Đồ án thiết kế bảo vệ role cho trạm biến áp 220 KV

GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường Điện năng là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng đối với cuộc sống con người. Nó được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ Chính vì thế nên việc hiểu biết về những hư hỏng và hiện tượng không bình thường có thể xảy ra trong hệ thống điện cùng với những phương pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát hiện đúng và nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, cảnh báo và xử lý khắc phục chế độ không bình thường là mảng kiến thức rất quan trọng trong ngành hệ thống điện. : 6 chương như sau: Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ, các thông số chính. Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle. Chương 3 : . Chương 4 : Lựa chọn phương thức bảo vệ. Chương 5 : Giới thiệu tính năng và thông số của các rơle sử dụng. Chương 6 : Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ. 7SJ62 , em đã hoàn thành bản đồ án này. Tuy nhiên, với khả năng và trình độ còn hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo. Sinh viên GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. – truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập . . , kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý . , niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau. ! , tháng 01 năm 2014 Sinh viên thực hiện GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường NHẬN XÉT (Của giảng viên hƣớng dẫn) ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường ) ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường MỤC LỤC Trang Mở đầu 1 Chƣơng 1: Mô tả đối tƣợng đƣợc bảo vệ - Thông số chính 1 1.1. Mô tả đối tƣợng đƣợc bảo vệ 1 1.2. Thông số chính 1 1.2.1. Hệ thống điện 1 1.2.2. Máy biến áp 1 Chƣơng 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle 3 2.1. Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch 3 2.1.1. Nguyên nhân 3 2.1.2. Hậu quả của ngắn mạch 3 3 3 4 2.3. Các giả thiết cơ bản để tính ngắn mạch 4 2.4. Chọn các đại lƣợng cơ bản 4 2.4.1. Tính toán thông số các phần tử 5 2.4.2. Sơ đồ thay thế 6 2.5. Tính toán ngắn mạch của trạm 7 1 (S N max , 1 MBA) 8 2.5.2. Sơ đồ 2 (S N max , 2 MBA) 16 2.5.3. Sơ đồ 3 (S Nmin , 1 MBA) 27 2.5.4. Sơ đồ 4 (S N min , 2 MBA) 36 Chƣơng 3. Chọn thiết bị điện cho trạm biến áp 48 3.1. Chọn máy cắt 48 3.2. Chọn máy biến dòng điện 49 3.3. Chọn máy biến điện áp 49 Chƣơng 4: Lựa chọn phƣơng thức bảo vệ 50 4.1. Hƣ hỏng và chế độ làm việc không bình thƣờng của MBA 50 4.2. Các yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ 51 GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường 4.3. Các loại bảo vệ cần đặt cho MBA tự ngẫu 52 4.3.1. Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 52 4.3.2. Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 54 4.3.3. Rơle khí (BUCHHOLZ) 2 cấp tác động 55 4.3.4. Bảo vệ nhiệt độ dầu 56 4.3.5. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh 56 4.3.6. Bảo vệ quá dòng có thời gian 57 4.3.7. Bảo vệ quá dòng thứ tự không 57 4.3.8. Bảo vệ quá tải 57 4.3.9. Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 58 58 4.4. Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ cho trạm biến áp 58 Chƣơng 5: Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle sử dụng 60 5.1. Hợp bộ bảo vệ so lệch 7UT613 60 5.1.1. Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613 60 5.1.2. Giới thiệu các chức năng bảo vệ được tích hợp trong rơle 7UT613 61 5.1.3. Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7UT613 63 5.1.4. Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613 64 5.1.5. Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613 66 5.1.6. Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT613 66 5.1.7. Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT613 71 5.1.8. Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613 73 5.1.9. Chức năng bảo vệ chống quá tải 74 5.2. Hợp bộ bảo vệ quá dòng 7SJ621 74 5.2.1. Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ621 74 5.2.2. Nguyên lí hoạt động chung của rơle 7SJ621 76 5.2.3. Các chức năng bảo vệ trong rơle 7SJ621 78 5.2.4. Một số thông số kĩ thuật của rơle 7SJ621 81 Chƣơng 6: Tính toán các thông số - Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ 84 6.1. Thông số của đối tƣợng đƣợc bảo vệ 84 6.2. Tính toán các thông số của bảo vệ 84 (∆I/87) 84 ( ∆I 0 /87N) 85 ( I >> /50) 85 ( I 0>> /50N) 86 GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường (I > /51) 86 (I 0> /51N) 87 6.3. Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ 87 (∆I/87) 87 ( I > /51 ) 91 ( I 0> /51N ) 92 ( ∆I 0 /87N ) 93 PHẦN 2: GIỚI THIỆU RƠLE 7SJ62 95 1.1. Giới thiệu chung 96 1.1.1. Giới thiệu chung 96 1.1.2. Các thông số kỹ thuật của rơle 7SJ62 96 1.2. Cách cài đặt rơle thông qua bàn phím trên mặt trƣớc của rơle 97 1.3. Cách cài đặt rơle thông qua máy tính và phần mềm DIGSI ® 4 97 2.1. Chức năng của 7SJ62 98 2.1.1. Chức năng bảo vệ quá dòng vô hướng (50, 50N, 51, 51N) 98 2.1.2. Chức năng bảo vệ quá dòng có hướng (67, 67N) 101 2.1.3. Bảo vệ điện áp (27, 59) 103 2.1.4. Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46) 103 2.1.5. Bảo vệ tần số (81 O/U) 104 2.1.6. Bảo vệ quá tải nhiệt (49) 105 2.1.7. Chức năng bảo vệ chạm đất độ nhạy cao (64, 50Ns, 67Ns) 105 2.1.8. Kiểm tra chức năng lỗi máy cắt (50BF) 106 2.1.9. Chức năng đóng lặp lại (79M) 106 2.2. Giới thiệu chức năng đo lƣờng và ghi sự cố 107 2.2.1. Chức năng đo lường 107 2.2.2. Chức năng ghi sự cố 108 Tài liệu tham khảo 110 GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang 1 Hình 2.1.Sơ đồ thay thế TTT 6 Hình 2.2. Sơ đồ thay thế TTN 6 Hình 2.3. Sơ đồ thay thế TTK 7 Hình 2.4. Sơ đồ nối điện chính của trạm và các điểm cần tính ngắn mạch 7 Hình 2.5. Sơ đồ thay thế TTT 8 Hình 2.6. Sơ đồ thay thế TTN 8 Hình 2.7. Sơ đồ thay thế TTK 8 Hình 2.8. Sơ đồ thay thế TTT 11 Hình 2.10. Sơ đồ thay thế TTK 12 Hình 2.11. Sơ đồ thay thế TTT 15 Hình 2.12. Sơ đồ thay thế TTT 16 Hình 2.13. Sơ đồ thay thế TTN 16 Hình 2.14. Sơ đồ thay thế TTK 17 Hình 2.15. Sơ đồ thay thế TTT 20 Hình 2.16. Sơ đồ thay thế TTN 20 Hình 2.17. Sơ đồ thay thế TTK 21 Hình 2.18. Sơ đồ thay thế TTT 25 Hình 2.19. Sơ đồ thay thế TTT 27 Hình 2.20. Sơ đồ thay thế TTN 27 Hình 2.21. Sơ đồ thay thế TTK 27 Hình 2.22.Sơ đồ thay thế TTT 30 Hình 2.23. Sơ đồ thay thế TTN 30 Hình 2.24 Sơ đồ thay thế TTK 30 Hình 2.25. Sơ đồ thay thế TTT 34 Hình 2.26. Sơ đồ thay thế TTT 35 Hình 2.27. Sơ đồ thay thế TTN 35 Hình 2.28. Sơ đồ thay thế TTK 36 Hình 2.29. Sơ đồ thay thế TTT 39 Hình 2.30. Sơ đồ thay thế TTN 39 Hình 2.31. Sơ đồ thay thế TTK 40 Hình 2.32. Sơ đồ thay thế TTT 44 Nmax , I Nmin 46 Bảng 2.1. Bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 1 16 GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường Bảng 2.2. Bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 2 26 3 35 4 46 47 Bảng 3.2. Thông số thiết bị 47 Bảng 3.3. Thông số máy biến dòng điện 48 Bảng 3.4. Thông số máy biến điện áp 48 51 Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho MBA tự ngẫu 53 Hình 4.2. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế MBA tự ngẫu 55 Hình 4.3. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và vị trí đặt rơle khí trên MBA 55 Hình 4.4. Sơ đồ phương thức bảo vệ cho trạm biến áp 58 7UT613 64 Hình 5.2. Nguyên lí bảo vệ so lệch dòng điện trong rơle 7UT613 66 Hình 5.3. Đặc tính tác động của rơle 7UT613 68 Hình 5.4. Nguyên tắc hãm của chức năng bảo vệ so lệch trong 7UT613 69 Hình 5.5. Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT613 71 Hình 5.6. Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế 73 Hình 5.7. Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ621 77 Hình 5.8. Đặc tính thời gian tác động của 7SJ621 79 85 89 Hình 6.3. Đặc tính độ nhạy khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ 91 84 89 90 1 GVHD: ThS. Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường 1 CHƢƠNG 1 MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ - THÔNG SỐ CHÍNH 1.1 . MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC Đối tượng bảo vệ là trạm biế ến áp tự ngẫu AT1 và AT2 được mắc song song với nhau. Hai máy biến áp này được cung cấp từ một nguồn củ (HTĐ). HTĐ cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây đơn. Phía trung và hạ áp của trạ ện áp 110kV và 22kV để đưa đến các phụ tải. 220kV HTĐ 110kV AT1 22kV AT2 Hình 1.1.Sơ đồ ủa trạm biến áp 1.2. THÔNG SỐ CHÍNH 1.2.1. Hệ thống điện: có trung tính nối đất ở chế độ cực đại: X 1HT = X 2HT = 0,035 X 0HT = 0,05 ở chế độ cực tiểu: X 1HT = X 2HT = 0,046 X 0HT = 0,05 1.2.2. Máy biến áp : [...]... Hà Mạnh Cường 8 Sơ đồ 4: khi hệ thống ở chế độ cực tiểu và trạm vận hành 2 MBA song song (SN min, 2 MBA); Ở sơ đồ 1 và sơ đồ 2 dạng ngắn mạch tính toán: N(3), N(1,1), N(1) Ở sơ đồ 3 và sơ đồ 4 dạng ngắn mạch tính toán: N(2), N(1,1), N(1) Điểm ngắn mạch tính toán Phía 22 0kV: N1 và N’1 ; Phía 11 0kV: N2 và N’2 ; Phía 2 2kV: N3 và N’3 ; 2.5 1 (SN max, 1 MBA) 1) Ngắn mạch phía 22 0kV Sơ đồ thay thế thứ tự... 0,975 2.4.2 Sơ đồ thay thế 1) Thứ tự thuận: XC E X1HT XT XH Hình 2.1.Sơ đồ thay thế TTT 2) Thứ tự nghịch: XC X2HT XT XH Hình 2.2 Sơ đồ thay thế TTN 3) Thứ tự không: GVHD: ThS Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường 7 XC XT X0HT XH Hình 2.3 Sơ đồ thay thế TTK 2.5 Tính toán ngắn mạch của trạm 22 0kV N’1 BI4 11 0kV N’2 BI2 BI1 AT1 HTĐ N2 N1 AT2 N’3 N3 BI3 2 2kV Hình 2.4 Sơ đồ nối điện chính của trạm và các... TÍNH NGẮN MẠCH Tính toán dòng ngắn mạch nhằm những mục đích sau: - Lựa chọn trang thiết bị , - thiết bị bảo vệ rơ tự động - Lựa chọn sơ đồ thích hợp làm giảm dòng ngắn mạch điện, ựa chọn thiết bị hạn chế dòng ngắn mạch như kháng GVHD: ThS Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường 4 Yêu cầu của việc tính toán ngắn mạch