Đang tải... (xem toàn văn)
PHOØNG GIAÙO DUÏC – ÑAØO TAÏO TP BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC QUY NHÔN KHOA KYÕ THUAÄT VAØ COÂNG NGHEÄ ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP Ñeà taøi THIEÁT KEÁ BAÛO VEÄ RÔLE CHO TRAÏM BIEÁN AÙ[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/35/22kV – 2x31,5 MVA Giáo viên hướng dẫn : GS.VS.TSKH Trần Đình Long Sinh viên thực : Bùi Minh Hải Lớp : Điện Kỹ Thuật – K.27 Quy Nhơn – 07/2009 LỜI NÓI ĐẦU Điện nguồn lượng vô quan trọng sống người Nó sử dụng hầu hết lónh vực kinh tế quốc dân : công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ Chính nên việc hiểu biết hư hỏng tượng không bình thường xảy hệ thống điện với phương pháp thiết bị bảo vệ nhằm phát nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống, cảnh báo xử lý khắc phục chế độ không bình thường mảng kiến thức quan trọng ngành hệ thống điện Vì lý đó, em chọn đề tài tốt nghiệp :“Thiết Kế Bảo Vệ Rơle Cho Trạm Biến p 110 Kv” Đồ án gồm chương: Chương : Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số Chương : Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle Chương : Lựa chọn phương thức bảo vệ Chương : Giới thiệu tính thông số rơle sử dụng Chương : Tính toán thông số rơle, kiểm tra làm việc bảo vệ MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương 1: Mô tả đối tượng bảo vệ thông số 1.1 Mô tả đối tượng 1.2 Thông số 1.2.1 Hệ thống điện 1.2.2 Đường dây 1.2.3 Máy biến áp 1.3 Choïn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp 1.3.1 Máy cắt ñieän 1.3.2 Máy biến dòng điện 1.3.3 Máy biến điện áp Chương 2: Tính ngắn mạch phục vụ bảo vệ rôle 2.1 Các giả thiết tính toán ngắn maïch 2.2 Chọn đại lượng tính thông số phần tử 2.3 Sơ đồ thay tính ngắn mạch 2.4 Sô đồ (phương án) tính toán ngắn mạch 10 2.4.1 Sơ đồ : SNmax , máy biến áp làm việc 11 2.4.2 Sô đồ : SNmax , máy biến áp làm vieäc song song 20 2.4.3 Sơ đồ : SNmin , máy biến áp làm việc 29 2.4.4 Sơ đồ : SNmin , máy biến áp làm việc song song 38 Chương 3: Chọn phương thức bảo vệ - chọn loại rơle sử dụng .48 3.1 Các hư hỏng chế độ làm việc không bình thường máy biến áp .48 3.2 Các loại bảo vệ cần đặt 49 3.2.1 Những yêu cầu thiết bị bảo vệ hệ thống điện .49 3.2.2 Bảo vệ 50 3.2.3 Bảo vệ 54 3.3 Sơ đồ phương thức bảo vệ 57 Chương4: Giới thiệu tính thông số loại rơ le sử dụng 58 4.1.Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613 .58 4.1.1 Giới thiệu tổng quan rơle 7UT613 58 4.1.2 Nguyên lý hoạt động chung rơle 7UT613 60 4.1.3 Một số thông số kỹ thuật rơle 7UT613 63 4.1.4 Cách chỉnh định cài đặt thông số cho rơle 7UT613 64 4.1.5 Chức bảo vệ so lệch máy biên áp rơle 7UT613 65 4.1.6 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế rơle 7UT613 69 4.1.7 Chức bảo vệ dòng rơle 7UT613 71 4.1.8 Chức bảo vệ chống tải rơle 7UT613 71 4.2 Hợp bảo vệ dòng 7SJ621 .72 4.2.1 Giới thiệu tổng quan rơ le 7SJ621 72 4.2.2 Nguyên lý hoạt động chung rơle 7SJ621 .74 4.2.3 Chức bảo vệ rô le 7SJ621 76 4.2.4 Một số thông số kỹ thuật rơle 7SJ512 78 Chương5: Chỉnh định kiểm tra làm việc rơle 81 5.1 Tính toán thông số bảo vệ 81 5.1.1 Caùc số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơ le .81 5.1.2 Tính toán thông số bảo vệ .81 5.2 Kiểm tra làm việc bảo vệ 85 5.