đồ án kỹ thuật điện cơ Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho trạm 110kV

Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống MỤC LỤC Trang TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ CHO BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 1.1 Mục đích tính tốn ngắn mạch 1.2 Các giả thiết số cơng thức sử dơng tính toán ngắn mạch 1.3 Chế độ hệ thống điện max với máy biến áp vận hành độc lập 1.4 Chế độ hệ thống điện với hai máy biến áp vận hành song song 1.5 Chế độ hệ thống điện với máy biến áp vận hành độc lập LÙA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 2.1 Đối tượng bảo vệ dạng hư háng 2.2 Lùa chọn loại rơle định sử dụng 2.3 Các nguyên lý bảo vệ sử dụng GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 3.1 Rơle so lệch 7UT – 513 3.2 Rơle quỏ dũng 7SJ – 600 CHỌN MÁY BIẾN DềNG ĐIỆN (BI) – TÍNH TỐN CÁC THễNG Sẩ ĐẶT VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ 4.1 Chọn biến dòng điện BI 4.2 Tớnh thông số đặt 4.3 Kiểm tra làm việc bảo vệ máy biến áp LỜI MỞ ĐẦU SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Trong hệ thống điện nào, người ta thiết kế cho hệ thống điện làm việc ổn định lâu dài Nhưng thực tế, vận hành xuất trạng thái làm việc khơng bình thường gây ảnh hưởng xấu đến hệ thống điện Trạng thái khơng bình thường hay xảy ngắn mạch tải Trong đó, ngắn mạch thường gây hậu lớn như: - Gây tụt điện áp, phá hủy trạng thái làm việc hộ dùng điện Đặc biệt bị tụt áp ngắn mạch làm động ngừng quay - Có thể phá hoại làm việc đồng của máy phát điện hệ thống điện, gõy ổn định dẫn đến tan rã hệ thống điện - Phá hủy thiết bị điện tác động nhiệt cú dũng điện ngắn mạch chạy qua Muốn bảo vệ cho thiết bị điện tránh nguy hiểm cho người khỏi tác động dòng ngắn mạch ta phải tìm cách cắt nhanh phần tử bị cố khỏi hệ thống điện Để thực điều ta dùng thiết bị bảo vệ Nhiệm vụ em đồ án tính tốn thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Trong trình thực hiện, em nhận giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Xn Hồng Việt cựng cỏc thầy giáo môn Hệ thống Điện Em xin chân thành cảm ơn mong thầy cô tiếp tục giúp đỡ, góp ý để đồ án em hồn thiện Hà Nội, ngày 10 tháng 02 năm 2006 Sinh viên: Nguyễn Bình Dương 1.TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ CHO BẢO VỆ tính tốn ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ MÁY BIẾN ÁP 1.1.Mục đích tính tốn ngắn mạch Mục đích tính tốn ngắn mạch SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Tính ngắn mạch vị trớ trờn sơ đồ nhằm tìm dịng ngắn mạch max qua vị trí đặt bảo vệ, phục vụ việc chỉnh định kiểm tra làm việc bảo vệ Để tìm dịng ngắn mạch chạy qua BI phục vụ cho bảo vệ, ta xét hai chế độ: + Chế độ max: Điều kiện hệ thống làm việc chế độ max điện kháng hệ thống Trong chế độ max ta cần xét trường hợp máy biến áp vận hành độc lập với mục đích kiểm tra độ an toàn bảo vệ so lệch máy biến áp tính tốn thơng số đặt bảo vệ quỏ dũng dự phòng Ở chế độ max, ta xét trường hợp công suất hệ thống max với máy biến áp vận hành độc lập: E E E I (N3) = X < I (N2) = = X1 + X 2X1 Vì: Nên chế max ta xét đến dạng ngắn mạch sau: * Ngắn mạch pha đối xứng N(3) *Ngắn mạch pha chạm đất