ĐỒ án tốt NGHIỆP NGHIÊN cứu hệ THỐNG bảo vệ RƠLE CHO ĐƯỜNG dây 110KV và máy BIẾN áp 11022KV của TRẠM ĐÔNG NAM củ CHI

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY 110KV VÀ MÁY BIẾN ÁP 110/22KV CỦA TRẠM ĐÔNG NAM – CỦ CH[.]

TRUONG DAI HOC TON DUC THANG KHOA ĐIỆN — ĐIỆN TỬ

DO AN TOT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU HỆ THÓNG BẢO VỆ ROLE CHO DUONG DAY 110KV VA MAY BIEN AP 110/22KV CUA TRAM

DONG NAM - CỦ CHI

Người huéng dan:TS NGUYEN CONG TRANG

Nguoi thuc hién: NGUYEN PHI LONG Lop : 14040102 Khoa : 2014-2019

THANH PHO HO CHi MINH, NAM 2018

giúp đỡ và tạo điều kiện, dạy cho em những kiến thức cần thiết, giúp em có nền tảng kiến thức thật tốt trong suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp để có thể hoàn thành đề tài một cách tốt nhất

TP Hỗ Chí Minh, ngày tháng 01 năm 2019

Tác giả

TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THÁNG

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được

sự hướng dẫn khoa học của TS Nguyễn Công Tráng Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình

thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phan tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau

có ghi rõ trong phan tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng

như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn góc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu

trách nhiệm về nội dung luận văn của mình Trường đại học Tôn Đức

Thắng không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây

ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

TP Hỗ Chí Minh, ngày 03 tháng 07năm 2018

Tác giả

(ký tên và ghi rõ họ tên)

L.A DAT VAN DE oooicccccccccccccccccscccsesscscscsscscsvscsscssevssscarstsusscanstsnsavanstensavsnsesssevavsnsneaneees 1 1.2 VỊ TRÍ VÀ VAI TRÒ CỦA TRẠM - - S1 2S E SE SE SEEEEEkSEEEkskerkrkrrerkee 1 1.3 CÁC THIẾT BỊ TRONG TRẠM 2-5-3 3SxEEEEEEEEkEEEEEEkSErrkrkerkrrrrerkee 2 1.4 KT LUẬN - - S211 9E T111 1111111111111 1111111111111 1111111111111 8 CHUONG 2 : TINH TOÁN NGẮN MẠCCH 5- 5 5< 5s 5< se se seeeseserscse 9 2.1 KHAI NIEM VE NGAN MACH ccccccccccccceseccscccsscsescsscsesscsnsscessecevssesevsncanevensevens 9 2.2 CAC CONG THUC TINH TOAN NGAN MACH occccccccccccsccscscssseesscessnessevens 10 2.3 TINH TOAN THONG SO CO BAN NGAN MACH 0 ciccccccccccccscsssseseceseensevens 11 2.3.1 ĐIỆN KHÁNG HỆ THÓNG : 2 5-5 < 5 sex sesseesesessvee 11 2.3.2 ĐIỆN KHÁNG ĐƯỜNG DẦ Y : -5 <5 5° s2 csesscseserseeersesevee 12 "<0 ođ0I000 101717757 12 2.4 CÁC TRƯỜNG HỢP NGẮN MẠCH ĐƯỢC TÍNH 5-5 St cxeerred 12 2.4.1 SƠ ĐỎ T ( SNMAx „ 1 MBA) 5-5 555 5s EsSssveEsEEsEsesrseserseserersesee 13 2.4.2 SƠ ĐỎ 2 ( SNMIN ¿ 1 MA) 5-5 s56 Sen SeEseEeEsEEsEsesrseserseserersesee 20 2.4.3 SƠ ĐỎ 3 ( SNMAx , 2 MBA) - 5-5 sen EseveEsEEsEsesrseserseserersesee 28 2.4.4 SƠ ĐÔ 4 ( SNMIN „ 2 ÏMIBAA) 5 5 sư hưng chu 0g ugveerxcsesesee 34 CHƯƠNG 3: CÁC TRƯỜNG HỢP SỰ CÓ VÀ HƯ HỎNG CỦA CÁC ĐÓI TƯỢNG 9090701 ôÔ 44

