Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống bảo vệ role cho trạmbiến áp 110 35 23 kv xuất tuyến đườngdây 23 kv

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế: Hệ thống bảo vệ role cho trạm biến áp 110/35/23 Kv xuất tuyến đường dây 23 Kv Chuyên đề: Tìm hiểu mạch cắt máy cắt phân tích với sơ đồ thực tế Vũ Lân Dũng Dung.vl181129@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điện Chuyên ngành Hệ thống điện Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Xuân Tùng Bộ môn: Viện: Hệ Thống điện Điện HÀ NỘI, 6/2023   Chữ ký GVHD Họ tên: Vũ Lân Dũng Lớp : Điện 04 – K63 Đề tài thiết kế: ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP MSSV: 20181129 Phần 1: Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/23 kV xuất tuyến đường dây 23 kV Phần 2: Chuyên đề: Tìm hiểu mạch cắt máy cắt phân tích với sơ đồ thực tế Các số liệu ban đầu: Hệ thống điện -   S N (3 )max=1300 MVA -   S N (3 )min= , 75∗S N (3 )max MVA -   X 0=2 , 7 X 1 Đường dây - Điện kháng đơn vị:  x 1= 0,327 [ /km]  x 0= 2,8 *  x Máy biến áp -   Sđm = 63 MVA - Cấp điện áp 110/35/23 kV -   U  N C −T  = 10,5 %, U  N C − H  = 17%, U  N T − H  = 6% - Tổ đấu dây: Y 0− Y 0−∆ 11 Phụ tải - Khách hàng 1: 560 kVA; U  N % = 6,1% - Khách hàng 2: 320 kVA; U  N % = 6,1% Nội dung phần thuyết minh tính tốn a) Mơ tả đối tượng bảo vệ, thơng số  b) Tính tốn ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle c) Lựa chọn phương thức bảo vệ d) Giới thiệu tính thông số loại rơ le định sử dụng e) Tính tốn thơng số bảo vệ, kiểm tra làm việc bảo vệ f) Thuyết minh phần chuyên đề kết liên quan Các vẽ a) Sơ đồ đấu dây thông số  b) Kết tính tốn ngắn mạch c) Lựa chọn phương thức bảo vệ d) Tính thơng số rơle e) Kết tính toán bảo vệ f) Kết kiểm tra làm việc bảo vệ g) Các vẽ liên quan đến phần chuyên đề Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Xuân Tùng- giảng viên  bộ mơn Hệ Thống Điện nhiệt tình hướng dẫn, trang bị cho em kiến thức, kỹ cần có để hồn thành đồ án mơn học: "Tính tốn thiết kế hệ thống rơle bảo vệ cho máy biến áp 110/35/23kV" Do trình độ, kiến thức thân hạn chế nguyên nhân khác nên dù có cố gắng xong báo cáo em không tránh khỏi hạn chế việc trình bày mặt hình thức nội dung Vì thế, em thấy mong nhận quan tâm, đóng góp ý kiến thầy giáo để báo cáo em hoàn chỉnh Những ý kiến đóng góp thầy giáo giúp em nhận hạn chế qua em có thêm nguồn tư liệu đường học tập, nghiên cứu làm việc sau Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Ký ghi rõ họ tên Vũ lân Dũng Tóm tắt nội dung đồ án Trạm biến áp mắt xích quan trọng hệ thống điện Sự cố trạm gây lên hậu nghiêm trọng khơng loại trừ cách nhanh chóng xác, yêu cầu hệ thống bảo vệ phải làm việc nhanh, nhạy, tin cậy, kinh tế, chọn lọc.Vì lý em chọn đề tài Đồ án tốt nghiệp “Tính tốn thiết kế hệ thống rơle bảo vệ cho máy biến áp 110/35/23kV” “Tìm hiểu mạch cắt máy cắt phân tích với sơ đồ thực tế” Đồ án có nội dung sau: Chương Mô tả đối tượng