N Ngắn mạch pha chạm đất N(2) *Ngắn mạch pha chạm đất N Ngắn mạch pha chạm đất N(1) + Chế độ min: Điều kiện hệ thống làm việc chế độ điện kháng hệ thống max Ở chế độ ta xột cỏc trường hợp: - Công suất hệ thống với máy biến áp vận hành độc lập Mục đích để kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch - Công suất hệ thống với hai máy biến áp vận hành song song Mục đích để kiểm tra độ nhạy bảo vệ quỏ dũng Ở chế độ ta xét dạng ngắn mạch: *Ngắn mạch pha N Ngắn mạch pha N(2) *Ngắn mạch pha chạm đất N Ngắn mạch pha chạm đất N(2) *Ngắn mạch pha chạm đất N Ngắn mạch pha chạm đất N(1) 1.2 Các giả thiết sử dụng tính tốn ngắn mạch SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV 1.2.1.Các giả thiết Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Các giả thiết Để thiết lập sơ đồ tính tốn ngắn mạch, ta sử dông số giả thiết liên quan tới thành lập sơ đồ thay tính tốn ngắn mạch nh sau: + Tần số hệ thống khơng thay đổi + Bá qua phụ tải tính tốn ngắn mạch + Mạch từ khơng bị bão hịa Khi mạch điện phi tuyến nên áp dụng ngun lý xếp chồng tính tốn + Bá qua đại lượng nhỏ thông số số phần tử: - Dung dẫn đường dây điện áp thấp - Mạch từ hóa cỏc mỏy biến áp - Điện trở cuộn dây máy biến áp đường dây + Hệ thống có sức điện động ba pha đối xứng + Các tính tốn thực hệ đơn vị tương đối định mức máy biến áp 1.2.2 Tính tốn điện kháng ngắn mạch Sơ đồ thay đẳng trị dòng điện thành phần: X1Σ X2Σ U1N Thứ tự thuận Trong đú:X X0Σ U2N Thứ tự nghịch U0N Thứ tự không X ∑ điện kháng thứ tự thuận X ∑ điện kháng thứ tự nghịch X ∑ điện kháng thứ tự không Chọn:S Scb = SđmB = 63 MVA Ucb = UđmB cỏc phía Với: Với: UđmC = 115 kV phía cao áp SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống UđmT = 38 kV phía trung áp UđmH = 24 kV phía hạ áp * Điện kháng hệ thống + Chế độ max: S cb 63 X1 = X2 = XHT = S Max = = 0,042 1500 N X0 = 1,5.X1 = 1,5 0,042 = 0,063 + Chế độ min: S cb 63 X1 = X2 = XHT = S Min = 0,65.1500 = 0,0646 N X0 = 1,5 X1 = 1,5 0,0646 = 0,0969 * Điện kháng máy biến áp + Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây: 1 [U C −T % + U C − H % - U T − H %] = [10,5 +17 – 6,5] = 10,5% N N N 200 1 U T % = [U C −T % + U T − H % - U C − H %] = [10,5 + 6,5 - 17] = 0% N N N N 200 1 U H % = [U C − H % + U T − H % - U C −T %] = [6,5 + 17 – 10,5] = 6,5% N N N N 200 UC % = N + Điện khỏng cỏc cuộn dây máy biến áp: U NC % 10,5 = = 0,105 100 100 6,5 U % = NH = = 0,065 100 100 B B XC = X C1 = X C = XH = X B1 = X B H H B B XT = X T = X T = * Sơ đồ điểm tính tốn ngắn mạch SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV 110kv Thiết kế 22kv bi5 bi4 bi1 ThiÕt kÕ hệ thống bi3 n'1 n'3 n3 N1 n '2 bi2 35kv n2 1.3 Chế độ hệ thống điện max với máy biến áp vận hành độc lập 1.3.1 Điểm ngắn mạch N1 Khi xảy ngắn mạch N1, dòng điện ngắn mạch chạy qua BI1 BI4 Sơ đồ thay thứ tự thuận (thứ tự nghịch): X1 n1 BI1 0,042 U1n X ∑ = X ∑ = XHT = 0,042 Sơ đồ thay thứ tự khơng: SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV x0 Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống xc 0,063 bi1 x0 0,105 n1 0,0394 X X C n1 xt 0,063.0,105 X ∑ = X0 // XC = X + X = 0,063 + 0,105 = 0,0394 C Tính dòng điện ngắn mạch chạy qua