58 v20 0917 a3 44 3.1.1 CẤU TẠO MÁYY BIỂN ÁP .2 <5 5 <2 eexceeseeerxesesesee 46 3.1.2 NGUYEN LY LAM VIỆC CA MÁY BIẾN ÁP -555- 49 3.1.3 CÁC TRẠNG THÁI LÀM VIỆC VÀ CÁC SỰ CÓ CỦA MÁY BIẾN ÁP

sescuscseossnscnsancsuscuscessussscuscuscessusssansaucausousoesossnscuscuccesssssssnscuscuscucssessensancausaesocsousosencensoneosens 50 K»))019) 00/9001 52 3.2.1 PHÂN LOẠI DƯỜNG ĐÂY 2 2-5 se s2 s29 xeseeseseeecsevee 52 3.2.2 CÁC LOẠI SỰ CÓ CỦA ĐƯỜNG DẦ Y - <5 < sscscsseseseeecsesee 54

CHUONG 4: LY THUYET BAO VE ROLE, CAC LOAI BAO VE VA UNG DUNG RO LE BAO VE CHO DE TAL yân Ô 55

4.2.2 TÍNH CHỌN LUỌCC - << sex 2 ưgøgcưgøecvgømgvesevosee 57 ĐC )90 0:00 57 4.2.4 960) 0902 58 4.3 CAC BO PHAN CUA HỆ THÓNG BẢO VỆ RƠILE 5-55 5s cxeecred 58 'Ö 890000) 00.01090100 59 4.3.2 PHẢN LÔGIC CỦA BẢO VỆP, - 5s < se se se cseecseserseeerersevee 69 4.4 BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI (5 1) - 5-55 St S SE EEk ke EkEEEEEEEerkekerkrrerrred 70 4.4.1 NGUYÊN TÁC HOẠTT ĐỘNG 2 <5 < s se sex cseserseeeeecsevee 70 4.4.2 DÒNG DIỆN KHỞI DỘNG CỦA BẢO VỆP <5-s< 5 csscscsesecsceee 70 T66) 900400000407 71 4.4.4 THỜI GIAN TÁC ĐỘNG CỦA BẢO VỆP -< 5s ce<cscseseesesesesesee 71 4.5 BAO VE QUA DONG CAT NHANH 0.0 ccicccccccccsccssecseccscsesscsesscsesessssesevevencevevens 73 4.5.1 NGUYEN TAC TÁC ĐỘNG 5s < se cư sen cvesereeserersovee 73 4.5.2 DÒNG ĐIỆN KHỞI ĐỘNG CA BẢO VỆ, -5-s° 55 cscseescscsesecee 73 SỐ) 90 0400000407 73 4.5.4 THỜI GIAN TÁC ĐỘNG CỦA BẢO VỆP 5 5-scc<cscseseesesesesecee 74 4.6 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ( 87T) .- S3 E11 2111111111111 Erkd 74 4.6.1 NGUYÊN TÁC TÁC ĐỘNG CỦA BẢO VỆC <5-cscscescscseeecsceee 74 4.6.2 DÒNG ĐIỆN KHỞI ĐỘNG CA BẢO VỆC -.o- 55 scsecscscsesecee 75 ' 16 8)90) 0400000407 76 4.6.4 NHUNG BIEN PHAP NANG CAO DO NHAY CUA BAO VE SO LECH

sescuscseossnscnsancsuscuscessussscuscuscessusssansaucausousoesossnscuscuccesssssssnscuscuscucssessensancausaesocsousosencensoneosens 76 4.7 BAO VE QUÁ NHIỆT (49) Sàn 1 1E E3 E1111E11 1111111111111 EErrkd 78 4.8 BẢO VỆ CHÓNG QUÁ TẢ (449) - - S13 StEEEE1 21821 21EE211E11111E 111121 EErrkd 79 4.9 BẢO VỆ MÁY BIÉN ÁP BẰNG RƠ LE KHÍ (63) - +52 ve szzxeerred 80 4.10 BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁP (59) Án HT E11 1111111111111 E111 Extkerrred 81 4.11 BẢO VỆ ĐIỆN AP THAP (27) 0 cccccccccccccssssesesessessssesesevssceesncassscassesessesecessnsanevens 81 4.12 BAO VE KHOANG CACH (21) ou cecccccccccccsscscsessssecessecessvssceesucarsscsesesasseseveveneanevens 81 4.13 BAO VE CO HUONG (67 & 67N) occcccccccccsescsccssscsessesessvescevssssssscssssasseseserensanevens 85