bảo vệ thông số Chương Tính tốn ngắn mạch Chương Lựa chọn phương thức bảo vệ Chương Thông số tính loại rơle Chương Tính tốn thơng số rơle Chương Kiểm tra làm việc rơle Chương Phiếu chỉnh định bảo vệ so lệch máy biến áp Chương Tổng quan cấu trúc hệ thống mạch nhị thứ Việc thực đồ án giúp em có hiểu biết nhiều hư hỏng, tượng không bình thường xảy hệ thống điện, phương  pháp thiết bị bảo vệ Em cố gắng tìm hiểu, học hỏi nhiên cịn hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tiễn nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo, góp ý thầy Hà nội, ngày… tháng… năm… Sinh viên thực Ký ghi rõ họ tên Mục lục CHƯƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ THƠNG SỐ CHÍNH 1.1 Vai trò trạm biến áp hệ thống điện 1.2 Tổng quan trạm biến áp cần thiết kế 1.2.1 Sơ đồ điện trạm biến áp 1.2.2 Các thông số trạm .1 CHƯƠNG Tính toán ngắn mạch 2.1 Giới thiệu chung .3 2.1.1 Mục đích tính tốn ngắn mạch 2.1.2 Các giả thiết tính tốn ngắn mạch .3 2.2 Các chế độ tính tốn ngắn mạch điểm cần tính tốn .3 2.2.1 Các chế độ tính tốn ngắn mạch 2.2.2 Các điểm ngắn mạch cần tính tốn 2.3 Tính tốn ngắn mạch 2.3.1 Lựa chọn đại lượng 2.3.2 Tính tốn thơng số phần tử 2.3.3 Dòng điện ngắn mạch dạng ngắn mạch .6 2.3.4 Tính tốn ngắn mạch điểm N2 .8 2.3.5 Tính tốn ngắn mạch phần mềm etap: 12 CHƯƠNG Lựa chọn phương thức bảo vệ 25 3.1 Bảo vệ máy biến áp 25 3.1.1 Các dạng hư hỏng chế độ làm việc bất thường máy  biến áp 25 3.1.2 Các yêu cầu thiết bị bảo vệ 26 3.1.3 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 28 3.2 Bảo vệ cho 28 3.3 Bảo vệ cho đường dây 29 3.4 Nguyên lí số chức bảo vệ .30 3.4.1 Bảo vệ so lệch có hãm (87T) 30 3.4.2 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (87N) 32 3.4.3 Bảo vệ Rơle khí (Buchholz;96) 32 3.4.4 Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) 34 3.4.5 Bảo vệ q dịng có thời gian (51) 34 3.4.6 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng cắt nhanh (50N) 35 3.4.7 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian (51N) 36 3.4.8 Bảo vệ dòng thứ tự nghịch (46) 36 3.4.9 Bảo vệ cảnh báo chạm đất (59N) 36 3.4.10 Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (50BF) 37 3.4.11 Bảo vệ báo mức dầu tăng cao (71) 37 3.4.12 Bảo vệ chống tải (49) 37 3.4.13 Bảo vệ rơle nhiệt .38 3.4.14 Bảo vệ điện áp thấp (27) 38 CHƯƠNG Thơng số tính loại rơle 39 4.1 Rơle bảo vệ 7UT613 .39 4.1.1 Giới thiệu chung 39 4.1.2 Chức bảo vệ so lệch MBA 41 4.1.3 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) 45 4.1.4 Chức bảo vệ chống tải 47 4.2 Rơle bảo vệ 7SJ621 47 4.2.1 Giới thiệu chung 48 4.2.2 Chức bảo vệ dòng 51 4.2.3 Chức bảo vệ tải 52 4.2.4 Chức chống hư hỏng máy cắt 52 4.3 Rơle bảo vệ 7RW600 52 4.3.1 Giới thiệu chung 52 4.3.2 Chức bảo vệ áp thứ tự không (Phát chạm đất) 54 4.4 Bảo vệ rơle khí Buchholz (96) 54 4.5 Rơle bảo vệ 7SS52 55 4.5.1 Giới thiệu chung 55 4.5.2 Chức bảo vệ góp 57 4.5.3 Vùng kiểm tra (checkzone) .60 CHƯƠNG Tính tốn