Bảo vệ số lệch máy biến áp part10 ppt

2/ TÝnh to¸n ng¾n m¹ch 2.1/ Kh¸i niƯm chung Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất, hay nói cách khác đó là hiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở suất nhỏ có t

Trang 1

2/ TÝnh to¸n ng¾n m¹ch

2.1/ Kh¸i niƯm chung

Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất, hay nói cách khác đó là hiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở suất nhỏ có thể xem như bằng không Khi ngắn mạch tổng trở của hệ thống bị giảm xuống và tùy theo vị trí điểm ngắn mạch

xa hay gần nguồn cung cấp mà tổng trở hệ thống giảm nhiều hay ít Khi ngắn mạch dòng điện và điện áp trong thời gian quá độ đều thay đổi, dòng điện tăng lên rất nhiều so với lúc làm việc bình thường Còn điện áp trong mạng điện cũng giảm xuống mức độ giảm nhiều hay ít là tùy thuộc vào vị trí điểm ngắn mạch so với

nguồn cung cấp

Để lựa chọn được tốt các phần của hệ thống cung cấp điện, chúng ta phải dự đoán được các tình trạng ngắn mạch có thể xảy

ra và tính toán được các số liệu về tình trạng ngắn mạch như : Dòng điện ngắn mạch và công suất ngắn mạch, các số liệu này còn là căn cứ quan trọng để thiết kế hệ thống bảo vệ rơle, định phương thức vận hành của hệ thống cung cấp điện Vì vậy tính toán ngắn mạch là phần không thể thiếu được khi thiết kế hệ thống cung cấp điện

• Nguyên nhân gây ngắn mạch :

- Do tác động cơ học : cây đổ, gãy, giông bão

- Do tác động bên trong : cách điện hỏng bởi dùng quá nhiệt

• Hậu quả :

- Làm phát nóng các bộ phận có dòng ngắn mạch (IN) đi qua dây dẫn làm hư hỏng thiết bị

- Có thể sinh ra một lực điện động => có thể phá hủy khí cụ và dây dẫn

- Làm mất điện gây nên thiệt hại về kinh tế

- Phá hủy tính đồng bộ của hệ thống vv…

2.2/ Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n dßng ng¾n m¹ch

• Mục đích :

Trang 2

9) -(4

2 cb U cb S thì tb U tb đm 100.S đm 2 %.U x U = (cb) BA * X

: đối tương vị đơn hệ trong tính Khi

8) -(4

) ( , đm 100.S đm 2 %.U x U = BA X

: tên có vị đơn trong áp biến máy của kháng Điện : áp biến Máy

7) -(4

N Scb S = (cb) HT * X

: đó khi cb U chọn Nếu

6) -(4

N S 2 U = ) ( HT X

Ω

= Ω

Tính dòng ngắn mạch để chúng ta chọn thiết bị và khí cụ bảo vệ cho hệ thống, tự động xác lập chế độ ổn định

• Phương pháp xác định dòng ngắn mạch

- Xác định vị trí điểm ngắn mạch

- Xác lập sơ đồ thay thế tính toán của mạng điện (trong hệ đơn

vị có tên hoặc hệ đơn vị tương đối tùy chọn)

- Biến đổi sơ đồ về dạng đơn giản nhất Trong bước này có thể áp dụng các phương pháp biến đổi đẳng trị thông thường (ghép song song, nối tiếp, biến đổi sao – tam giác, sao – lưới…)

- Tính các điện kháng tổng hợp

- Tính toán dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị tương đối và có tên

2.3/ TÝnh to¸n ng¾n m¹ch cho tr¹m biÕn ¸p

Tính ngắn mạch trong mạng điện trên 1000V thường là để hiệu chỉnh thiết bị bảo vệ và tự động hóa nhằm loại trừ nhanh và chọn lọc các phần tử sự cố ngắn mạch ra khỏi hệ thống điện Để xác định dòng ngắn mạch ở mạng điện áp cao (U ≥ 1000V) Thành lập sơ đồ đẳng trị đối với mạng điện áp cao thành phần điện trở có giá trị không đáng kể nên được bỏ qua Vậy tổng trở ngắn mạch chỉ bao gồm thành phần điện kháng