4.13.2 DÒNG ĐIỆN KHI ĐỘNG 2-5-5 <5 se se sex cseseeesesessree 86 4.13.3 ĐỘ NHẠY BẢO VỆP << Sư h9 ve csessoee 87 4.13.4 THOT GIAN TAC DONG cccscsssssssscssssssssssssssssssssesssscssssssssssssessssssssessssseones 87 4.14 BẢO VỆ SO LỆCH NGANG G3 TT 1111111111 1111 11.1111 EEerrkd 88 4.15 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CHÓNG CHẠM ĐẤTT - 5-2 +cExevsEEEerrxerrred 88 CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN BẢO VỆ IRƠL/E o-5- <5 5° 5< 5 se <scsesseeesesssee 109 6.1 CÁC THÔNG SÓ BAN ĐẦU - 52 21221 E12E122121271211211211 21.1111 cxe 110 6.2 BAO VE MÁY BIỂN ÁP G12 1111111 111111111E 1111111111111 crk 110 6.2.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI ( 5 Í) 5- <5 scs5< 5s seescsesesee 110 6.2.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI CHẠM ĐẤTT (51N) <- 113 6.2.3 CHỨC NĂNG BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH (50) 114 6.2.4 BAO VE QUA DONG CAT NHANH CHONG CHAM DAT ( 50N) 116 6.2.5 CHỨC NĂNG BẢO VỆ SO LỆCH (87 T) 2 5-5 < 5s see<cscsesee 117 6.2.6 BAO VE CHONG CHAM ĐẮT HẠN CHẾ (§7N) .5-5-5°<s- 119 6.2.7 CHỨC NĂNG BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH (211) 5 < <scc<cs 121 TÀI LIỆU THAM IKHÁO 2-5-5 < 5 9S 9s x95 eeseseseeeee 124

VÌ

CHUONG 1: TONG QUAN VE TRAM BIEN AP

1.1 Dat van dé

- Ngay nay do nhu cau sir dung dién nang là rất cần thiết va rat quan trong

trong moi linh vuc cua doi sống kinh tế xã hội Do vậy hệ thống điện

phải đáp ứng được nhu cầu đó , đảm bảo độ tin cậy làm việc ôn định và lâu dài Nhưng trong thực tế khi vận hành xuất hiện các trạng thái không

bình thường gây ảnh hưởng xấu đến hệ thống điện Trạng thái không

bình thường xảy ra là ngắn mạch và quá tải

- Gay hau quả nghiêm trọng là tụt điện áp , mất trạng thái cân bằng của

các hộ tiêu thụ điện năng làm hư hỏng các thiết bị điện do tác động nhiệt

và cơ , khi đó dòng điện ngắn mach di qua

- _ Để nghiên cứu , thiết kế bảo vệ Rơ le cho các phân tử trong hệ thống

điện, cần phải có những hiểu biết về những hư hỏng hiện tượng không

bình thường xảy ra trong hệ thống điện , cũng như các phương pháp và

thiết bị bảo vệ

- Nội dung cuốn đồ án này là: Tỉnh chỉnh hệ thống rơ le bảo vệ cho

máy biến áp 110kV

1.2 Vi tri va vai trò của trạm

- _ Trạm biến áp 110/22kV Đông Nam là một trong những trạm đảm nhiệm chức năng cung cấp điện cho khu công nghiệp Đông Nam huyện Củ Chỉ - Vi tri cua tram bién 4p 110 kV được xây lắp ngoài trời có diện tích rộng

và ít khói bụi, cây cối thuộc xã Bình Mỹ , huyện Củ Chi , Tp.hem

- Tram bién ap 110 kV giup nang cao chất lượng điện năng tốt hơn , đảm bảo cung câp điện cho các phụ tải trong khu công nghiệp Đông Nam

Trang 2/124

- Tram cé cdc cap điện áp 110 kV, 22 kV và hệ thông tự dùng 0,4kV

Ngoài ra còn có hệ thông điện tự dùng một chiêu

- - Nguôn cung câp : Trạm lây từ 2 nguôn chính 110kV:

‹* Lấy nguôn 110kV qua đường dây Hóc Môn — Đông Nam (XT 176)

s* Lây nguôn 110kV qua đường dây Gò Đậu — Đông Nam (XT 171) - - Trạm nhận điện 110kV từ 2 đường dây Hóc Môn — Đông Nam (XT 176)

va Go Dau — Dong Nam (XT 172) qua MBA Tl va MBA T2 ha áp xudng cap dién 4p 22kV cung cap điện cho phụ tải khu vực

Hiện tại trạm đang cấp cho 5 tuyến ,trạm đi vào vận hành được 6 tháng

Sơ đồ nguyên lý của trạm

1.3 Các thiết bị trong trạm

Điện áp danh định hệ thông 110kV 22kV Điện áp làm việc lớn nhất 123kV 24kV

IP-55 (Đối với thiết bị đặt ngoài trời)

Số cuộn dây 03 cuộn dây

Tổ đâu dây Ynyn0(d11)