thơng số rơle .62 5.1 Lựa chọn BI, BU 62 5.1.1 Lựa chọn BI .62 5.1.2 Lựa chọn BU 64 5.2 Thông số cài dặt cho rơle bảo vệ máy biến áp .64 5.2.1 Rơle bảo vệ máy biến áp (7UT613) 64 5.2.2 Cài đặt chức bảo vệ cho rơle 7RW600 67 5.2.3 Cài đặt chức bảo vệ cho Rơle 7SJ621 67 5.3 Cài đặt thơng số bảo vễ cho góp (rơle 7SS52) .70 5.4 Cài đặt thông số bảo vệ cho đường dây 71 5.4.1 Cài đặt chức bảo vệ cho Rơle 7SJ621 71 5.4.2 Lựa chọn recloser 73 5.4.3 Lựa chọn cầu chì 73 5.5 Phối hợp bảo vệ phần mềm ETAP 74 5.6 Tổng hợp giá trị chỉnh định bảo vệ 79 CHƯƠNG Kiểm tra làm việc bảo vệ 81 6.1 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch có hãm (87T) 81 6.1.1 Kiểm tra độ an toàn hãm 81 6.1.2 Kiểm tra độ nhạy tác động bảo vệ với cố ngắn mạch vùng 84 6.2 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch TTK (87N) 87 6.3 Kiểm tra độ nhạy chức bảo vệ dòng 88 CHƯƠNG Phiếu chỉnh định bảo vệ so lệch máy biến áp 92 CHƯƠNG Tổng quan cấu trúc hệ thống mạch nhị thứ .95 8.1 Giới thiệu chung .95 8.1.1 Khái niệm mạch kiểm soát 95 8.1.2 Các chức mạch điện kiểm soát trạm biếm áp 95 8.1.3 Các ký hiệu thường dùng vẽ nhị thứ .97 8.2 Các mạch điều khiển, tín hiệu, đo lường 100 8.2.1 Mạch điều khiển máy cắt .100 8.2.2 Mạch điều khiển dao cách ly 103 8.2.3 Mạch giám sát mạch cắt 104 8.2.4 Mạch điều khiển OLTC 105 8.2.5 Các mạch đo lường: .106 8.2.6 Mạch tín hiệu 107 8.3 8.2.7 Mạch Rơle khóa lockout (Rơle khóa F86) 108 Phân tích sơ đồ thực tế 108 8.3.1 Mạch tích động lị xị .109 8.3.2 Mạch đóng máy cắt .110 8.3.3 8.3.4 8.3.5 8.3.6 8.3.7   Mạch cắt máy cắt 112 Mạch chống giã giò (antipumping) .114 Mạch trip-lockout 116 Liên động đóng máy cắt 118 Ma trận cắt .120 Ký hiệu Mô tả BCU Khối điều khiển mức ngăn BCU  F67 Rơle bảo vệ dịng có hướng F87L Rơle bảo vệ khoảng cách F861 Rơle trip- lockout S.RL Nút ấn RESET LOCKOUT XF67 Khối thí nghiệm cho rơle bảo vệ q dịng có hướng  Nguyên lý làm việc: - Khi mà rơle F87L F67 gửi tín hiệu tác động cắt máy cắt có cố qua rơle F861 - Rơle F861 rơle khóa Khi mà rơle tác động có nút reset, để reset chức bảo vệ cho rơle F86 phải reset chức bảo vệ F87L F67 Nếu rowle F87L F67 cịn ghi nhận cố rơle F86 khơng thể reset khơng cho gửi tín hiệu đóng lại máy cắt - Rơle F86 reset mà mạch ghi nhận hết cố - Rơle F86 reset cách:  Reset tay thông qua nút ấn S.RL  Reset tín hiệu từ BCU - Ngồi mạch trip-lockout trang bị thêm mạch dự  phịng, mạch dự phịng có nhiệm vụ đưa tín hiệu lệch cắt từ tủ bảo vệ khác đến để cắt máy cắt Ví dụ tín hiệu chức 50BF gửi cắt máy cắt cấp  Hình 8.62 Mạch trip-lockout 121 8.3.6 Liên động đóng máy cắt  Hình 8.63 Liên động đóng máy cắt E04-QF01 Tất trường hợp đóng máy cắt phải thỏa mãn liên động mềm liên động nội máy cắt phải đạt Tùy vào cấp điều khiển khác mà có liên động mềm khác Ví dụ như: Khi thao tác điều khiển đóng thiết bị cần có liên động mềm sau: - Khí SF6 nạp đủ (khơng giảm thấp mức cho phép) - Lò xo căng - Mạch cắt tốt (tín hiệu rơle giám