BI: * Ngắn mạch pha N(3) Dạng ngắn mạch khơng có dòng chạy qua BI * Ngắn mạch pha chạm đất N(1) Khi xảy ngắn mạch N(1), dòng điện ngắn mạch chạy qua BI1 BI4 Dòng điện thành phần thứ tự điểm ngắn mạch: E HT = 2.0,042 + 0,0394 = 8,1037 I 1∑ = I ∑ = I ∑ = X + X + X 1∑ 2∑ 0∑ Dòng điện ngắn mạch pha cố chạy qua BI1: X0 0,063 I f ( BI 1) = I ( BI 1) = I ∑ X + X = 8,1037 0,063 + 0,105 = 3,0389 C Dòng điện chạy qua BI loại trừ thành phần thứ tự không: I f ( −0) = I f - I = I f ( BI 1) - I ( BI 1) = Trị số dòng điện chạy qua BI4: IBI4 = 3.I0(BI1) = 3.3,0389 = 9,1167 * Ngắn mạch pha chạm đất N(1,1) Khi xảy ngắn mạch N(1,1), dòng điện ngắn mạch chạy qua BI1 BI4 Điện kháng phụ: X ∑ X ∑ 0,042.0,0394 XP = X ∑ // X ∑ = X + X = 0,042 + 0,0394 = 0,0203 2∑ 0∑ Dòng điện thành phần thứ tự điểm ngắn mạch: SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống E HT I ∑ = X + X = 0,042 + 0,0203 = 16,0514 1∑ P X 2∑ 0,042 = - 16,0514 0,042 + 0,0394 = - 8,2820 I ∑ = - I 1∑ X + X 2∑ 0∑ Dòng điện ngắn mạch pha cố chạy qua BI1: X0 0,063 I f ( BI 1) = I ( BI 1) = I ∑ X + X = - 8,2820 0,063 + 0,105 = - 3,1058 C Dòng điện chạy qua BI loại trừ thành phần thứ tự không: I f ( −0) = I f - I = I f ( BI 1) - I ( BI 1) = Trị số dòng điện chạy qua BI4: IBI4 = 3.I0(BI1) = 3.3,1058 = 9,3174 * Quy ước dấu dòng điện ngắn mạch chạy qua BI bảo vệ so lệch: + Dòng điện chạy từ góp vào máy biến áp mang dấu dương (+) + Dòng điện chạy từ máy biến áp góp mang dấu âm (-) Dịng điện chạy từ máy biến áp góp mang dấu âm (-) Theo quy ước xảy ngắn mạch N 1, dòng điện ngắn mạch chạy qua BI1 mang dấu (-) Ta có bảng kết B1.3.1 sau: BI1 N(3) BI2 BI3 If 0 I0 I f ( −0 ) N1 BI1 N(1) BI2 N(1,1) BI2 BI3 BI1 - 3,0389 0 - 3,1058 0 0 - 3,0389 0 - 3,1058 0 0 0 0 0 BI3 1.3.2 Điểm ngắn mạch N1’ Khi xảy ngắn mạch N 1’, dòng điện ngắn mạch chạy qua BI BI4 Sơ đồ thay tương tù nh điểm ngắn mạch N1 Tính dịng điện ngắn mạch chạy qua BI: * Ngắn mạch pha N(3) SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Dòng điện pha cố điểm ngắn mạch dòng chạy qua BI1: E HT = 0,042 = 23,8095 I f ( BI 1) = X 1∑ * Ngắn mạch pha chạm đất N(1) Khi xảy ngắn mạch N(1), dòng điện ngắn mạch chạy qua BI1 BI4 Dòng điện thành phần thứ tự điểm ngắn mạch nh tính: I ∑ = I ∑ = I ∑ = 8,1037 Dòng điện thành phần thứ tự chạy qua BI1: I 1( BI 1) = I ( BI 1) = I ∑ = 8,1037 (1) ( BI 1) N I 0( BI 1) = I ∑ - I = 8,1037 – 3,0389 = 5,0648 Dòng điện ngắn mạch pha cố chạy qua BI1: I f ( BI 1) = I 1( BI 1) + I ( BI 1) + I 0( BI 1) = 2.8,1037 + 5,0648 = 21,2722 Dòng điện chạy qua BI loại trừ thành phần thứ tự không: I f ( −0) = I f - I = I f ( BI 1) - I ( BI 1) = 21,2722 – 5,0648 = 16,2074 Trị số dòng điện chạy qua BI4: (1) (1) I ( BI 4) N 1' = I ( BI 4) N = 9,1167 * Ngắn mạch pha chạm đất N(1,1) Khi xảy ngắn mạch N(1,1), dòng điện ngắn mạch chạy qua BI1 BI4 Dòng điện thành phần thứ tự điểm ngắn mạch: I ∑ ( N 1') = I ∑ ( N 1) = 16,0514 I ∑ ( N 1') = I ∑ ( N 1) = - 8,2820 X 0∑ 0,0394 = − 16,0514 0,042 + 0,0394 = - 7,7694 I ∑ = - I 1∑ X + X 1∑ 0∑ Dòng điện thành phần thứ tự chạy qua BI1: I 1( BI 1) = I ∑ = 16,0514 I ( BI 1) = I ∑ = - 7,7694 (1,1) I 0( BI 1) = I ∑ - I ( BI 1) N = - 8,2820 – (- 3,1058) = - 