Điện áp làm việc cao nhất

Khả năng chịu dòng ngăn kArms/1s > 31,5

mach dinh muc

Cân thao tac bang tay;

can thao tac bang tay

1 pha, lap dat ngoai troi,

PCB)

Thân sứ cách điện Màu nâu, liễn thân, không khớp nôi

Điện áp chịu đựng xung sét

Điện áp chịu đựng tân sô nguôn (S0Hz/1 phút)

Trang 6/124

sô biên thâp nhat

o_ Dao nỗi đất trung tính máy biến áp

Tiếp điểm thường mở

Tiếp điểm thường đóng

1 pha, kiểu tụ, lắp ngoài

BVT (Biên điện áp thanh cái

110kV-TBA Đông Nam)

Trang 8/124

CHUONG 2 : TINH TOAN NGAN MACH

2.1 Khái niệm về ngăn mạch ([1], trang 5)

Ngắn mạch trong hệ thông điện (HTĐ) chỉ hiện tượng các dây dẫn pha chập nhau , chạm đất ( trong HTD có trung điểm nối đất) hoặc chập

dây trung tính Lúc xảy ra ngắn mạch tổng trở của hệ thống giảm đi

( giỗng như mạch điện bị ngắn lại ) , dòng điện tăng lên đáng kế gọi là dòng điện ngăn mạch

* Nguyên nhân của ngắn mạch và hậu quả ([1], trang 7)

Nguyên nhân chung và chủ yêu của ngăn mạch là do cách điện bị hỏng Lý do cách điện bị hỏng có thể là: bị già cỗi khi làm việc lâu ngày , chịu tác động cơ khí gây vỡ nát, bị tác độngcủa nhiệt độ phá huỷ môi chất , xuất hiện điện trường mạnh làm phóng điện chọc thủng vỏ bọc Những nguyên nhân tác động cơ khí có thể do con người( như đào đất , thả

diéu ), do loài vật ( rắn bò, chim đậu ) hoặc gió bão làm gãy cây , đồ

cột , dây dẫn chập nhau Sét đánh gây phóng điện cũng là 1 nguyên nhân đáng kể gây ra hiện tượng ngắn mạch ( tạo ra hỗ quang điện giữa các dây dẫn ) Ngắn mach còn có thể do thao tác nhằm, ví dụ đóng điện cửa sau sữa chữa quên tháo dây nôi đât

Trang 10/124

- Hau quả của ngăn mạch

+ Ngăn mạch là 1 loại sự cô nguy hiểm vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng lên rất lớn , chạy trong các phần tử của HTD Tac dung của dòng điện ngắn mạch có thể gây ra:

+ Phát nóng cục bộ rất nhanh , nhiệt độ lên cao, gây cháy nó;

+ Sinh ra lực cơ khí lớn giữa các phần tử của thiết bị điện làm biến dạng hoặc gây vỡ các bộ phận ( sứ đỡ , thanh dẫn );

+ Gây sụt áp lưới điện làm động cơ ngừng quay ảnh hưởng đến năng

suất làm việc của máy móc, thiết bị:

+ Gây ra mất ôn định HTĐ do các máy phát bị mất cân bằng công suất, quay theo những vận tốc khác nhau dẫn đến mất đồng bộ ;

+ Tạo ra các thành phần điện không đối xứng gây nhiễu các đường dây thong tin 6 gan;

+ Nhiéu phan cua mang dién cắt ra để loại trừ điểm ngăn mạch, làm gián

đoạn cung câp điện

2.3 Tính toán thông số cơ bản ngắn mạch Các thông số ban đầu:

Chon : Scg = 100 MVA

Cấp điện áp 110kV có Ucp = 115 kV Cấp điện áp 22kV có Ucsa = 24 kV

Ky = 1,2

7 V3.Ucg+1 — A/3.115 _ 100

V3.Ucp2 v3.23

= 0,502 kA = 2,51 kA

“ Gia tri dién khang thu tu thuan va thu tu nghich: — Chế độ hệ thống cực đại:

2.3.2 Điện kháng đường dây :

Gia tri dién khang thu tự thuận và thứ tự nghịch:

2.4 Cac trường hợp ngăn mạch được tính

- Khi hệ thống ở chế độ cực đại và trạm vận hành I máy biến ap (Snmax, | MBA) - Khi hệ thống ở chế độ cực tiểu và trạm vận hành I máy biến ap (Snmin, 1

XeHmax

s» Ngắn mạch tại thanh cái 110kV (N¡)

