MÔ tả đối TƯỢNG được bảo VỆ,THÔNG số CHÍNH, TÍNH CHỌN BI

GVHD: Tạ Tuấn Hữu Lời Nói Đầu Trong cơng đổi phát triển đất nước, lượng thành phần có vai trị quan trọng cần thiết Việc cung cấp phân phối lượng ảnh hưởng trực tiếp đến q trình đổi Điện dạng lượng đặc biệt ,nó sử dụng cho tất lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp,sinh hoạt , an ninh, dịch vụ…… Việc đảm bảo sản xuất điện để phục vụ cho nhu cầu lượng vấn đề quan trọng Do nhu cầu sử dụng điện ngày mở rộng, phụ tải gia tăng thêm đồng nghĩa với việc xảy cố chạm chập, ngắn mạch hệ thống điện tăng theo Chính u cầu có mặt thiết bị bảo vệ đóng, cắt tham gia vào trình vận hành để bảovệ , hạn chế hư hỏng xảy cố Một thiết bị sử dụng phổ biến để bảo vệ lưới điện Rơle Rơle có nhiều loại khác nhau, chức khác Tùy thuộc vào mạng mạng điện , thiết bị khác có yêu cầu bảo vệ riêng cho phần tử hệ thống, từ tính tốn,chọn lọc tìm loại Rơle phù hợp để thỏa mãn yêu cầu bảo vệ phần tử , giảm thiệt hại cố tới mức tối thiểu , đồng thời tiết kiệm đươc chi phí chi trả lắp đặt chúng Trong trình làm đồ án ,em nhận giúp đỡ,hướng dẫn nhiệt tình thầy cô giáo, đặc biệt giáo viên môn Thầy Tạ Tuấn Hữu Khi thực làm đồ án, dù có cố gắng em cịn hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đánh giá, nhận xét ,góp ý từ thầy, để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nôi, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực Ngô Đức Tú SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 GVHD: Tạ Tuấn Hữu Chương I: MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ,THƠNG SỐ CHÍNH, TÍNH CHỌN BI 1.1.Mơ tả đối tượng bảo vệ Trạm biến áp bảo vệ gồm hai máy biến áp hai cuộn dây B1 B2 mắc song song với Hai máy biến áp cung cấp từ nguồn HTĐ Hệ thống điện (HTĐ) cung cấp điện trực tiếp đến góp 110kV trạm biếp áp Phía hạ áp có điện áp 35kV, điện áp đưa từ máy biến áp tới phụ tải đường dây D1 D2 35kV 110kV A B B1 BV1 D1 HTÐ BV2 B2 S1 1.2.Các số liệu a - Hệ thống: SNHTmax = 1255 (MVA) ; SNHTmin = 955 (MVA) b - Máy biến áp: STBA = 102 (MVA) Tổ đấu dây MBA: Y0 /∆-11, Uc /UH = 115/38,5 (kV) ,Un% = 10,5 c - Đường dây: D1 : L1 = 11 (km), AC-95 D2 : L2 = 8(km), AC-70 d - Phụ tải: S1 = 2.4 (MVA), tS1 = 0,3 (s) S2 = 3,3 (MVA), tS2 = 0,2 (s) Đặc tính thời gian phụ thuộc cực dốc 1.3.Tính chọn BI Tính toán chọn BI phục vụ cho BV1 BV2: Để chọn BI cho D1 D2, ta chọn tỉ số biến đổi nBI BI Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị lớn Dòng thứ cấp lấy 5A Tỉ số biến đổi BI tính sau: IS nBI= SVTH: Ngơ Đức Tú D12LTH3 1771110252 I T GVHD: Tạ Tuấn Hữu Trong đó: IT – dịng điện thứ cấp qua BI, IT = 1A IS – dòng điện sơ cấp qua BI Cách tính IS: IS chọn theo điều kiện: I S max ≥lvBI ¿¿ Imax Với lvBI dòng điện làm việc lớn qua BI Các BV1 BV2 làm việc điện áp trung bình 1.3.1 Chọn tỉ số biến đổi cho BI2: : Dòng làm việc lớn BI I pr Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo dãy: 10-12.5-15-20-25-3040-50-60(A) bội số 10-100-1000 max I S2≥I lvBI2=84 (A) Nên ta chọn IS2 =100A 100 n = =100 Như tỉ số biến đổi BI2 là: 1.3.2 Chọn tỉ số biến đổi cho BI1: Dòng làm việc lớn BI1: Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo dãy: 10-12.5-15-20-25-3040-50-60(A) bội số 10-100-1000 Nên ta chọn IS1 =150A Như tỉ số biến đổi BI2 là: SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 GVHD: Tạ Tuấn Hữu 1.3.3 Chọn tỉ số biến đổi cho BIMBA: Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị lớn Dòng thứ cấp lấy 5A Tỉ số biến đổi BI tính sau: Trong đó: Cách tính IS: IS chọn theo điều kiện: I S max ≥lvBI ¿¿ Imax Với lvBI dòng điện làm việc lớn qua BI Các bảo vệ cho trạm biến áp làm việc điện áp trung bình Dịng làm việc lớn BIMBA: Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo dãy: 10-12.5-15-20-25-3040-50-60(A) bội số 10-100-1000 Nên ta chọn ISMBA = 500A Như tỉ số biến đổi BIMBA là: Chương II:TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ A.Tính tốn ngắn mạch Giả thiết q trình tính tốn ngắn mạch ta bỏ qua: SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 GVHD: Tạ Tuấn Hữu Bão hoà từ + Dung dẫn ký sinh đường dây, điện trử MBA đường dây + Ảnh hưởng phụ tải… 2.0 Tính tốn xác hệ đơn vị tương đối với: Scb = 100MVA; UcbI= Utb = 35kV ta có: + Dịng điện đoạn: Xác định thông số phần tử sơ đồ: Hệ thống: EHT = Utb/UcbII =115/115 = X0ht = 1,1 X1ht Chế độ cực đại: SNmax = 1255MVA X0ht = 1,1 0,079 = 0,086 Chế độ cực tiểu: SNmin = 915MVA X0ht = 1,1 0,109 = 0,119 Trạm biến áp: Máy biến áp phần tử đứng yên nên: X1B=X2B=XB; X0B phụ thuộc vào sơ đồ đấu dây SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 GVHD: Tạ Tuấn Hữu Đường dây: Đường dây đường dây đơn nên ta có: X D∗(cb )=xi Li Scb U cbI Với D1: L1 = 13 km, AC – 95 Với D2: L2 = km, AC – 70 Phụ tải: Trong tính tốn ngắn mạch ta bỏ qua ảnh hưởng phụ tải 2.1 Sơ đồ thay thế: Chia đường dây thành đoạn nhau, ta có điểm cần tính ngắn mạch Xb X E1 HT Xb + Ngắn mạch điểm đoạn đường dây D1 (từ N1 đến N5) - Ngắn mạch N1 : X1∑N1=X1HT+Xb/2 X0∑N1=X0HT+Xb/2 - Ngắn mạch từ N2 đến N5 SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 GVHD: Tạ Tuấn Hữu Tổng quát: X1∑Ni+1= X1∑Ni + X1D1/4 X0∑Ni+1= X0∑Ni + X0D1/4 Với X1D1 = 0,455; X0D1 = 1,365 + Ngắn mạch điểm đoạn đường dây D2 (từ N6 đến N9) - Ngắn mạch N6 : X1∑N6= X1∑N5 + X1D2/4 X0∑N6= X0∑N5 + X1D2/4 - Ngắn mạch từ N7 đến N9 X1∑Ni+1= X1∑Ni + X1D2/4 X0∑Ni+1= X0∑Ni + X0D2/4 Với X1D2 = 0,287; X0D2 = 0,861 - Sơ đồ thứ tự thuận: Xb X di E1 X 1HT Xb I1Σ U 1N - Sơ đồ thứ tự nghịch: Xb X X X di 2HT Xb I2Σ 2Σ i i U U 2N 2N - Sơ đồ thứ tự không: Xb X E1 Xdi 0HT Xb X 0Σ i i I0Σ U U 0N 0N SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 GVHD: Tạ Tuấn Hữu 2.2 Tính dịng ngắn mạch chế độ max: Ở chế độ làm việc max ta có: * X1ht = 0,082; X0ht = 0,09 * Hai