Đang tải... (xem toàn văn)
Trong trạm biến áp việc đặt bảo vệ cho các phần tử của trạm (máy biến áp, thanh góp...) tương đối phức tạp. Trước đây các rơ-le điện cơ thường được sử dụng rộng rãi và phổ biến cho trạm biến áp . Nhưng các rơ-le điện cơ có nhiều nhược điểm còn tồn tại như : Kồng kềnh, kém nhạy, thời gian cắt ngắn mạch lớn, ... Rơ-le kĩ thuật số là sản phẩm của công nghệ cao và là kết quả của sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong giai đoạn vừa qua.
ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang 1 N TT NGHIP TNH TON CHNH NH RLE BO V CHO TRM BIN P NI DUNG Ch-ơng I tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle 3 1.1 tính toán các thông số phục vụ tính ngắn mạch 3 1.2. Tính toán ngắn mạch : 6 Ch-ơng II Chọn sơ đồ ph-ơng thức bảo vệ cho trạm 33 2.1. Các dạng h- hỏng và tình trạng làm việc không bình th-ờng của trạm biến áp. 34 2.1.1 Đối với máy biến áp: 34 2.1.2. Đối với thanh góp: 36 2.2. Chọn sơ đồ ph-ơng thức bảo vệ rơ-le cho trạm: 37 2.2.1 Các loại bảo vệ chính cần đặt cho máy biến áp 3 cuộn dây: 37 2.2.2. Các thiết bị phụ trợ trong hệ thống bảo vệ máy biến áp 3 cuộn dây: 38 2.2.3 Các loại bảo vệ chính cần đặt cho thanh góp: 39 Ch-ơng Iii Chọn loại rơ-le Giới thiệu các đặc tính chủ yếu của rơ-le 41 3.1 Bảo vệ máy biến áp 3 cuộn dây 220/110/22 kV 42 3.1.1. Dùng loại rơ-le 7UT-513: 42 3.1.2. Dùng loại Rơ-le RET-521: 58 3.2. Bảo vệ thanh góp 220 và 110 kV: 66 3.2.1. Rơ-le so lệch tác động nhanh loại 7SS13: 66 3.2.2. Rơ-le tần số dùng để sa thải phụ tải theo tần số loại MFVU-21: . 68 3.2.3. Bảo vệ chống máy cắt h- hỏng : ( 52F) 68 3.2.4. Rơ-le tự động đóng trở lại ( 79 ) loại LFAA 102: 70 3.2.5. Rơ-le kiểm tra đồng bộ loại MAVSO1: 71 3.2.6. Thiết bị xác định vị trí điểm h- hỏng ( FL ): 72 Ch-ơng iv Tính toán các thông số của bảo vệ 73 4.1. Bảo vệ máy biến áp 220/110/22 (kV ): 73 4.1.1. Bảo vệ so lệch có hãm dùng rơ-le 7UT-513: 73 4.1.2. Bảo vệ so lệch có hãm dùng rơ-le RET-521 : 93 4.2. Bảo vệ thanh góp 220/110 KV: 93 4.2.1 Bảo vệ chống sự cố máy cắt điện dùng rơ-le loại MCTI-40 và MVTT-14 : 94 4.2.2. Rơ-le kiểm tra đồng bộ loại MAVS01 94 Ch-ơng V Kiểm tra độ nhậy của bảo vệ 96 5.1 Kiểm tra độ nhạy của chức năng BVSL máy biến áp. 96 ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang 2 5.2 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch thứ tự không: 100 5.3 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng điện có thời gian: 103 5.4 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng thứ tự không 103 ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang 3 Ch-ơng I tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle Khi thiết kế bảo vệ rơ-le cho bất kì một phần tử hay một hệ thống điện nào , cần phải xem xét đến những sự cố nặng nề nhất có ảnh h-ởng lớn tới hệ thống đó là sự cố ngắn mạch . Với sơ đồ hệ thống đang xét cần chú ý đến các dạng mạch ngắn nh- sau : - Ngắn mạch 3 pha đối xứng N (3) - Ngắn mạch 2 pha N (2) - Ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1) - Ngắn mạch 1 pha chạm đất N (1) Với tính toán các thông số , chỉnh định và cài đặt cho các rơle chủ yếu dựa vào kết quả tính toán ngắn mạch trên các phần tử đ-ợc bảo vệ . Với sơ đồ cần bảo vệ ta xét đến các dạng ngắn mạch tại các điểm quan trọng của trạm biến áp . Đó là các điểm N 1 , N 2 , N 3 lần l-ợt ở các phía cao áp , trung áp và hạ áp của máy biến áp ba cuộn dây . Các trạng thái vận hành của MBA có thể là : - Vận hành 2 MBA làm việc song song - Chỉ vận hành 1 MBVA . Khi tính toán ngắn mạch ta tính 2 tr-ờng hợp trên trong chế độ cực đại (chế độ max) và chế độ cực tiểu (chế độ min) của hệ thống . 