sát 74 khơng tác động) - Rơle trip/lockout khơng tác động (khơng có rơle đưa lệnh cắt rơle F86 không tác động) - Dao cách ly phía máy cắt mở hồn tồn Khi thao tác điều khiển đóng thiết bị từ xa cần có liên động mềm sau: - Khí SF6 nạp đủ (không giảm thấp mức cho phép) - Lò xo căng - Mạch cắt tốt (tín hiệu rơle giám sát 74 khơng tác động) - Rơle trip/lockout khơng tác động (khơng có rơle đưa lệnh cắt rơle F86 không tác động) - Dao cách ly phía máy cắt đóng hồn tồn 8.3.6.1 Điều khiển thiết bị: - Điều khiển thiết bị thao tác đóng máy cắt tủ điều khiển máy cắt 122 - Để thao tác đóng máy cắt thiết bị khóa “LOCAL/REMOTE” máy cắt phải vị trí LOCAL thảo mãn điều kiện liên động mềm, liên động nội  bộ máy cắt - Thỏa mãn điều kiện đóng máy cắt trực tiếp thiết bị 8.3.6.2 Điều khiển tủ MIMIC  - Điều khiển tủ thao tác đóng máy cắt tủ nằm nhà - Để thao tác đóng máy cắt từ xa khóa “LOCAL/REMOTE” máy cắt  phải vị trí REMOTE - Khóa lựa chọn “ON/OFF” đóng lặp lại vị trí ON - Có tín hiệu đóng lặp lại điều kiện đóng lặp lại đạt - Nếu khơng kiểm tra hịa đồng khóa “SYN.BYPASS” vị trí BYPASS, cịn kiểm tra hịa đồng khóa “SYN.BYPASS” vị trí SYN điều kiện hịa đồng phải đạt - Khóa “BCU/MIMIC” vị trí MIMIC - Nếu thảo mãn tất điều kiện gửi lệnh đóng máy cắt khóa điều khiển MIMIC 8.3.6.3 Điều khiển tủ khóa BCU  - Điều khiển tủ thao tác đóng máy cắt tủ nằm nhà - Để thao tác đóng máy cắt từ xa khóa “LOCAL/REMOTE” máy cắt  phải vị trí REMOTE - Khóa lựa chọn “ON/OFF” đóng lặp lại vị trí ON - Có tín hiệu đóng lặp lại điều kiện đóng lặp lại đạt - Nếu khơng kiểm tra hịa đồng khóa “SYN.BYPASS” vị trí BYPASS, cịn kiểm tra hịa đồng khóa “SYN.BYPASS” vị trí SYN điều kiện hịa đồng phải đạt - Tại vị trí khóa “BCU/MIMIC” phải vị trí BCU - Tại vị trí khóa “LOCAL/REMOTE” BCU phải vị trí LOCAL - Thỏa mãn điều kiện gửi lệnh đóng máy cắt BCU 8.3.6.4 Điều khiển máy tính HMI trạm Để thao tác đóng máy cắt từ máy tính HMI trạm cần thao tác tất  bước điều khiển đóng máy cắt BCU Thêm vào cần bổ sung điều kiện sau: - Tại vị trí khóa “LOCAL/REMOTE” BCU phải vị trí REMOTE - Tại vị trí khóa “LOCAL/REMOTE” HMI phải vị trí LOCAL - Thỏa mãn điều kiện gửi lệnh đóng máy cắt HMI trạm 8.3.6.5 Điều khiển từ trung tâm điều khiển từ xa Để thao tác đóng máy cắt từ máy tính HMI trung tâm điều khiển cần thao tác tất bước điều khiển đóng máy cắt BCU Thêm vào cần bổ sung điều kiện sau: - Tại vị trí khóa “LOCAL/REMOTE” BCU phải vị trí REMOTE 123 - Tại vị trí khóa “LOCAL/REMOTE” HMI trạm phải vị trí REMOTE - Tại vị trí khóa “LOCAL/REMOTE” HMI trung tâm điều khiển phải vị trí LOCAL - Thỏa mãn điều kiện gửi lệnh đóng máy cắt HMI ở  trung tâm điều khiển 8.3.6.6 Điều khiển từ SCADA Để thao tác đóng máy cắt từ SCADA cần thao tác tất bước điều khiển đóng máy cắt BCU Thêm vào cần bổ sung điều kiện sau: - Tại vị trí khóa “LOCAL/REMOTE” BCU phải vị trí REMOTE - Tại vị trí khóa “LOCAL/REMOTE” HMI trạm phải vị trí REMOTE - Tại vị trí khóa “LOCAL/REMOTE” HMI