5,1762 Dòng điện ngắn mạch pha cố chạy qua BI1: SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống I f ( BI 1) = a I 1( BI 1) + a.I ( BI 1) + I 0( BI 1) = = (− − j 3 )16,0514 + (− + j )(−7,7694) − 5,1762 = 2 = − 9,3172 − j 23,8208 = 22,6359 Dòng điện chạy qua BI sau loại trừ thành phần thứ tự không: I f (−0) = I f − I = I f ( BI 1) − I ( BI 1) = − 9,3172 − j = − 4,1410 − j 23,8208 − (−5,1762) = 23,8208 = 21,0409 Trị số dòng điện chạy qua BI4: (1,1) (1,1) I BI 4( N 1') = I BI 4( N 1) = 9,3174 Theo quy ước xảy ngắn mạch N 1’, dòng điện ngắn mạch chạy qua BI1 mang dấu (+) Ta có bảng kết B1.3.2 sau: N1’ BI1 N(3) BI2 BI3 BI1 N(1) BI2 BI3 BI1 N(1,1) BI2 BI3 If 23,8095 0 21,2722 0 22,6359 0 I0 0 5,0648 0 5,1762 0 I f ( −0 ) 23,8095 0 16,2074 0 21,0409 0 1.3.3.Điểm ngắn mạch N Điểm ngắn mạch N2 Khi xảy ngắn mạch N2, dòng điện ngắn mạch chạy qua BI1 BI2 Do phía trung áp máy biến áp nối ∆ nờn khơng có dịng điện thành phần thứ tự không Ta xét dạng ngắn mạch N(3) Sơ đồ thay thứ tự thuận (thứ tự nghịch): SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 10 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống - Nguyên tắc làm việc: Sau bảo vệ quỏ dũng loại trừ cố, TĐL khởi động, thời gian tTĐL kết thúc mạch cắt nhận tín hiệu đóng lại Nếu cố loại trừ, thời gian trở kết thúc nhanh chức TĐL trở trạng thái tĩnh Nếu sau lần TĐL thứ mà cố chưa loại trừ thời gian trở chấm dứt tái lập tác động, TĐL lần thứ hai bắt đầu Cho tới TĐL thành cơng sau thời gian t TĐL, mạch cắt nhận tín hiệu đóng, đồng thời trở còng bắt đầu Nếu sau n lần TĐL cho phép mà cố tồn tại, bảo vệ đưa tín hiệu cuối cắt phần tử cố khỏi hệ thống thời gian khố bắt đầu Trong thời gian tín hiệu đóng lại khố, TĐL thực khơng thành cơng SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 72 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN – TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ ĐẶT VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA CÁC HỆ THỐNG BẢO VỆ 4.1 Chọn máy biến dòng điện (BI) Máy biến dòng chọn theo điều kiện sau: Iscdđ(BI) ≥ Ilvmax Itcdđ(BI) = 1A Cấp xác: 5P20 4.1.1 Chọn BI cho cấp điện áp 110kV (BI1) Dòng điện làm việc max chạy qua BI1: Ilvmax = 1,4.ICđmB = 1,4 S dmB 3.U C dmB = 1,4 63 3.115 = 0,4428 (kA) Vậy BI1 chọn theo điều kiện sau: Iscdđ(BI1) = 500A Itcdđ(BI1) = 1A Cấp xác: 5P20 4.1.2 Chọn BI cho cấp điện áp 35kV (BI2) Dòng điện làm việc max chạy qua BI1: Ilvmax = 1,4.ITđmB = 1,4 S dmB 3.U T dmB = 1,4 63 3.38 = 1,3401 (kA) Vậy BI2 chọn theo điều kiện sau: Iscdđ(BI2) = 1500A Itcdđ(BI2) = 1A Cấp xác: 5P20 4.1.3 Chọn BI cho cấp điện áp 22kV (BI3) Dòng điện làm việc max chạy qua BI1: Ilvmax = 1,4.IHđmB = 1,4 S dmB 3.U H dmB = 1,4 63 3.24 = 2,1218 (kA) Vậy BI3 chọn theo điều kiện sau: Iscdđ(BI3) = 2200A SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 73 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Itcdđ(BI3) = 1A Cấp xác: 5P20 4.1.4 Chọn BI4 BI5 BI4 chọn theo BI1:I Iscdđ(BI4) = 500A Itcdđ(BI4) = 1A Cấp xác: 5P20 BI5 chọn theo BI3: Iscdđ(BI5) = 2200A Itcdđ(BI5) = 1A Cấp xác: 5P20 4.2 Tớnh cỏc thơng số đặt 4.2.1 Bảo vệ (bảo vệ so lệch máy biến áp) Cỏc thông số cài đặt bảo vệ so lệch biểu diễn đặc tính tác động bảo vệ so lệch rơle 7UT – 513 Các thông số bảo vệ so lệch cài đặt theo địa chỉ: 1603 0,5 I – DIFF > I/IN Tr Giá trị tác động dòng so lệch quy đổi theo dòng định mức máy biến áp 1604 5,88 I – DIFF >> I/IN Tr Giá trị tác động dịng so lệch khơng hãm, quy đổi theo dòng định mức máy biến áp 1606 0,25 SLOPE Độ dốc nhanh đặc tính cắt (Nhánh b) 1607 BASE PT2 Điểm bắt đầu nhánh thứ hai I/IN Tr đặc tính cắt (Nhánh c) SLOPE Độ dốc nhánh thứ hai đặc tính cắt (Nhánh c) 2, 2,5 1608 0, 0,5 SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 74 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Từ thơng số đặt ta tính tọa độ giao cỏc nhỏnh a, b, c, d nh đồ thị đây: ISL 5,88 Vùng tác động Vựng hóm 1,25 0,5 Vựng hóm bổ sung Vùng hãm bổ sung 14,26 22,55 14,26 I 2,5 IH Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch cú hóm 4.2.2 Bảo vệ dự phịng * Bảo vệ phía 22kV (BV3) Bảo vệ dự phịng phía 22kV bao gồm chức 51 51N + Chức 51 Chức 51 BV3 phải phối hợp với chức 51 bảo vệ phía đường dây Giả sử, thời gian cắt lớn với cố ngắn mạch pha - đất cỏc lộ đường dây 22kV nối vào máy biến áp 1sec, ∆ t = 0,3sec Để đảm bảo tính chọn lọc thời gian tác động chức 51 BV3 là: t = + 0,3 = 1,3 (s) Dòng điện khởi động: SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 75 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Ikđ = Trong đó: Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống k at k mm Ilvmax k tv kat = 1,2 hệ số an toàn kmm = 1,2 hệ số mở máy ktv = 0,95 hệ số trở I Ilvmax dòng làm việc max chạy qua BI phục vụ bảo vệ 1,2.1,2 Ikđ = 0,95 2,1218 = 3,2162 (kA) Thông số cài đặt dòng điện: I kd 3216,2 I*đ = I sc = = 1,4619 2200 dd ( BI 3) Thông số cài đặt cho chức 51 BV3: I*đ = 1,47 t = 1,3s + Chức 51N Chức 51N BV3 phải phối hợp với chức 51N bảo vệ phía đường dây Giả sử, thời gian cắt lớn với cố ngắn mạch pha - đất cỏc lộ đường dây 22kV nối vào máy biến áp 0,8sec, ∆ t = 0,3sec Để đảm bảo tính chọn lọc thời gian tác động chức 51N BV3 là: t = 0,8 + 0,3 = 1,1 (s) Dòng điện khởi động: Ikđ = 0,3.IđmBI = 0,3.2,2 = 0,66 (kA) Thông số cài đặt cho chức 51N BV3: I*đ = 0,3 t = 1,1s * Bảo vệ phía 35kV (BV2) Bảo vệ dự phịng phía 35kV có chức 51 Chức 51 BV2 phải phối hợp với chức 51 bảo vệ phía đường dây Giả sử, thời gian cắt lớn với cố ngắn mạch pha - đất cỏc SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 76 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống lộ đường dây 35kV nối vào máy biến áp 1sec, ∆ t = 0,3sec Để đảm bảo tính chọn lọc thời gian tác động chức 51 BV2 là: t = + 0,3 = 1,3 (s) Dòng điện khởi động: Ikđ = k at k mm 1,2.1,2 Ilvmax = 0,95 1,3401 = 2,0313 (kA) k tv Thơng số cài đặt dịng điện: I kd 2031,3 I*đ = I sc = = 1,3542 1500 dd ( BI ) Thông số cài đặt cho chức 51 BV2: I*đ = 1,36 t = 1,3s * Bảo vệ phía 110kV (BV1) Bảo vệ dự phịng phía 110kV bao gồm chức 50, 50N, 51 51N + Chức 50 Dòng điện khởi động: N N1 N2 N3 Ikđ = kat.I ng max = kat.max{I f ( BI 1) ; I f ( BI 1) ; I f ( BI 1) }.Icb = = 1,2.6,8027 63 3.115 = 2,5819 (kA) Thông số cài đặt dòng điện: I kd 2581,9 I*đ = I sc = = 5,1638 500 dd ( BI 1) Thông số cài đặt cho chức 50 BV1: I*đ = 5,17 t=0 + Chức 