Các phần tử thay thế :

Trang 3

- Nguoàn: ẹieọn khaựng heọ thoỏng :

Trong ủoự :

Scb : Công suất cơ bản đ−ợc chọn, KVA

Sủm : Coõng suaỏt ủũnh mửực MBA, KVA

Uủm : ẹieọn aựp ủũnh mửực MBA, KV

Uk% : Thaứnh phaàn phaỷn khaựng cuỷa ủieọn aựp ngaộn maùch

- Daõy daón : ẹieọn khaựng daõy daón trong ủụn vũ tửụng ủoỏi:

2 cb

cb 0 0 dd(cb)

*

U

S ).l jx (r

Trong ủoự : l : Chieàu daứi, Km

r0, x0 : ẹieọn trụỷ vaứ caỷm khaựng treõn moọt ủụn vũ chieàu daứi, Ω/Km

- ẹieọn khaựng cuỷa khaựng ủieọn:

ủm cb cb

ủm K

cb K

I

I U

U X

100

%

) (

* = (4-11)

- ẹieọn khaựng cuỷa caực thaứnh phaàn khaực nhử : cuoọn doứng cuỷa Aptomat, cuoọn sụ caỏp cuỷa maựy bieỏn doứng (BI), thanh goựp ta coự theồ tra baỷng ụỷ caồm nang

- ẹieọn khaựng toồng hụùp:

+ + +

=

Σ X B X dd X K

- Doứng ủieọn ngaộn maùch trong ủụn vũ tửụng ủoỏi :

Σ

=

X

E

ủieọn ngaộn maùch trong ủụn vũ coự teõn :

cb cb N

Trong ủoự E: ẹieọn aựp heọ thoỏng trong heọ ủụn vũ tửụng ủoỏi

2.4/ Tính toán ngắn mạch ở thanh cái máy biến áp

Sơ đồ nối của trạm

Trang 4

Hình 4 - 4: Sơ đồ nối lưới a) và sơ đồ tính toán thay thế b)

Thông sồ lưới:

MBA T1: 40 MVA; U = 115 ± 9x1,78/22 Kv; uk = 10,5%

MBA T1: 16 MVA; U = 115 ± 9x1,78/22 Kv; uk = 10,5%

D1: l = 25 Km; X0 = 0,4 (W/Km)

D2: l = 20 Km; X0 = 0,4 (W/Km)

Do không biết công suất của nguồn (Đông Anh và Phố Nối) nên ta giả thiết rằng nguồn ở đây có công suất vô cùng lớn, do đó điện kháng của nguồn coi X nguồn ≈ 0, và sức điện động của nguồn E *nguồn ≈ 1

Chọn Scb = 100 MVA, Ucb = Utb do đó:

Ucb1 = Utb1 = 115 Kv

Ucb2 = Utb2 = 23 Kv

Suy ra, các dòng điện cơ bản:

(KA) 2,5102 23

3

10 U

3

S I

(KA) 0,502 115

3

100 U

3

S I

cb2

cb cb2

cb1

cb cb1

=

- Điện kháng hệ thống: X nguồn ≈ 0

- Điện kháng đường dây D1:

0,0756 115

100 25 0,4

b) a)

Trang 5

- Điện kháng đường dây D3:

0,0605 115

100 20 0,4

- Điện kháng máy biến áp T1:

40 100.

100 10,5.

- Điện kháng máy biến áp T2:

16 100.

100 10,5.

Sơ đồ tính toán thay thế như hình 4 - 4, b

- Thực hiện phép biến đổi sơ đồ ta có:

0,1875 0,6563

0,2625

563 0,2625.0,6 X

X

.X X X

T2 T1

+

= +

=

- Ghép song song các nhánh có nguồn E1 và E2 ta có:

1 X

X

.X E X E E

2 1

1 2 2 1

+

= (do E1 = E2 = 1)

0,0336 X

X

X X X

2 1

+

- Điện kháng tổng hợp:

XΣ = Xtd + XBA = 0,0336 + 0,1875 = 0,2211

- Dòng điện ngắn mạch trong đơn vị tơng đối:

0,2211

1 X

E

N(cb)

Σ

- Dòng điện ngắn mạch trong đơn vị có tên:

(KA) 0,5020

4,5228 I

(KA) 11,3532 2,5102

4,5228 I

I I

Kv) N(110

cb2 N(cb)

* N(22Kv)

2704 , 2

=

2.5/ Chọn biến dòng cho bảo vệ

Giả sử trạm biến áp 2 máy làm việc song song có công suất mỗi máy lần lượt là: 40 MVA và 16 MVA, Uđm=110/22 Kv, tổ nối dây Y/Y0 như hình vẽ:

Trang 6

- Chọn máy biến dòng cao áp 110 Kv, do mạch thứ cấp BI nối hình sao nên dòng điện cuộn dây bằng dòng điện pha Do vậy dòng tính toán để chọn máy biến dòng cao áp bằng:

(A) 294 110

3

1000 16).

(40 U

3

S I

dm

ba

Chọn máy biến dòng loại 300/5A

- Chọn máy biến dòng phía 22 Kv, mạch thứ cấp BI nối sao nên dòng điện tính toán để chọn BI sẽ là:

(A) 1469 22

3

1000 16).

(40 U

3

S I

dm

ba

Chọn máy biến dòng loại 1500/5 A

2.6/ Cài đặt cho trạm biến áp 110/22 Kv Sài Đồng

Chức năng quá dòng dự phòng ngưỡng thấp

- Giá trị đặt dòng I> xác định từ điều kiện làm việc cực đại của đối tượng bảo vệ, tưc là dòng duy trì cho phép cực đại mà đối tượng bảo vệ có thể làm việc lâu dài

tv

lvmax hc

k

.I k

Khc – hệ số hiệu chỉnh thường không quá 1,3 để giảm thiểu khả năng quá tải cho đối tượng bảo vệ

Ktv – hệ số trở về của chức năng bảo vệ quá dòng có thể đạt tới 0,98 đối với rơle số

Ilv max – thường được xác định bằng 1,05 - 1,2 dòng định mức của đối tượng bảo vệ, khi đó Ilv max = 1,15 294 = 338 (A)

Vậy:

Hình 4 - 5: Sơ đồ nối dây mạch thứ cấp máy biến dòng

Trang 7

(A) 414 0,98

1,2.338

I> = =

Biến dòng chọn có dòng sơ cấp định mức 300 (A), do đó giá trị đặt là 1,38(I/In) tại địa chỉ 2112

- Thời gian tác động của bảo vệ: Để rơle phải phối hợp với cầu chì hạ áp thì độ phân cấp thời gian phải chọn theo công thức (2 - 16) khi đó:

(s) 0,154 0,15

0,01 0,4.

0,15 0,4.t

động của cầu chì lấy bắng tcc = 0,01 giây)

Thời gian tác động của rơle khi xảy ra ngắn mạch sẽ là:

(s) 0,164 0,154

0,01 t t

ttd = cc+ Δ = + =

Sử dụng đường cong dốc chuẩn (SIT) IEC 255-3A theo công thức (3-30) ta xác định được thời gian đặt của bảo vệ là:

(s) 0,048 0,14

1) 70/300) 0,164.((22

0,14

1) (m t t

0,02 0,02

=

>

Ta chọn thời gian đặt t> bằng 0,05 (s) đăt trong địa chỉ 2113

Chức năng quá dòng dự phòng ngưỡng cao

- Giá trị đặt ngưỡng cao của bảo vệ xác định bởi công thức:

max ngoai N

at I k

kat - là hệ số an toàn được đưa vào để tính đến ảnh hưởng của sai số do tính toán ngắn mạch, do cấu tạo rơle, do thành phần không chu kỳ trong dòng ngắn mạch và các biến dòng thường lấy bằng 1,15 đối với rơle số và bằng 1,2 ữ1,3 đối với rơle điện cơ

Từ đó ta có: I>> = 1,15.2270 = 2610 (A), biến dòng có giá trị dòng định mức sơ cấp và 300 (A), khi đó giá trị đặt của chức năng quá dòng ngưỡng cao I>> = 8,7 (I/In) trong địa chỉ 2103

- Thời gian đặt t>> của bảo vệ quá dòng ngưỡng cao thường bằng 0 Tuy nhiên, trong một số trường hợp để tránh rơle tác động nhầm trong các chế độ nhiễu loạn khi thành phần khác với sóng hài 50 Hz vượt quá giá trị nào đó, đại lượng này có thể đặt bằng một vài chu kỳ tần số công nghiệp để rơle có thời gian lọc các tín hiệu nhiễu loạn ra khỏi thành phần dòng đầu vào Thực tế, thời gian của bảo vệ cắt nhanh t>> có giá trị trong khoảng 0,03 đến 0,05 (s) tùy từng rơle

số, ở đây ta chọn t>> = 0,04 (s) đặt trong địa chỉ 2104

Vậy chương trình cài đặt cho trạm biến áp như sau:

a/ Cài đặt cho chức năng bảo vệ so lệch

7801 PROT.OBJ = 2WIND - TRANSF (cài đặt cấu hình cho bảo vệ so lệch)

Trang 8

7899 FREQUENCY = IN 50 Hz (tần số hệ thống bằng 50 Hz)

1102 UN WIND1 = 110 Kv (điện áp định mức cuộn 1)

1103 PN WIND1 = 56 MVA (công suất định mức cuộn 1)

1104 IN CT WIND1 = 300 A (dòng sơ cấp định mức của biến dòng cuộn 1)

1105 CT1 STAR PT = TOWARDS TRANSF (hướng phần tử phát hiện sự cố

về phía máy biến áp)

1122 UN WIND2 = 22 Kv (điện áp định mức cuộn 2)

1123 PN WIND2 = 56 MVA (công suất định mức cuộn 2)

1124 IN CT WIND2 = 1500 A (dòng sơ cấp định mức của biến dòng cuộn 2)

1125 CT2 STAR PT = TOWARDS TRANSF (hướng phần tử phát hiện sự cố

về phía máy biến áp)

1601 DIFF PROT = ON (kích hoạt chức năng bảo vệ so lệch)

dòng định mức máy biến áp)

đổi theo dòng định mức máy biến áp)

1606 SLOPE1 = 0.25 (độ rốc nhánh đầu tiên của đặc tính cắt)

1607 BASE PT2 = 0.25 I/InTr (điểm bắt đầu của nhánh thứ 2 của đặc tính cắt)

1608 SLOPE2 = 0.5 (độ rốc nhánh thứ 2 của đặc tính cắt)

vượt quá 15% thành phần sóng cơ bản)

b/ Cài đặt cho chức năng bảo vệ chạm đất giới hạn

1901 RESTR-EF = ON (bảo vệ chạm đất giới hạn máy biến áp được bật)

theo dòng định mức máy biến áp)

c /Cài đặt cho chức năng bảo vệ quá dòng dự phòng

2101 BACKUP O/C = ON (kích hoạt chức năng bảo vệ quá dòng dự phòng)

2103 I >> = 8,7 I/In (giá trị tác động của bảo vệ quá dòng dự phòng)

2104 T-I>> = 0,04 s (thời gian đặt của bảo vệ)

2111 CHARACT = DEFINITE-TIME (đặc tính thời gian thực tập)

2112 I> = 1,38 I/In (giá trị tác động ngưỡng thấp của bảo vệ quá dòng dự phòng)

2113 T-I> = 0,05 (thời gian đặt cho cấp I>)

d/ Cài đặt cho bảo vệ quá tải theo nhiệt độ 1

2401 THERMAL OL = ON (bảo vệ quá tải theo nhiệt độ 1 được bật)

Trang 9

2402 K-FACTOR = 1.1 (giá trị đặt của bảo vệ quá tải, nó tính theo tỷ số dòng quá tải so với dòng định mức của máy biến áp)

