng ngắn mạch lớn TG 110kV IN1-max=8082 A Vậy thời gian tác động: t ≥t1+∆t=0.089+03=0.389s T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*2.12=0.389 I 8082 N 1 1 750 * 1.46 I kd  TMS= 0.18  T=0.18*2.12=0.39s  Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 50:  Dòng khởi động: Đối với MC phân đoạn để tính dịng khởi động ta chọn dịng khởi động MC phân đoạn lớn cấp tương ứng) Max(Ikd.TBA-hienhuu=4687.2 A Ikd-MBA=1020.36A) Ikd-pd=kat*Ikd-max=1.2*4687.2= 5624.64 A < I(2)N-N1=7000A (thỏa) Trong đó: IN-max: dịng ngắn mạch lớn TG 110 TBA hữu I 5624.64  kd  =7.5A kdR n 750 110 Qua role: I Do chọn giá trị khởi động là: IkdR=7.5*In=7.5*1=7.5 A t=0.1s SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 121 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng  Bảo vệ dòng chạm đất 51N:  Dòng khởi động: Dòng điện khởi động chọn cho: Max(Ikd.TBA-hienhuu=0.859A Ikd-MBA=0.37A) Do chọn giá trị khởi động role: IkdR=0.859*In=0.859*1=0.859 A  Chọn thời gian bảo vệ: chọn đặc tuyến Very Inverse Khi dòng ngắn mạch chạm đất max qua role đầu đường dây :3I0-N1=6585 A Chọn thời gian tác động cho t ≥ t1+∆t=0.13+0.3=0.313s Với:  t1: thời gian lớn bảo vệ 51N MBA TG 110kV  ∆t: thời gian phân cấp role T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*1.464=0.313 I 6585 N 1 1 750 * 0.859 I kd  TMS=0.21 ,chọn TMS =0.225  T=0.225*1.464=0.07s  Bảo vệ dòng chạm đất cắt nhanh 50N: Để đảm bảo cắt chọn lọc ta chọn dòng điện khởi động lớn dòng điện khởi động đường dây TBA thiết kế-TBA hữu cấp: Max(Ikd.TBA-thietke,Ikd.TBA-hienhuu)=3903.6 A Dòng điện khởi động Ikd=kat*3Ikd.TBA-hienhuu=1.2*3903.6= 4684.32 A I 4684.32 =6.25 A  kd  kdR n110 750 Qua role: I Do chọn giá trị khởi động là: IkdR=6.25*In=6.25*1=6.25A t=0.1s j) Bảo vệ đường dây TBA thiết kế - hệ thống: Do đường dây có nguồn cung cấp từ hệ thống đến TBA thiết kế nên không cần tiến hành đặt bảo vệ cho đường dây này, mà ta đặt bảo vệ để bảo vệ dự phòng cho bảo vệ TG 110kV dự phòng cấp cho bảo vệ đường dây TBA thiết kế- hữu (D3) MBA Chọn bảo vệ dòng điện 50,51, 50n, 51N hãng ABB: SPAJ-140C Chọn biến dòng cho bảo vệ Dòng điện làm việc cực đại: Ilv max  Smax 3U110kV  68144 =357.66A * 110 Chọn biến dòng có tỷ số: n110=600/1  Bảo vệ q dịng 51:  Dòng điện khởi động: Dòng điện khởi động tính theo cơng thức SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 122 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng K K K I 1.2 * 1.3 * 1* 357.66 I  at mm sd lv  max  = 619.944 A kd K 0.9 tv Trong đó: Kat=1.2; Kmm=1.3; Ksd =1; Ktv=0.9 I 619.944 =1.03A I  kd  kdR n 600 110 Tầm chỉnh định role: Ikd=0.5 ÷ 5In Do chọn giá trị khởi động role: IkdR=1.03*In=1.03*1=1.03 A  Chọn thời gian bảo vệ: chọn đặc tuyến Very Inverse Dòng ngắn mạch lớn TG 110kV IN1-max=8082 A Vậy thời gian tác động: t ≥ t1+∆t=0.39+03=0.69s Trong đó: t1: thời gian tác động cần thiết bảo vệ 51 MC phân đoạn 110kV T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*1.118=0.69 I 8082 N 1 1 600 * 1.03 I kd  TMS= 0.61, chọn TMS =0.625  T=0.625*1.118=0.7s  Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 50: Dòng điện khởi động chọn lớn dòng khởi động MC phân đoạn 110kV cấp Ikd=kat*Ikd-pd110=5624.64*1.2= 6749.57A IkdR= Ikd 6749.57 =7.5 A  n110 600 t=0.15s  Bảo vệ dòng chạm đất 51N:  Dòng khởi động: Dòng điện khởi động chọn dòng khởi động MC phân đoạn 110kV IkdR=0.859 A  Chọn thời gian bảo vệ: chọn đặc tuyến Very Inverse Dòng ngắn mạch chạm đất max cuối đường dây TNA hữu :3I0N4=3253 A Chọn thời gian tác động cho t ≥ t1+∆t=0.313+0.3=0.613s Với:  t1: thời gian lớn bảo vệ 51N TBA hữu MC phân đoạn 110kV  ∆t: thời