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm .85 5.2.2 Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không .89 5.2.3 Bảo vệ dòng có thời gian 90 5.2.4 Baûo vệ dòng thứ tự thời gian 91 Tài liệu tham khảo 93 CHƯƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƯNG ĐƯC BẢO VỆ – THÔNG SỐ CHÍNH 1.1 MÔ TẢ ĐỐI TƯNG Trạm biến áp bảo vệ gồm hai máy biến áp ba dây quấn B1 B2 mắc song song với Hai máy biến áp cung cấp từ hai nguồn HTĐ1 HTĐ2 Hệ thống điện HTĐ1 cung cấp đến góp 110kV trạm biến áp qua đường dây D1, hệ thống điện HTĐ2 cung cấp đến góp 110kV trạm biến áp qua đường dây D2 Phía trung hạ áp trạm có điện áp 35kV 22kV để đưa đến phụ tải 110kV HTĐ1 D1 N1 HTÑ2 BI4 BI5 BI1 N1’ N3’ BI3 22kV N3 B1 D2 N2’ B2 BI2 35kV N2 Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý vị trí đặt máy biến dòng dùng cho bảo vệ trạm biến áp 1.2 THÔNG SỐ CHÍNH 1.2.1 Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2: có trung tính nối đất Hệ thống điện HTĐ1: Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: S1Nmax = 2250 MVA Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S1Nmin = 0,7S1Nmax Điện kháng thứ tự không: X0H1 = 1,2X1H1 Hệ thống điện HTĐ2: Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: S2Nmax = 1700 MVA Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S2Nmin = 0,75S2Nmax Điện kháng thứ tự không: X0H2 = 1,35X1H2 1.2.2 Đường dây D1, D2: 1.Đường dây D1: Chiều dài đường dây: L1 = 40 km Điện kháng kilômét đường dây: X11 = 0,409 Ω/km Điện kháng thứ tự không: X0D1 = 2X1D1 Đường dây D2: Chiều dài đường dây: L2 = 55 km Điện kháng kilômét đường dây: X12 = 0,401 Ω/km Điện kháng thứ tự không: X0D2 = 2X1D2 1.2.3 Máy biến áp Công suất danh định máy biến áp:Sdđ = Sdđ1 = Sdđ2 = 31,5 MVA Cấp điện áp 121/38,5/24 kV Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây I – II = 10,5 Uk % : I – III = 17 II – III = Tổ đấu dây YN – d11 – yn12 Giới hạn điều chỉnh điện áp: ∆ c = ± 15% 1.3 CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 1.3.1 Máy cắt điện: - Điện áp định mức (mMC): Điện áp định mức máy cắt chọn phải lớn điện áp lưới điện: mMC ≥ mlưới - Dòng điện định mức (IđmMC): Dòng điện định mức máy cắt chọn phải lớn dòng điện làm việc cưỡng mạch: IđmMC ≥ Ilvcb - Điều kiện cắt: Dòng điện cắt định mức máy cắt phải lớn dòng điện ngắn mạch mạch: ICđm ≥ I”N - Điều kiện ổn định lực động điện ngắn mạch: Dòng điện ổn định lực động điện máy cắt phải lớn dòng ngắn mạch xung kích qua nó: iđđmMC ≥ ixk -Điều kiện ổn định nhiệt: Các máy cắt nói chung thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt, đặc biệt với loại máy cắt có dòng định mức lớn 1000A Do với máy cắt có dòng định mức lớn 1000A không cần kiểm tra điều kiện này: I2nhđm.tnhđm ≥ BN (BN: xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch) Dựa vào cấp điện áp dòng điện làm việc cưỡng lớn mạch kết hợp với giá trị dòng điện ngắn mạch tính chương II ta chọn máy cắt mạch cho cấp điện áp bảng 1.1 Phía điện áp 110kV: Ilvcb = kqtsc.IñmB = kqtsc SñmB 3.U ñmB = 1.4 31,5 = 0,221 kA = 221 A 3.115 I”N = IBI1maxIcb1 = 35,5871 0,1503 = 5,3487 kA (Baûng 2.4.1) Ixk = 1,8.I”N = 1,8 5,3487 = 13,6156 kA Chọn máy cắt có thông số: + Điện áp định mức: mMC ≥ 110kV + Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Ilvcb = 221A + Dòng cắt định mức: ICđm ≥ 5,3487 kA + Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC ≥ 13,6156 kA Phía điện áp 35kV: Ilvcb = kqtsc.IñmB = kqtsc SñmB 3.U ñmB = 1.4 31,5 3.37,5 = 0,678 kA = 678 A I”N = IBI2maxIcb2=7,3746 0,4723 = 3,483 kA (Baûng 2.4.1) Ixk = 1,8.I”N = 1,8 3,483 = 8,866 kA Choïn máy cắt có thông số: + Điện áp định mức: mMC ≥ 35kV + Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Ilvcb = 678 A + Dòng cắt định mức: ICđm ≥ 3,483 kA + Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC ≥ 8,866 kA Phía điện áp 22kV: Ilvcb = kqtsc.IñmB = kqtsc SñmB 3.U ñmB = 1.4 31,5 3.24 = 1,0608kA = 1060,8 A I”N = IBI3maxIcb3 =6,54 0,7577 = 4,9553 kA (Baûng 2.4.1) Ixk = 1,8.I”N = 1,8 4,9553 = 12,6142 kA Choïn máy cắt có thông số: + Điện áp định mức: mMC ≥ 22kV + Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Ilvcb = 1060,8 A + Dòng cắt định mức: ICđm ≥ 4,9553 kA + Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC ≥ 12,6142 kA Bảng 1.1 Điện áp Loại máy Cắt mMC kV IđmMC A ICđmMC kA iđđmMC kA 110kV 3AQ1-FE 123 3150 