2403 T-CONSTANT = 100 min (hằng số thời gian của bảo vệ quá tải)

2404 θ-WARN = 90% (độ tăng nhiệt cho báo tín hiệu nguy hiểm tính theo % của nhiệt độ cắt)

2405 I-WARN = 1.00 I/In (cấp cảnh báo theo dòng tính theo dòng định mức của MBA)

e/ Cài đặt cho bảo vệ quá tải theo nhiệt độ 2

2401 THERMAL OL = ON (bảo vệ quá tải theo nhiệt độ 2 đ−ợc bật)

quá tải so với dòng định mức của máy biến áp)

2404 θ-WARN = 90% (độ tăng nhiệt cho báo tín hiệu nguy hiểm tính theo % của nhiệt độ cắt)

2405 I-WARN = 1.00 I/In (cấp cảnh báo theo dòng tính theo dòng định mức của MBA)

f/ Cài đặt cho chức năng chạm vỏ

2701 TANK = ON (khởi động chức năng bảo vệ chạm vỏ)

2703 I-TANK = 0.5 I/In (giá trị tác động của dòng chạm vỏ quy đổi theo dòng

2704 I> TANK = 500 mA (giá trị tác động cho đầu vào dòng Ib)

2.7/ C ác sơ đồ nối dây của rơle 7UT512 và 7UT513

Hình 4 - 6: Sơ đồ nối 7UT512 dùng cho máy biến áp 2 cuộn dây

Trang 10

Trang 11

KÕt luËn

Trong giai đoạn hiện nay, các ngành kinh tế đang trên đà phát triển mạnh mẽ hàng loạt các công ty, xí nghiệp cũng như các khu dân cư đã và đang được hình thành Vì vậy nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao, đòi hỏi ngành công nghiệp năng lượng điện phải đáp ứng kịp thời theo sự phát triển đó Chính vì những nguyên nhân trên làm cho hệ thống điện ngày càng trở nên phức tạp

Trang 12

Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu cần thiết và làm việc một cách nghiêm túc cùng sự hướng dẫn tận tình

của thầy Đỗ Văn Công Đến nay, em thực hiện thành công đồ án

tốt nghiệp

Quyển đồ án tốt nghiệp đã trình bày thứ tự các phần quan trọng trong việc nghiên cứu bảo vệ so lệch máy biến áp sử dụng rơle số 7UT51 V3

Với những vốn kiến thức tiếp thu được trong những năm học tại trường, với sự nç lực của bản thân Tuy nhiên do còn hạn chế về kinh nghiệm thực tế, tài liệu tham khảo, thời gian thực hiện Nên quyển đồ án này không sao tránh khỏi những thiếu sót Kính mong thầy hướng dẫn cùng các quý thầy, cô trong hội đồng bộ môn góp ý xây dựng để cho quyển “Đồ án tốt nghiệp” ngày càng hoàn thiện hơn

Trang 13

Tài liệu tham khảo

1/ Ts Nguyễn Hồng Thái

Phần tử tự động trong hệ thống điện

Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật, 2000

2/ Ts Nguyễn Hồng Thái - Ks Vũ Văn Tẩm

Rơle số lý thuyết và ứng dụng

Nhà xuất bản Giáo dục, 2000

3/ Gs.Vs Trần Đình Long

Bảo vệ các hệ thống điện

Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật, 2005

4/ Vũ Đức Thọ - Đỗ Xuân Thụ