MBA làm việc song song: XB/2 = 0,131 * Các dạng ngắn mạch cần xét: N(3); N(1,1); N(1) Để khảo sát cố ngắn mạch đường dây ta chia đoạn đường dây làm đoạn nhau, tức ta có điểm tính ngắn mạch ký hiệu hình từ N1 ÷ N9 ta có: X1= X1D1/4 = XD1/4 = 0,455/4 = 0,113 X01 = X0D1/4 = X0D1/4 = 1,365/4 = 0,341 X2 = X2D2/4 = XD2/4 = 0,287/4 = 0,071 X02 = X0D2/4 = X0D2/4 = 0,861/4 = 0,215 Ta tiến hành tính tốn dạng ngắn mạch cho điểm N1 ÷ N9 Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận dạng ngắn mạch * I 1N tính theo công thức: với XΔ(n) điện kháng phụ loại ngắn mạch n Trị số dòng điện ngắn mạch tổng pha tính theo cơng thức IN(n) = m.I1N(n) Ta có bảng tóm tắt sau: Dạng ngắn mạch N(1) N(2) N(1,1) N(3) Xét điểm ngắn mạch N1: Điện kháng thứ tự thuận là: X1∑N1 = X1ht+X1B/2 = 0,082 + 0,262/2 = a 0,213 Điện kháng thứ tự nghịch là: GVHD: Tạ Tuấn Hữu Dòng điện ngắn mạch pha chạm đất tổng hợp là: Dòng điện ngắn mạch pha hệ đơn vị có tên: Bảng 2: Tổng hợp tính tốn trị số dịng điện ngắn mạch chế độ điểm ngắn mạch ứng với loại ngắn mạch Vị trí Đường NM ( 2) IN IN I(N1,1) I I N I(N1) I0 IN min( I0 kA ) N (kA ) B TÍNH CÁC THƠNG SỐ CHO CÁC BẢO VỆ CẮT NHANH, Q DỊNG SVTH: Ngơ Đức Tú D12LTH3 1771110252 36 GVHD: Tạ Tuấn Hữu Khi tính thông số đặt chức trên, ta cần tính chế độ max đặt chế độ max ta đảm bảo bảo vệ chế độ S tpt1 3.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh: (I>>); (50) Trị số dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh lựa chọn theo cơng thức: Ikđ = Kat.INngmax Trong đó: Kat - Hệ số an toàn, thường chọn Kat = 1,2 INngmax- Dịng ngắn mạch ngồi cực đại dịng ngắn mạch lớn nhất, thường lấy giá trị dòng ngắn mạch cuối đường dây Để đảm bảo chọn lọc bảo vệ tác động trước bảo vệ 1: Với đoạn đường dây D2 Ikđ2 = Kat.IN9max = 1,2.1,736 = 2,083(kA) Với đoạn đường dây D1 Ikđ1 = Kat.IN5max = 1,2.2,479 = 2,974(kA) 3.2 Bảo vệ dịng có thời gian (I>); (51) -Ngun tắc tác động: dòng ngắn mạch qua vượt giá trị đặt trước bảo vệ tác động (bảo vệ theo ngun tắc cấp) -Thơng số: Trong đó: kat = 1,1-1,2 Kmm = 1,5 Kv = 0,95 -Thời gian làm việc bảo vệ: tn = t(n+1)max + SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 37 ∆ t GVHD: Tạ Tuấn Hữu Trong đó: tn : thời gian làm việc bảo vệ thứ n t(n+1) : thời gian làm việc bảo vệ thứ n+1 ∆t = 0,2-0,5 (s) -Sử dụng đặc tính thời gian phụ thuộc cực dốc để tính thời gian làm việc cho bảo vệ -Tính dịng khởi động cho BV1 BV2: -Thời gian tác động rơ le điểm ngắn mạch chế độ max +Trên đoạn đường dây D2 t9 = ts2 = 0,2 (s) =>TD = 0,295 = 0,171(s) = 0,143(s) 0,119(s) +Trên đoạn đường dây D1 = SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 38 GVHD: Tạ Tuấn Hữu t5 = ts1 = 0,3 (s) =>TD = 0,295 = 0,205(s) = 0,129(s) = 0,071(s) 0,03(s) -Thời gian tác động rơ le điểm ngắn mạch chế độ mim = +Trên đoạn đường dây D2 t9 = ts2 = 0,2 (s) =>TD = 0,208 = 0,17(s) = 0,145(s) 