1.1 tính toán các thông số phục vụ tính ngắn mạch 1.1.1 Tính toán sơ bộ các số liệu của trạm biến áp : - Đối với hệ thống : + Hệ thống điện 1 : S HTmax = 2500 MVA S HTmin = 0,6 S HTmin = 1500 MVA X 1 = 0,35 X 0 = 2,5 X 1 = 0,875 ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang 4 + Hệ thống điện 2 : S HTmax = 1200 MVA S HTmin = 0,6 S HTmin = 720 MVA X 1 = 0,3 X 0 = 2,2 X 1 = 0,66 - Đối với MBA 3 cuộn dây : S dđBA = 125 MVA U KC-T = 11% U KC-H = 19% U KT-H = 31% 00050 200 1 311911 1002 1 1002 1 ,)( . U %)U%U%U( . U KC HKTHKCTKCKC 115,0 200 23 )311911( 100.2 1 %)%%( 100.2 1 KC HKTHKCTKCKT U UUUU 1950 200 39 311911 1002 1 1002 1 ,)( . U %)U%U%U( . U KH HKTHKCTKCKH 1.1.2 Tính điện kháng của các phần tử : Chọn công suất cơ bản S cb = 1000 MVA và điện áp cơ bản lấy theo điện áp trung bình danh định từng cấp : U cb = U tb = 230 ; 115 ; 24 cb cb cb U S I 3 Từ đó ta có bảng các giá trị I cb theo từng cấp điện áp ( Bảng 1.1 ) : Cấp điện áp(kV) S cb (MVA) U cb (kV) I cb (kA) 220 110 22 1000 1000 1000 230 115 24 2,51 5,02 24,06 ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang 5 Bảng 1-1 Sức điện động của hệ thống : 1 cb ddHT HT U U E 1. Điện kháng của hệ thống: dd cb ddHTHT S S .XX - Đối với HTĐ1: + Chế độ max : 35,0 2500 1000 .875,0X 14,0 2500 1000 .35,0X 0HT 1HT + Chế độ min : 58,0 1500 1000 .875,0X 23,0 1500 1000 .35,0X 0HT 1HT - Đối với HTĐ2: + Chế độ max : 55,0 1200 1000 .66,0X 25,0 1200 1000 .3,0X 0HT HT + Chế độ min : 920 720 1000 660 420 720 1000 30 0 1 ,.,X ,.,X HT HT Từ các tính toán trên ta có bảng sức điện động của hệ thống ở các chế độ max và min : ( Bảng 1 - 2 ) Chế độ max Chế độ min ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang 6 X HT1 X HT0 X HT1 X HT0 HTĐ1 HTĐ2 0,14 0,25 0,35 0,35 0,23 0,42 0,58 0,92 2-Điện kháng của MBA 3 cuộn dây : 62 6125 1000 1950 6 920 125 1000 1150 0 125 1000 0 2 21 21 , ,O ., S,O S .UXX ,., S S .UXX . S S .UXX dm cb KHHCH dm cb KTTT dm cb KCCC 1.2. Tính toán ngắn mạch : 1.2.1. Tính ngắn mạch 3 pha đối xứng N (3) Sơ đồ thay thế của trạm biến áp : 1-Ngắn mạch tại N 1 : * Tr-ờng hợp vận hành song song 2 MBA : Ngắn mạch tại N 1 là dạng ngắn mạch đối xứng nên ta có sơ đồ thay thế nh- sau : HTĐ1 HTĐ2 110 KV 22 KV 50MW 220 KV Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 E HT1 I' N1 I'' N1 I'' N2 I' N2 I'' N3 N 3 N 1 N 2 N 3 X T1 X C1 X H1 X C2 X H2 X T2 X HT2 E HT2 X HT1 §HBK - Hµ Néi Ngµnh HÖ Thèng §iÖn §å ¸n Tèt NghiÖp SV: TrÇn ViÖt Anh Trang 7 Trong ®ã : CT 1 HT2 1 HT1 Nf f HT1 XX XX 22 X .X X XX - Khi hÖ thèng ë chÕ ®é max : HT1 1 N1 X 0,14 0,92 X 0 0,25 0,71 2 0,71.0,14 X 0,117 0,71 0,14 Dßng ng¾n m¹ch tæng : E HT1 X HT1 E HT1 N 1 N 1 N 1 X HT1 X 1 2 C X 2 T X E HT2 X HT2 E HT2 I' N1 I'' N1 3 1 N I 1N X ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang 8 (3) cbI N1 N1 N1 cbI HT1 N1 cbI 1 11 I .I .2,51 21,46 (kA) X 0,117 