50N Dòng điện khởi động: N N1 N3 Ikđ = kat.I ng max = kat.max{I 0( BI 1) ; I 0( BI 1) }.Icb = SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 77 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế = 1,2.3,1058 63 3.115 ThiÕt kÕ hệ thống = 1,1788 (kA) Thơng số cài đặt dịng điện: I kd 1178,8 I*đ = I sc = = 2,3576 500 dd ( BI 1) Thông số cài đặt cho chức 50 BV1: I*đ = 2,36 t=0 + Chức 51 Chức 51 BV1 phải phối hợp với chức 51 đường dây phía 110kV, với BV2 BV3 Để đảm bảo tính chọn lọc thì: tBV1 = max{tBV2, tBV3} + ∆ t = 1,3 + 0,3 = 1,6 (s) Dòng điện khởi động: Ikđ = k at k mm 1,2.1,2 Ilvmax = 0,95 0,4428 = 0,6712 (kA) k tv Thơng số cài đặt dịng điện: I kd 671,2 I*đ = I sc = = 1,3424 500 dd ( BI 1) Thông số cài đặt cho chức 51 BV1: I*đ = 1,35 t = 1,6s + Chức 51N Thời gian đặt: t = 1,3 + 0,3 = 1,6 (s) Dòng điện khởi động: Ikđ = 0,3.IđmBI = 0,3.0,5 = 0,15 (kA) Thông số cài đặt cho chức 51N BV1: I*đ = 0,3 t = 1,6s SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 78 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống 4.3 Kiểm tra sù làm việc bảo vệ máy biến áp Để kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch máy biến áp, ta cần tính độ nhạy k n điểm ngắn mạch vùng bảo vệ hệ số an toàn k at điểm ngắn mạch vùng bảo vệ bảo vệ so lệch máy biến áp 4.3.1 Kiểm tra độ an toàn bảo vệ so lệch Ta kiểm tra chế độ hệ thống điện max với máy biến áp làm việc độc lập Bảo vệ so lệch 7UT – 513 tính tốn dịng điện so lệch theo cơng thức: Ih = I BI + I BI + I BI Isl = I BI + I BI + I BI (4-1) (4-2) Với BI1, BI2, BI3 dòng điện ngắn mạch (đã loại trừ thành phần thứ tự không) qua BI đặt cuộn dây C, T H máy biến áp bảo vệ Các dòng điện bảo vệ tự động quy đổi phía cuộn sơ cấp máy biến áp Theo cơng thức (4-1) ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, I sl = Tuy nhiên, thực tế bảo vệ đo dịng điện khơng cân bằng: Isl = Ikcb = IkcbBI + Ikcb µ + Ikcb ∆ U + IkcbN Trong đó: IkcbBI thành phần dịng điện khơng cân sai số BI gây Ikcb µ thành phần dịng điện khơng cân dịng điện từ hóa máy biến áp gây nên Ikcb ∆ U thành phần dòng điện không cân việc điều chỉnh điện áp máy biến áp gây nên IkcbN thành phần dịng điện khơng cân việc chọn dịng điện danh định sơ cấp BI khác với tỷ số biến đổi máy biến áp gây nên SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 79 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Trước thực thuật toán so lệch, bảo vệ so lệch 7UT–513 tự động thực hiệu chỉnh dòng điện đo cho phù hợp với tổ đấu dây cuộn dây máy biến áp sai khác dòng điện danh định sơ cấp BI với tỷ số biến đổi máy biến áp Vì vậy, IkcbN = Khi có ngắn mạch ngồi, điện áp đặt lên nhánh từ hóa giảm xuống nhiều nên dịng điện từ hóa thõn máy biến áp khơng đáng kể Vì bỏ qua thành phần khơng cân Ikcb µ dịng điện từ hóa gây nên Kết dịng điện khơng cân tính tốn Êy là: Ikcb = IkcbBI + IkcbN Các thành phần dòng điện khơng cân biểu diễn qua dòng điện so lệch lớn I f ( −0) max hệ số tương ứng: Ikcb = (kđn.kkcb.fi + ∆ Uđc) I f ( −0) max Trong đó: kđn = 1: hệ số khơng đồng BI kkcb = 1: hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần không chu kì dịng điện ngắn mạch fi = 0,1: sai số lớn BI ∆ Uđc: độ thay