0,121(s) +Trên đoạn đường dây D1 = SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 GVHD: Tạ Tuấn Hữu 39 Từ kết tính tốn phần ta có đặc tính thời gian làm việc bảo vệ chế độ max sau: T(s) 0,03 SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 GVHD: Tạ Tuấn Hữu Chương III: LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO TBA VÀ ĐƯỜNG DÂY A.Lựa chọn phương thức bảo vệ cho TBA 3.1 Các dạng hư hỏng thường xảy máy biến áp (MBA) Ngắn mạch nhiều pha cuộn dây máy biến áp Sự cố pha máy biến áp Có hai trường hợp + Các vịng dây pha chạm + Chạm đất ngắn mạch chạm đất (chạm vỏ) Cách điện thép mạch từ bị phá huỷ, dịng điện xốy q lớn đốt cháy lõi thép Vỏ máy biến áp hỏng dẫn đến mức dầu máy biến áp tụt mức cho phép gây nên phát nóng cục 3.2 Các tình trạng làm việc khơng bình thường máy biến áp Dòng điện cuộn dây tăng cao ngắn mạch ngồi q tải, dịng tăng mức cho phép thời gian dài làm lão hoá cách điện dẫn đến giảm tuổi thọ máy biến áp Các cố liên quan đến đầu máy biến áp 3.3 Các yêu cầu hệ thống bảo vệ - Tác động nhanh: hệ thống bảo vệ tác động nhanh tốt nhằm loại trừ cố cách nhanh nhất, giảm mức độ hư hỏng thiết bị - Chọn lọc: Các bảo vệ cần phải phát loại trừ phần tử hệ cố khỏi hệ thống - Độ nhạy: Các bảo vệ cần đảm bảo hệ số độ nhạy không thấp 1,5, bảo vệ phụ (dự phịng) có độ nhạy khơng thấp 1,2 SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 41 GVHD: Tạ Tuấn Hữu Độ tin cậy: Khả bảo vệ làm việc có cố xảy - phạm vi xác định nhiệm vụ bảo vệ, không tác động nhầm cố xảy phạm vi bảo vệ xác định 3.4 Các bảo vệ đặt cho máy biến áp Trạm biến áp cần bảo vệ trạm phân phối với hai máy biến áp pha cuộn dây 110/35kV làm việc song song, công suất máy 40MVA 3.4.1 Các bảo vệ đặt cho máy biến áp 1) Bảo vệ rơ le khí: Chống lại hư hỏng bên thùng dầu chạm chập vòng dây đặt thùng dầu, rò dầu Bảo vệ làm việc theo mức độ bốc chuyển động dòng dầu thùng 2) Bảo vệ so lệch dịng điện có hãm tác động nhanh sử dụng làm bảo vệ cho máy biến áp, chống lại ngắn mạch pha nhiều pha, chạm đất Bảo vệ cần thoả mãn điều kiện sau: Làm việc ổn định dịng khơng cần xuất đóng máy biến áp không tải vào lưới điện cắt ngắn mạch ngoài, bão hoà mạch từ BI Đảm bảo độ nhạy với cố khu vực bảo vệ Có biện pháp ngăn chặn tác động nhầm bảo vệ so lệch dòng điện từ hố tăng cao 3) Bảo vệ q dịng điện: (51/I>) (50/I>>) Bảo vệ phía 110kV làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch, làm việc với cấp tác động: cấp tác động cắt nhanh cấp tác động có thời gian Cấp tác động có thời gian phải phối hợp tác động với bảo vệ phía 35kV Bảo vệ q dịng đặt phía 35kV làm việc có thời gian phối hợp với bảo vệ q dịng phía 110kV SVTH: Ngơ Đức Tú D12LTH3 1771110252 42 GVHD: Tạ Tuấn Hữu 4) Bảo vệ chống tải Bảo vệ đặt phía máy biến áp nhằm chống tải cho cuộn dây Rơle làm việc với đặc tính thời gian phụ thuộc có nhiều cấp tác động: Cảnh báo, khởi động mức làm mát tăng tốc độ tuần hồn khơng khí dầu, giảm tải máy biến áp, cắt máy biến áp khỏi hệ thống nhiệt độ máy biến áp tưang mức cho phép 5) Bảo vệ q dịng thứ tự khơng đặt phía trung tính máy biến áp Bảo vệ dùng chống ngắn mạch đất phía 110kV Thời gian tác động bảo vệ chọn theo nguyên tắc bộc thay 51N I.