11 I' .I .2,51 17,93 (kA) X 0,14 11 I'' .I .2,51 3,53 (kA) X 0,71 - Khi hệ thống ở chế độ min: HT1 1 N1 X 0,23 X 0,71 0,71.0,23 X 0,174 0,71 0,23 Dòng ngắn mạch tổng : )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIN cbI HT N cbI N )( N 543512 710 11 9110512 230 11 4514512 1740 11 1 1 1 1 1 3 1 * Tr-ờng hợp chỉ vận hành 1MBA Ta có sơ đồ thay thế : E HT1 X HT1 E HT1 N 1 N 1 N 1 X HT1 X 1 E HT2 X HT2 E HT2 I' N1 I'' N1 1 3 N )( I X C X T 1N X ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang 9 Trong đó : 11 11 1 21 HT HT N HTTC XX XX X XXXX - Khi hệ thống ở chế độ max : 1250 140171 140171 1712509200 140 1 1 1 , ,, ,., X ,,,X ,X N HT Dòng ngắn mạch tổng : )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIN cbI HT N cbI N )( N 142512 171 11 9317512 140 11 0720512 1250 11 1 1 1 1 1 3 1 - Khi hệ thống ở chế độ min: 1960 230341 230341 3414209200 230 1 1 1 , ,, ,., X ,,,X ,X N HT Dòng ngắn mạch tổng : )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIN cbI HT N cbI N )( N 881512 341 11 9110512 230 11 7912512 1960 11 1 1 1 1 1 3 1 2-Ngắn mạch tại N 2 : * Tr-ờng hợp vận hành song song 2 MBA : ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang 10 Ngắn mạch tại N 2 cũng là dạng ngắn mạch đối xứng nên ta có sơ đồ thay thế nh- sau : Trong đó : 1 11 2 21 22 HTf HT N HT TC XX X.X X X XX X - Khi hệ thống ở chế độ max : 1760 25060 25060 60140 2 920 0 250 2 1 2 , ,, ,., X ,, , X ,X N HT Dòng ngắn mạch tổng : )kA( ,,. , I. X ''I )kA( ,,. , I. X 'I )kA( ,,. , I. X I cbIIN cbII HT N cbII N N 378025 60 11 0820025 250 11 4528025 1760 11 2 2 2 2 2 3 2 - Khi hệ thống ở chế độ min: E HT1 X HT1 E HT1 N 2 N 2 N 2 X HT1 X 1 2 C X 2 T X E HT2 X HT2 E HT2 I'' N2 I' N2 2 3 N )( I 2 X [...]... vùng bảo vệ và các tình trạng làm việc không bình th-ờng của phần từ đ-ợc bảo vệ Mặt khác bảo vệ không đ-ợc tác động mất chọn lọc khi ngắn mạch ngoài Nếu bảo vệ có nhiệm vụ dự trữ cho các bảo vệ sau nó (kể từ nguồn trở đi) thì khi ngắn mạch ở trong vùng dự trữ bảo vệ này phải khởi động, nh-ng không đ-ợc tác động khi bảo vệ chính đặt ở gần chỗ ngắn mạch ch-a tác động Để tăng tính đảm bảo của bảo vệ cần:... chất l-ợng tốt, làm việc chắc chắn - Chọn sơ đồ bảo vệ đơn giản nhất với số rơ-le và tiếp điểm ít nhất - Các bộ phận phụ nh- cực nối , dây dẫn dùng trong sơ đồ bảo vệ phải chắc chắn, bảo đảm - Th-ờng xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ 2.1 Các dạng h- hỏng và tình trạng làm việc không bình th-ờng của trạm biến áp 2.1.1 Đối với máy biến áp: 1 Những dạng h- hỏng th-ờng gặp trong nội bộ máy biến áp là: - Ngắn... sau máy biến áp) dòng điện ngắn mạch lớn nhất có thể đi qua biến áp trong tr-ờng hợp máy biến áp nối với hệ thống công suất vô cùng lớn Phần lớn các máy biến áp đều chịu đ-ợc tác động của lực động điện và ổn định nhiệt do dòng điện ngắn mạch ngoài gây nên trong thời gian đủ để cho bảo vệ tác động (một vài giây) Các máy biến áp đều cho phép quá tải ở những mức độ nhất định trong thời gian nhất định Vì... đ-ợc bảo vệ trong hệ thống điện 3 Độ nhạy: Để phát hiện đ-ợc những thay đổi khác với tình trạng làm việc bình th-ờng của mạng điện, bảo vệ cần phải có một độ nhạy cần thiết Muốn xác SV: Trần Việt Anh Trang 33 ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp định độ nhạy, tr-ớc tiên phải xác định vùng tác động của bảo vệ Th-ờng thì độ nhạy của bảo vệ đ-ợc đặc tr-ng bằng hệ số độ nhạy K n Đối với các bảo. .. thế ở trạm biến áp có nhân viên trực nhật khi máy biến áp bị quá tải bảo vệ chỉ cần tác động cho tín hiệu 2.1.2 Đối với thanh góp: Trong các hệ thống điện hiện đại, khả năng phát sinh h- hỏng trên thanh góp của trạm biến áp ít hơn rất nhiều so với các h- hỏng trên đ-ờng dây Tuy nhiên, nếu nh- việc loại trừ sự cố trên các thanh góp (đặc biệt là của các trạm biến áp quan trọng) thực hiện không tốt thì... trong cuộn đây máy biến áp - Ngắn mạch một pha trong cuộc dây máy biến áp , có thể là: SV: Trần Việt Anh Trang 34 ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp + Các vòng dây trong 1 pha chạm nhau + Một pha chạm đất - Cách điện giữa các lá thép của mạch từ bị phá huỷ, dòng điện xoáy lớn quá đốt cháy cả lõi thép - Vỏ máy biến áp bị hỏng làm cho mức dầu trong máy biến áp sụt quá mức cho phép Khi ngắn... 15,09 14,9 6 5,3 13,9 3 2 4 Vận hành 1 MBA 7,58 2,0 9,66 8 8,59 16,40 8,73 15,47 8,39 Bảng 2-2 SV: Trần Việt Anh Trang 32 ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp Ch-ơng II Chọn sơ đồ ph-ơng thức bảo vệ cho trạm Khi thiết kế bảo vệ rơ-le cho hệ thống điện cần phải kể đến khả năng phát sinh h- hỏng và tình trạng làm việc không bình th-ờng của hệ thống Ngắn mạch là loại h- hỏng th-ờng xảy ra... 24,06 8,60 (kA) 2,80 Từ các tính toán ở trên ta có bảng kết quả tính toán ngắn mạch 3 pha đối xứng Điểm Ngắn mạch N1 Dòng Ngắn mạch I'N1 HT Vận hành 2 MBA 17,9 max 3 Vận hành 1 MBA 17,9 3 SV: Trần Việt Anh N2 I''N1 IN1 3,5 21,46 20,0 3 2,1 4 I'N2 8 20,07 20,0 8 N3 I''N2 IN2 I''N3 8,3 28,4 16,95 7 5 4,7 24,8 4 2 8,83 Trang 15 ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp HT 7,2 19,2 8 3 4,3 16,3... th-ờng nguy hiểm cho thiết bị và hộ dùng điện Nhiệm vụ của bảo vệ rơ-le là phát hiện và tác động khi có ngắn mạch hoặc tình trạng làm việc không bình th-ờng xảy ra trong hệ thống Bảo vệ rơle tác động có thể là cắt máy cắt điện hoặc báo tín hiệu Bảo vệ rơ-le cần phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau đây: 1 Tính chọn lọc: Là khả năng cắt đúng phần tử bị h- hỏng của hệ thống điện Yêu cầu về tính chọn lọc... Khi ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây máy biến áp, ví dụ ở điểm cách trung tính % số vòng dây, giả thiết rằng tỉ số biến đổi của máy biến áp là NB = 1, theo điều kiện cân bằng sức từ động phía sơ cấp và phía thứ cấp ta có : IN.W= IN..W IN = .IN Trong tr-ờng hợp chung thì: IN = k..IN A B IN C W NB=1 IN W K là hệ số kể đến tổ nối dây cuả máy biến áp, đến tỉ số biến đổi của nó (NB 1) và đến dạng ngắn mạch . bộ loại MAVS01 94 Ch-ơng V Kiểm tra độ nhậy của bảo vệ 96 5.1 Kiểm tra độ nhạy của chức năng BVSL máy biến áp. 96 ĐHBK - Hà Nội Ngành Hệ Thống Điện Đồ án Tốt Nghiệp SV: Trần Việt Anh Trang. trạng thái vận hành của MBA có thể là : - Vận hành 2 MBA làm việc song song - Chỉ vận hành 1 MBVA . Khi tính toán ngắn mạch ta tính 2 tr-ờng hợp trên trong chế độ cực đại (chế độ max) và chế. phần tử : Chọn công suất cơ bản S cb = 1000 MVA và điện áp cơ bản lấy theo điện áp trung bình danh định từng cấp : U cb = U tb = 230 ; 115 ; 24 cb cb cb U S I 3 Từ đó ta có bảng các giá