đổi điện áp việc điều chỉnh điện áp gây nên, lấy khoảng điều chỉnh: ∆ Uđc = 9.0,0178 = 0,16 Vậy ta có: I sl = I kcb = (1.1.0,1 + 0,16) I f ( −0 ) max = 0,26 I f ( −0 ) max (4-3) Đối với bảo vệ so lệch tính tốn cần loại trừ thành phần dịng I nờn dịng ngắn mạch ngồi pha lớn Tính hệ số an tồn điểm ngắn mạch nằm vùng bảo vệ bảo vệ so lệch máy biến áp (N1, N2, N3) * Xét điểm ngắn mạch N1 SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 80 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Khi ngắn mạch N1, dòng điện so lệch chạy qua bảo vệ ( I f ( −0) = 0) nờn bảo vệ khơng tác động Vì ta không cần kiểm tra trường hợp * Xét điểm ngắn mạch N2 + Dạng ngắn mạch N(3) Dòng điện hãm: Ih = I BI + I BI + I BI = 6,8027 + − 6,8027 + = 13,605 Dòng điện so lệch: I sl = I kcb = 0,26 I f ( −0 ) max = 0,26.6,8027 = 1,7687 Dòng điện ngưỡng:I I sl Ing = 2,5 + tgα = 2,5 + 1,7687 = 6,0374 0,5 Hệ sè an toàn theo trục hãm: Ih kat = 13,6054 = I = 6,0374 = 2,2535 ng * Xét điểm ngắn mạch N3 + Dạng ngắn mạch N(3) Dòng điện hãm: Ih = I BI + I BI + I BI = 4,717 + + − 4,717 = 9,434 Dòng điện so lệch: I sl = I kcb = 0,26 I f ( −0 ) max = 0,26.4,717 = 1,2264 Dòng điện ngưỡng:I I sl 1,2264 Ing = tgα = 0,25 = 4,9056 Hệ sè an toàn theo trục hãm: SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 81 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Ih kat = Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống 9,434 = I = 4,9056 = 1,9231 ng + Dạng ngắn mạch N(1) Dòng điện hãm: Ih = I BI + I BI + I BI = 4,090 + + − 4,090 = 8,180 Dòng điện so lệch: I sl = I kcb = 0,26 I f ( −0 ) max = 0,26.4,090 = 1,0634 Dòng điện ngưỡng:I I sl 1,0634 Ing = tgα = 0,25 = 4,2536 Hệ sè an toàn theo trục hãm: Ih kat = 8,180 = I = 4,2536 = 1,9231 ng + Dạng ngắn mạch N(1,1) Dòng điện hãm: Ih = I BI + I BI + I BI = 4,3396 + + − 4,3396 = 8,6792 Dòng điện so lệch: I sl = I kcb = 0,26 I f ( −0 ) max = 0,26.4,3396 = 1,1283 Dòng điện ngưỡng:I I sl 1,1283 Ing = tgα = 0,25 = 4,5132 Hệ sè an toàn theo trục hãm: kat = Ih 8,6792 = I = 4,5132 = 1,9231 ng Ta có bảng tổng hợp kết tính tốn sau: Max N2 N3 SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 82 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống N(3) N(3) N(1) N(1,1) Ih 13,605 9,4340 8,180 8,6792 I sl 1,7687 1,2264 1,0634 1,1283 Ing 6,0374 4,9056 4,2536 4,5132 kat 2,2535 1,9231 1,9231 1,9231 Kết luận: Độ an toàn bảo vệ so lệch đạt yêu cầu hệ thống bảo vệ 4.3.2 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch Ta kiểm tra chế độ hệ thống điện với máy biến áp vận hành độc lập Khi ngắn mạch vùng bảo vệ I sl = Ih Dùa vào đường đặc tính cố, ta xác định độ nhạy bảo vệ Ở ta tính hệ số độ nhạy điểm nằm vùng bảo vệ máy biến áp: N1’, N2’, N3’ * Điểm ngắn mạch N1’ + Dạng ngắn mạch N(2) Isl = Ih = I BI + I BI + I BI = 13,406 + + = 13,406 Vì < Isl < 14,26 nên dòng điện so lệch ngưỡng tính theo đoạn c: Islng = tg α (Ih – 2,5) = 0,5.(13,406 – 2,5) = 5,453 Hệ số độ nhạy: I sl 13,406 kn = I = 5,453 = 2,459 s ln g + Dạng ngắn mạch N(1) Isl = Ih = I BI + I BI + I BI = 14,0314 + + = 14,0314 Vì < Isl < 14,26 nên dòng điện so lệch ngưỡng tính theo đoạn c: Islng = tg α (Ih – 2,5) = 0,5.