trung tâm điều khiển phải vị trí REMOTE - Thỏa mãn điều kiện gửi lệnh đóng máy cắt SCADA 8.3.7 Ma trận cắt  Hình 8.64 Ma trận cắt  Trong đó: Ký hiệu Mô tả 87L Bảo vệ so lệch đường dây 21 Bảo vệ khoảng cách (z1, z2, z3 vùng bảo vệ) 124 21N 67 67N 79 50BF 79/25 50 50N 51 51N 74 86 SOFT Bảo vệ chạm đất khoảng cách Bảo vệ q dịng có hướng Bảo vệ q dịng chạm đất có hướng Bảo vệ tự đóng lại Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (stage 1, cấp 1, 2) Tự động đóng lại có kiểm tra hịa đồng Bảo vệ q dịng cắt nhanh Bảo vệ dòng chạm đất cắt nhanh Bảo vệ q dịng có thời gian Bảo vệ q dịng chạm đất có thời gian Bảo vệ giám sát mạch cắt Bảo vệ khóa đầu Chống đóng vào điểm cố Ma trận cắt biểu thị chức rơle hoạt động có cố tác động lên phần tử Ví dụ phân tích thiết bị rơle F87L: - Trong rơle F87L chức chia thành nhóm nhỏ, nhóm rơle khởi động gửi tín hiệu tới cuộn cắt, khởi động chức tự đóng lặp lại (79), chức chống hư hỏng máy cắt (50BF) gửi tín hiệu phối hợp với máy cắt khác - Nhóm thứ gồm chức 87L, bảo vệ cấp chức 21/21N, chức 67N Nhóm tác động gửi tín hiệu tới cuộn cắt cuộn cắt đồng thời khởi động chức 79 chức 50BF cuối gửi tín hiệu cho  phép cắt sang tủ bảo vệ khác phối hợp bảo vệ - Nhóm thứ gồm bảo vệ cấp 2, chức 21/21N, chức 67, chức đóng lại lần cuối 79 FINAL, chức chống đóng máy cắt vào điểm cố SOFT Nhóm tác động gửi tín hiệu tới cuộn cắt cuộn cắt đồng thời khởi động chức 50BF cuối gửi tín hiệu tới cuộn set F861, F862 - Nhóm thứ gồm có chức đóng lặp lại có xét điều kiện hịa đồng 79/25 Nhóm tác động gửi tín hiệu tới cuộn đóng mát cắt - Nhóm thứ gồm có bảo vệ cấp chống hư hỏng máy cắt Nhóm tác động gửi tín hiệu tới cuộn cắt cuộn cắt đồng thời gửi tín hiệu tới cuộn set F861, F862 - Nhóm thứ gồm có bảo vệ cấp chống hư hỏng máy cắt Nhóm tác động gửi tín hiệu tới cuộn set F862 gửi tín hiệu cắt tới tủ bảo vệ khác cắt máy cắt cấp Phụ lục hình ảnh 125  Hình 8.65 Mặt trước tủ điều khiển đường dây 35kV  126  Hình 8.66Mặt trước tủ bảo vệ đường dây so lệch 127  Hình 8.67 Sơ đồ sợi trạm 110kV  124  Hình 8.68 Mạch cắt mạch giám sát mạch cắt  125  Hình 8.69 mạch lockout đường dây 126  Hình 8.70 Mạch lockout máy biến áp 127  Hình 8.71 Mạch cố  128  Hình 8.72 mạch cấp nguồn DC cho tủ điều khiển 129  Hình 8.73 Mạch thị trạng thái 130 Tài liệu tham khảo [1] “Ngắn mạch hệ thống điện”_ GS Lã Văn Út [2] “Bảo vệ hệ thống điện”_GS Trần Đình Long [3] Bài giảng môn học “Bảo vệ rơle hệ thống điện”_TS Nguyễn Xuân Tùng [4] Hướng dẫn đồ án tốt nghiệp: Bảo vệ máy biến áp lực _TS Nguyễn Xuân Tùng [5] Tài liệu hướng dẫn mạch nhị thứ _ Nguyễn Duy Huy, Công ty lưới điện cao miền bắc [6] Tài liệu bồi huấn thí nghiệm mạch nhị thứ_ Trần Anh Vinh, Nguyễn Xuân Vinh, Nguyễn Đức Kiên [7] Giáo trình “ Cung cấp điện ”- thầy Nguyễn Xuân Phú [8] Chuyên đề tài liệu đào tạo hệ thống điện trạm biến áp Phần nâng cao_ Cơng ty điện lực dầu khí Cà Mau [9] Bản vẽ nhị thứ EA SOUP_ công ty ENTEC kĩ thuật lượng 131