31,5 80 35kV 8DB10 36 2500 31,5 80 Ghi chuù MC SF6 Siemens MC SF6 22kV 8DB10 24 2500 31,5 80 Siemens MC SF6 Siemens 1.3.2 Máy biến dòng điện: - Điện áp định mức (mBI): Điện áp định mức máy biến dòng chọn phải lớn điện áp định mức lưới điện: mBI ≥ mlưới - Dòng điện định mức (IđmBI): Dòng điện định mức máy biến dòng chọn phải lớn dòng điện làm việc cưỡng qua BI: I 1đmBI ≥ Ilvcb - Phụ tải định mức (Z2đmBI): Phụ tải thứ cấp định mức máy biến dòng phải lớn hay tổng trở thứ cấp BI: Z2đmBI ≥ Z2 -Điều kiện ổn định lực động điện: dòng điện ổn định lực động điện máy biến dòng phải lớn dòng ngắn mạch xung kích qua nó: kđđmI1đm ≥ ixk - Điều kiện ổn định nhiệt: Dòng ổn định nhiệt máy biến dòng phải thỏa mãn điều kiện: (I1đmknh)2 ≥ BN (BN: xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch) Dựa vào cấp điện áp dòng điện làm việc cưỡng lớn mạch xác định phần trên, kết hợp với giá trị dòng điện ngắn mạch tính chương II ta chọn máy biến dòng từøng mạch cho cấp điện áp bảng 1.2 Bảng 1.2 Thông số Kiểu mBI, kV Tỷ số biến Số cuộn thứ cấp Công suất, VA Cấp xác Nhà chế tạo Phía 110kV IBM 123 123 100-200/1/1/1/1 30/30/30/30 0,5/5P20/5P20/5P20 ABB Phía 35kV ASS 36-01 38,5 300-600/1/1/1 15/15/15 0,5/5P20/5P20 WANLER-UND Phía 22kV IWR20W1 24 500-1000/1/1/1 20/20/20 0,5/5P20/5P20 ABB 1.3.3 Máy biến điện áp: - Điện áp định mức (mBU): Điện áp định mức máy biến điện áp chọn phải lớn điện áp lưới điện: mBU ≥ mlưới - Cấp xác: Phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo - Công suất định mức (S2đmBU): Công suất định mức máy biến điện áp phải lớn hay tổng công suất mạch thứ cấp BU: S2đmBU ≥ S2 Dựa vào điều kiện trên, ta chọn máy biến điện áp mạch cho cấp điện áp bảng 1.3 Bảng 1.3 Thông số Kiểu mBU, kV Tỷ số biến Số cuộn thứ cấp Công suất, VA Cấp xác Nhà chế tạo Phía 110kV CPA 123 123 110000: / 110: / 110: Phía 35kV VEN 36-14 36 35000: / 110: / 110: Phía 22kV EPR20F 24 22000: / 110: / 110: 2 200/100 0,5/3P ABB 100/100 0,5/6P GERMANY 50/50 0,5/3P WATTSUD CHƯƠNG TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Ngắn mạch tượng pha chập nhau, pha chập đất (hay chập dây trung tính) Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định trị số dòng điện ngắn mạch lớn qua đối tượng bảo vệ để cài đặt chỉnh định thông số bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ để kiểm tra độ nhạy chúng Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình hệ thống, vị trí điểm ngắn mạch dạng ngắn mạch Trong chế độ cực đại, xét dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch pha, ngắn mạch hai pha chạm đất Chế độ cực tiểu xét ngắn mạch hai pha, ngắn mạch hai pha chạm đất ngắn mạch pha 2.1 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN + Các máy phát điện đồng dao động công suất: nghóa góc lệch pha sức từ động máy phát điện giữ nguyên không đổi trình ngắn mạch Nếu góc lệch pha sức điện động máy phát điện tăng lên dòng nhánh cố giảm xuống, sử dụng giả thiết làm cho việc tính toán đơn giản trị số dòng điện chỗ ngắn mạch lớn Giả thiết không gây sai số lớn, tính toán giai đoạn đầu trình độ (0,1 ÷ 0,2 sec) + Bỏ qua phụ tải ... :? ?Thiết Kế Bảo Vệ Rơle Cho Trạm Biến p 110 Kv? ?? Đồ án gồm chương: Chương : Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số Chương : Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle Chương : Lựa chọn phương thức bảo vệ. .. 4.1.5 Chức bảo vệ so lệch máy biên áp rơle 7UT613 65 4.1.6 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế rơle 7UT613 69 4.1.7 Chức bảo vệ dòng rơle 7UT613 71 4.1.8 Chức bảo vệ chống tải rơle 7UT613... trạm có điện áp 3 5kV 2 2kV để đưa đến phụ tải 11 0kV HTĐ1 D1 N1 HTĐ2 BI4 BI5 BI1 N1’ N3’ BI3 2 2kV N3 B1 D2 N2’ B2 BI2 3 5kV N2 Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý vị trí đặt máy biến dòng dùng cho bảo vệ trạm