(14,0314 – 2,5) = 5,7657 Hệ số độ nhạy: SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 83 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV I sl Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống 14,0314 kn = I = 5,7657 = 2,4336 s ln g + Dạng ngắn mạch N(1,1) Isl = Ih = I BI + I BI + I BI = 14,7584 + + = 14,7584 Vì Isl > 14,26 nên dòng điện so lệch ngưỡng tính theo đoạn d: Islng = 5,88 Hệ số độ nhạy: I sl kn = I = s ln g 14,7584 = 2,510 5,88 * Điểm ngắn mạch N2’ + Dạng ngắn mạch N(2) Isl = Ih = I BI + I BI + I BI = 5,8962 + + = 5,8962 Vì < Isl < 14,26 nên dịng điện so lệch ngưỡng tính theo đoạn c: Islng = tg α (Ih – 2,5) = 0,5.( 5,8962 – 2,5) = 1,6981 Hệ số độ nhạy: I sl 5,8962 kn = I = 1,6981 = 3,4722 s ln g * Điểm ngắn mạch N3’ + Dạng ngắn mạch N(2) Isl = Ih = I BI + I BI + I BI = 1,8458 + + = 1,8458 Vì Isl < nên dịng điện so lệch ngưỡng tính theo đoạn a: Islng = 0,5 Hệ số độ nhạy: I sl kn = I = s ln g 1,8458 = 3,6916 0,5 + Dạng ngắn mạch N(1) SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 84 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Isl = Ih = I BI + I BI + I BI = 3,744 + + = 3,744 Vì < Isl < nên dịng điện so lệch ngưỡng tính theo đoạn b: Islng = tg α Ih = 0,25.3,744 = 0,936 Hệ số độ nhạy: I sl 3,744 kn = I = 0,936 = s ln g + Dạng ngắn mạch N(1,1) Isl = Ih = I BI + I BI + I BI = 3,9379 + + = 3,9379 Vì < Isl < nên dòng điện so lệch ngưỡng tính theo đoạn b: Islng = tg α Ih = 0,25.3,9379 = 0,9845 Hệ số độ nhạy: I sl 3,9379 kn = I = 0,9845 = s ln g Ta có bảng kết sau: Max N1’ N2’ N3’ N(2) N(1) N(1,1) N(2) N(2) N(1) N(1,1) Isl = Ih 13,406 14,031 14,758 5,8962 1,8458 3,7440 3,9379 Islng 5,4530 5,7657 5,88 1,6981 0,4615 0,936 0,9845 kn 2,459 2,434 2,510 3,472 3,6916 4 Kết luận: Độ nhạy bảo vệ so lệch đạt yêu cầu hệ thống bảo vệ 4.3.3 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ quỏ dũng Để kiểm tra độ nhạy bảo vệ q dịng, ta tính tốn với điểm ngắn mạch nằm vùng bảo vệ, tương ứng với trường hợp ngắn mạch chế độ hai máy biến áp làm việc song song Điểm ngắn mạch cần phải tính N3’ SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 85 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Hệ số nhạy tính theo công thức: I N Kn = I kd Trong đó: I Imin dịng ngắn mạch nhỏ qua bảo vệ Ikđ dòng điện khởi động bảo vệ phía 110kV + Chức 51 Xét điểm ngắn mạch N3’ INmin = 2,8945 63 3.115 = 0,9155 (kA) Ikđ = 0,6712 kA Hệ số nhạy: I N kn = I kd 0,9155 = 0,6712 = 1,3640 Kết luận: Độ nhạy bảo vệ quỏ dũng đạt yêu cầu hệ thống bảo vệ SV _ Nguyễn Bình Dương - H10A - HTĐ - ĐH Bách Khoa Hà Nội 86 .. .Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống Trong hệ thống điện nào, người ta thiết kế cho hệ thống điện làm việc ổn định lâu dài Nhưng... 50 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống -Bảo vệ quỏ dũng cú thời gian Bảo vệ dịng có thời gian -Bảo vệ q tải theo nhiệt độ Bảo vệ tải theo nhiệt độ -Bảo vệ chạm... Nội 41 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ rơle cho trạm 110kV Thiết kế ThiÕt kÕ hệ thống LÙA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ Bảo vệ rơle cần thỏa mãn yêu cầu sau đây: * Tính chọn lọc Tính chọn lọc khả bảo vệ phát