gian phân cấp role T  TMS 13.5 13.5  TMS = TMS*2.54=0.613 I 3253 N 1 1 600*0.859 I kd SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 123 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng  TMS=0.24 ,chọn TMS =0.25  T=0.25*2.54=0.635s  Bảo vệ dòng chạm đất cắt nhanh 50N: Để đảm bảo cắt chọn lọc ta chọn dòng điện khởi động lớn dòng điện khởi động MC phân đoạn cấp Dòng điện khởi động Ikd=kat*3Ikd-pd110=1.2*4684.32= 5621.184 A I 5621.184  kd  =9.37 A kdR n110 600 Qua role: I Do chọn giá trị khởi động là: IkdR=9.37*In=9.37*1=9.37A t=0.1s k) Bảo vệ tải 49: Bảo vệ tải bố trí bên phía cao áp MBA, có nhiệm vụ báo tín hiệu tải MBA Dòng điện khởi động: k at 1.2 Idm 110  201 =268 A ktv 0.9 I 268 = 0.89A  kd  n110 300 Ikd  IkdR l) Bảo vệ chống từ chối MC 50BF: Khi xảy cố ngắn mạch, bảo vệ tác động cắt MC để loại trừ cố Trong số trường hợp MC không cắt bị kẹt khí hay mạch cắt MC bị hở… Lúc role phát từ chối không làm việc MC khởi động gửi tín hiệu cắt MC phía trước để lập cố Role 50BF thường chế tao chung với role dòng, khoảng cách… Ở sử dụng role SPAJ – 140C có sẵn chức 50BF để bảo vệ m) Role tự đóng lại 79: Role có nhiệm vụ tự đóng lại MC đường dây có cố làm bật MC Số lần tự đóng lại tùy thuộc vào cấu trúc role cài đặt mà khả tự đóng lại thực từ đến lần Role tự đóng lại thường hãng chế tạo đặt role bảo vệ 21, 50,… role SEL -321, SPAJ – 140C vừa thiết kế tên Chính để đưa chức tự đóng lại vào làm việc cho lộ ta việc lựa chọn khai báo SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 124 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV 10.4.3 Role số GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng Bảng kết tóm tắt giá trị tính tốn: a) Role 51: U (kV) 22 22 22 110 110 110 110 Ilv-max (A) 279 734.81 1469.62 293.924 419.89 629.84 357.66 Ikd (A) 435.24 1273.67 2547.34 508.376 655.028 1091.72 619.944 nBI Đặc tuyến 300/1 1000/1 1500/1 300/1 600/1 750/1 600/1 Very Inverse Very Inverse Very Inverse Very Inverse Very Inverse Very Inverse Very Inverse Hệ số TMS 0.075 0.075 0.037 0.05 0.075 0.18 0.625 t1: ứng với IN-min 0.185 1.01 0.204 t2: ứng với IN-max 0.055 0.43 0.75 0.05 0.089 0.39 0.7 b) Role 50, 51N: Role số U (kV) Ikd role 50 (A) Ikd role 50N (A) 22 3904 22 2928.6 22 4392.9 110 1020.36 110 4687.2 110 5426.64 110 6749.57 2887.2 2165.4 3248.1 1192.44 3903.6 4684.32 5621.184  Ghi chú: Role số 1: Role bảo vệ đường dây 22kV Role số 2: Role bảo vệ MC phân đoạn 22kV Role số 3: Role bảo vệ MC lộ tổng 22kV Role số 4: Role bảo vệ MBA phía 110kV Role số 5: Role bảo vệ đường dây TBA thiết kế -hiện hữu 110kV Role số 6: Role bảo vệ MC phân đoạn 110kV Role số 7: Role bảo vệ đường dây hệ thống – TBA thiết kế SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 125 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế nhà máy điện trạm biến áp – Huỳnh Nhơn Kỹ thuật cao áp (tập 2) – Hoàng Việt Bài tập kỹ thuật cao áp – Hồ Văn Nhật Chương Hướng dẫn thiết kế mạng điện – Hô Văn Hiến Bảo vệ Role & tự động hóa hệ thống điện – Nguyễn Hoàng Việt SVTH: Phạm Anh Quốc ... biến áp MC : Máy cắt NMĐ : Nhà máy điện TG : Thanh góp TBA : Trạm biến áp SVTH: Phạm Anh Quốc Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng ĐỀ TÀI THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV... Phạm Anh Quốc TBA hien huu Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Đăt vấn đề: Nền công nghiệp nước ta ngày phát triển nhanh, nhu... 2*40MVA (phương án 2) - Hiệu: Đông Anh - Tiêu chuẩn sản xuất: IEC-76 SVTH: Phạm Anh Quốc Trang 20 Đề tài: Thiết kế trạm biến áp 110/22kV GVHD: Th.S Phan Thanh Quảng - Công suất định mức: S=40