là phải xác định được dòng ngắn mạch lớn nhất (Imax) để phục vụ cho việc chỉnh định... kA 6, 276 kA 2.4.1 Tính toán thông số các phần tử 1) Hệ thống điện a) Ở chế độ cực đại Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch: X1H max = X2H max = 0,035 Điện kháng thứ tự không: X0H max = 0,05 b) Ở chế độ cực tiểu Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch: X1H min = X2H min = 0,046 Điện kháng thứ tự không: X0H min = 0,05 2) Máy biến áp tự ngẫu a) Điện áp ngắn mạch phần trăm củ... 2,800 0 0 Bảng 2.2 Bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 2 2.5.3 Sơ đồ 3 (SNmin, 1 MBA) 1) Ngắn mạch phía 22 0kV Sơ đồ thay thế thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không X1Hmin 0,046 E X1Σ 0,046 E N’1 N1 N1 Hình 2.19 Sơ đồ thay thế TTT X2Hmin 0,046 N1 X2Σ 0,046 N’1 N1 Hình 2.20 Sơ đồ thay thế TTN N’1 X0Hmin 0,05 XC 0,115 X0Σ 0,048 XH 0,975 N1 N1 U0N U0N Hình 2.21 Sơ đồ thay thế TTK GVHD: ThS Nguyễn... 6,803 IBI1 (kA) I BI1.Icb1 0,889.0, 628 0,558 kA Dòng qua các BI khác bằng không GVHD: ThS Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường 16 Từ kết quả tính toán trên ta có bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 1 (SNmax, 1MBA) (kA) NM NM N1 22 0kV N’1 N2 11 0kV N’2 2 2kV N3 N’3 NM N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(3) BI1 0 0,210 0,210 17,943 17,097 15,757 4,187 4,122... Bảng 2.1 Bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 1 2.5.2 Sơ đồ 2 (SN max, 2 MBA) 1) Ngắn mạch phía 22 0kV E X1Hmax 0,035 N1 N’1 E X1Σ 0,035 N1 Hình 2.12 Sơ đồ thay thế TTT X2Hmax 0,035 N1 N’1 X2Σ 0,035 N1 Hình 2.13 Sơ đồ thay thế TTN GVHD: ThS Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hà Mạnh Cường 17 N’1 X0Hmax 0,05 XH 0,975 XC 0,115 N1 X0Hmax 0,05 X0B 0,545 N1 X0Σ 0,046 N1 U0N U0N Hình 2.14 Sơ đồ thay thế TTK Trong... kA Dòng qua các BI khác bằng không Từ kết quả tính toán trên ta có bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 2 (SN max , 2 MBA) NM NM N1 NM N(3) N(1,1) N(1) GVHD: ThS Nguyễn Thị Thanh Loan BI1 0 0,210 0,229 BI2 0 0 0 BI3 0 0 0 BI4(kA) 0 0,630 0,686 SVTH: Hà Mạnh Cường 27 N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(3) 22 0kV N’1 N2 11 0kV N’2 N3 N’3 2 2kV 17,943 17,116 16,043 3,377 3,306 3,225... Tính toán thực tế cho thấy phụ tải hầu như không tham gia vào dòng ngắn mạch quá độ ban đầu, do vậy ta bỏ qua phụ tải khi tính toán ngắn mạch quá độ ban đầu - Hệ thống từ không bão hòa: giả thiết này làm cho phép tính đơn giản đi rất nhiều bởi vì ta xem mạch là tuyến tính nên có thể dùng phương pháp xếp chồng để tính toán - Bỏ qua điện trở: Với điện áp> 1000V thì bỏ qua điện trở vì R . mạch - . - . - . - . - . - . 2.2. MỤC ĐÍCH CỦA TÍNH NGẮN MẠCH Tính toán dòng ngắn mạch nhằm những mục đích sau: - Lựa chọn trang thiết bị , . - thiết bị bảo vệ rơ tự động . - Lựa. ngắn mạch sau: - Ngắn mạch 3 pha N (3) ; - Ngắn mạch 2 pha N (2) ; - Ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1) ; - Ngắn mạch 1 pha N (1) . 2.3. CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN ĐỂ TÍNH NGẮN MẠCH - Các máy phát. 2.21. Sơ đồ thay thế TTK 27 Hình 2.22.Sơ đồ thay thế TTT 30 Hình 2.23. Sơ đồ thay thế TTN 30 Hình 2.24 Sơ đồ thay thế TTK 30 Hình 2.25. Sơ đồ thay thế TTT 34 Hình 2.26. Sơ đồ thay thế TTT