Tại điểm ngăn mạch N¡ cần tính các dạng ngăn mạch NỞ), NỞ), NOP

-Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch :

Xix= Xz2y = XIHTmax + ( Xip/2) = 0,04 + (0,09/2 ) = 0,085 -Điện kháng thứ tự không :

Xox = (Xoutmax + (Xop/2) // ( Xop) = (0,048 + 0,27/2 ) //(0,166) = 0,087

> Ngan mach 3 pha: N°

BI2 còn lại không có dòng đi qua

> Nedn mach 2 pha cham nhau cham dat: NO:

Dòng điện thứ tự không :

Ton = - lin ———— = -7,813 ————- = - 3,861 Xax+Xoy 0,085+0,087

Điện áp chỗ ngăn mạch:

Uin= Uon= on = -ÍoN.Xoy = 3,861 0,087 = 0,336

Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Điểm NI :

isn = Lin= 7,813 lzpn = lan= -3,952 lobn = lon = - 1,836

Trang 16/124

Xét dạng ngắn mach 1 pha NW

Điểm NI:

lipn = lin = 3,891 lzpn = bn = 3,891 losn = Ion = 1,847

Ian = Lin + pn + Ion = 3,891 + 3,891 +1,847 = 9,629

Ngắn mạch thanh cái 22kV (N2)

Xo> = (XoHTmax + (Xop/2) + Xs) = (0,048 + 0,27/2 ) +(0,166) = 0,349

> Ngan mach 3 pha: N°

Ipp = Ini = Ign = 3,984

> Nedn mach 2 pha cham nhau cham dat: NO:

Xét dạng ngan mach 1 pha NW

lin= by=lon= pH N CN” X ý +X¿s+Xoy - 0/251+0,251+0,349 175 _

Trang 20/124

lobn = lon= 1,174

Ign = Tin + bN+ Jou = 1,175 + 1,175 +1,174 = 3,524

Dong qua BI2

XeD

BY

XeHmin

Sơ đồ thứ tự nghịch

XOHnin

Sơ đồ thứ tự không Ngắn mạch tại thanh cái 110kV (Ni)

Tại điểm ngăn mạch N¡ cần tính các dạng ngăn mạch N2), N0), Nd:Ð

1 V3 1 V3

Ign = | a’ Tin +a bn + Ion | =(— 27 J > ).6,354+ (— 5 + I> ).(-2,947)-1,5)

= 9,081

Xét dạng ngắn mach 1 pha NW

Trang 24/124

Iogn = bn = 3,246 lobn = lon= 1,433

l§i = Lin + but lon = 3,246 + 3,246 +1,433 = 7,925

xen BIL xc XH BI2

4 YY 4F

> Nedn mach 2 pha cham nhau cham dat: NU:

Dòng điện thứ tự không :

fon = - lin XostXor 2,319 0,273+0,376 0,275

Điện áp chô ngăn mạch:

Uin= Uon= Uon = -ÍoN.Xoy = 0,975 0,376 = 0,366

Topn = Ton = 1,082

Ipu =lin + bN+ Jon = 1,084 + 1,0844+1,082 = 3,25

Dong qua BI2

Tại điểm ngăn mạch N¡ cần tính các dạng ngăn mạch NỞ), NỞ), NOP

-Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch :

Xix = Xox = Xintmax + ( Xip/2) = 0,04 + (0,09/2 )= 0,085 -Điện kháng thứ tự không :

Xox = (Xoutmax + (Xop/2) // (Xop/2) = (0,048 + 0,27/2 ) //(0,083) =0,057

> Ngan mach 3 pha: N°

Trang 32/124

Uon = - lọn.Xoy = -4,405 0,057 = -0,251 Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Tsu = Lin + bnt+ Ion = 4,405 + 4,405 +1,371 = 10,181

Ngắn mạch thanh cái 22kV (N2)

-Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch :

Xi> = X2š = XIHTmax + ( Xip/2) + (Xp/2) = 0,04 + (0,09/2 ) + (0,166/2)= 0,168 -Điện kháng thứ tự không :

Xo> = (XoHTmax + (Xop/2) + (Xog /2) = (0,048 + 0,27/2 ) +(0,166/2)= 0,266

> Ngan mach 3 pha: N°

> Nedn mach 2 pha cham nhau cham dat: NU:

Dong qua BII

Iign = hn= 3,69 Iogu = lon = -2,262 lobni = loi = -3,688

1 V3 1 v3

Ibn = | a’.Tin + a Ion + Tou | =(— s.jJ )ˆ.3,69+ (— a Des ).(-2,262)-

3,688)

= -1,28 +5,154j =5,31 Dong qua BI2