> 110KV RK1 RK2 35KV I >> I Sơ đồ phương thức bảo vệ MBA 1: Quá dòng điện cắt nhanh 2: Quá dịng có thời gian 3: Q dịng thứ tự không 4: Bảo vệ so lệch 5: Bảo vệ rơle nhiệt I> SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 43 GVHD: Tạ Tuấn Hữu 6,7: Bảo vệ rơle khí B.Lựa chọn phương thức bảo vệ cho đường dây I> I> N1 > D1 BI1 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho đường dây -Sử dụng bảo vệ dịng điện cực đại làm bảo vệ cho đường dây,còn bảo vệ dòng điện cắt nhanh làm bảo vệ dự phịng Chương IV: TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ HỆ THỐNG BẢO VỆ, KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 4.1 Xác định vùng làm việc bảo vệ 50 a Phương pháp giải tích: Vùng bảo vệ xác định dựa vào cân dòng kích khởi động rơle với dịng ngắn mạch chế độ rơle với dòng ngắn mạch chế độ Ta có Xác định vùng bảo vệ dòng cắt nhanh 50 -) Chế độ max +) Với bảo vệ 1: Vậy vùng bảo vệ BV1 là: +) Với bảo vệ 2: SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 44 GVHD: Tạ Tuấn Hữu Vậy vùng bảo vệ BV2 là: -) Chế độ min: +) Với bảo vệ 1: X0∑ = 0,109 + 0,131 + (0,455.lcn1min )/12,25 = 0,24 + 0,037.lcn1min = X0Hmin + XB + (x0D1×lcn1min)/Xcb = 0,119 + 0,131 + (1,365.lcn1min )/12,25 = 0,25 + 0,111.lcn1min Vậy vùng bảo vệ BV1 là: +) Với bảo vệ 2: I kd >> =I N Trong đó: X1∑ X0∑ = X2∑ = X1Hmin + XB + (xlD2×lcn2min)/Xcb = 0,109 + 0,131 + 0,071+(0,287.lcn2min )/12,25 = 0,311 + 0,023.lcn2min =X0Hmin + XB + X0D1 + (x0D2×lcn2min)/Xcb = = 0,119 + 0,131 + (0,861.lcn1min )/12,25 0,25 + 0,07.lcn2min SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 45 GVHD: Tạ Tuấn Hữu Vậy vùng bảo vệ BV2 là: 4.2 Kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ q dịng có thời gian 51 Đối với bảo vệ đặt đường dây D1 Đối với bảo vệ đặt đường dây D2 Như đảm bảo việc bảo vệ tác động có cố vùng bảo vệ Độ tin cậy cao SVTH: Ngô Đức Tú D12LTH3 1771110252 46 ... Chương I: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ,THƠNG SỐ CHÍNH, TÍNH CHỌN BI 1.1.Mơ tả đối tượng bảo vệ Trạm bi? ??n áp bảo vệ gồm hai máy bi? ??n áp hai cuộn dây B1 B2 mắc song song với Hai máy bi? ??n áp cung... 0,2 (s) Đặc tính thời gian phụ thuộc cực dốc 1.3 .Tính chọn BI Tính tốn chọn BI phục vụ cho BV1 BV2: Để chọn BI cho D1 D2, ta chọn tỉ số bi? ??n đổi nBI BI Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn theo... bội số 10-100-1000 max I S2≥I lvBI2=84 (A) Nên ta chọn IS2 =100A 100 n = =100 Như tỉ số bi? ??n đổi BI2 là: 1.3.2 Chọn tỉ số bi? ??n đổi cho BI1 : Dòng làm việc lớn BI1 : Dòng điện sơ cấp danh định BI chọn