Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện trương quốc khánh

Đồ án tốt nghiệp bảo vệ Rơle GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Loan LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng đối với cuộc sống con người.. Đồ án tốt nghiệp bảo vệ Rơle GVHD

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp bảo vệ Rơle GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Loan

LỜI NÓI ĐẦU

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 nghành hệ thống điện

Vì lý do đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp: “ Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220kV” Đồ án gồm 6 chương:

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 : Chọn thiết bị điện cho trạm

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

Trong thời gian qua, nhờ sự hướng dẫn tận tình của cô Th.S Nguyễn Thị Thanh Loan, em đã hoàn thành bản đồ án này Tuy nhiên, với khả năng và trình bày 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 Trương Quốc Khánh

Trang 2

LỜI CÁM ƠN

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

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Hệ thống điện – Trường Đại học Điện Lực đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em thực hiện Đồ án tốt nghiệp mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Hệ thống điện trước khi ra làm việc thực tế sau này

Em xin chân thành cám ơn ThS Nguyễn Thị Thanh Loan đã tận tâm hướng dẫn chúng em qua từng buổi thảo luận về đồ án Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của cô thì em nghĩ bài đồ án của em rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa, em xin chân thành cám ơn cô

Đồ án được thực hiện trong khoảng thời gian 2 tháng Bước đầu đi vào tìm hiểu về “ Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp”, 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 kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô

và các bạn sinh viên để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Hệ thống điện và toàn thể các Thầy Cô trong trường thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

Em xin chân thành cám ơn !

Hà Nội, tháng 01 năm 2014 Sinh viên thực hiện Trương Quốc Khánh

Trang 3

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

………

Trang 4

NHẬN XÉT ( Của giảng viên phản biện )

………

Trang 5

Mục Lục

PHẦN 1: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110/35kV 1

CHƯƠNG 1 1

MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ – THÔNG SỐ CHÍNH 1

1.1 MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG 1

1.2 THÔNG SỐ CHÍNH 1

1.2.1 Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2: có trung tính nối đất 1

1.2.2 Đường dây D1, D2: 2

1.2.3 Máy biến áp 2

CHƯƠNG 2 3

TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 3

2.1 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN 3

2.2 CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH THÔNG SỐ CÁC PHẦN TỬ 4

2.3 SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH 5

2.4 CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 7

2.4.1 Sơ đồ 1: SNmax, 1 máy biến áp làm việc 8

2.4.2 Sơ đồ 2: S Nmax ,2 máy biến áp làm việc song song 18

2.4.3 Sơ đồ 3: SNmin, 1 máy biến áp làm việc 28

2.4.4 Sơ đồ 4: SNmin, 2 máy biến áp làm việc 38

CHƯƠNG 3: CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN 48

3.1 CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 48

3.1.1 Máy cắt điện: 48

3.1.2 Máy biến dòng điện: 49

3.1.3 Máy biến điện áp: 50

CHƯƠNG 4 51

LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 51

4.1 CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 51

4.2 CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP 52

4.2.1 Những yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ hệ thống điện 52

4.2.2 Bảo vệ chính máy biến áp B1 và B2. 53

4.3 SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 59

CHƯƠNG 5 60

GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 60

5.1 RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613 60

5.1.1Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613 60

5.1.2.Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7 UT613 62

5.1.3 Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613 64

5.1.4.Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613 65

5.1.5 Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT613 66

5.1.6.Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT613 70

Trang 6

5.1.7.Chức năng bảo vệ quá dịng của rơle 7UT613 72

5.1.8.Chức năng bảo vệ chống quá tải 72

5.2 HỢP BỘ BẢO VỆ QUÁ DỊNG 7SJ621 73

5.2.1.Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ621 73

5.2.2Nguyên lí hoạt động chung của rơle 7SJ621 74

5.2.3 Các chức năng bảo vệ trong rơle 7SJ621 76

5.2.4 Một số thơng số kĩ thuật của rơle 7SJ621 78

CHƯƠNG 6 81

CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE 81

6.1 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ 81

6.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơle 81

6.1.2 Tính toán các thông số của bảo vệ 81

6.2 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 85

6.2.1.Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 85

6.2.2.Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không 89

6.2.3.Bảo vệ quá dòng có thời gian 90

6.2.4 Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian 91

PHẦN 2: TÌM HIỂU VỀ RƠLE SEL387 93

1 TỔNG QUAN RƠLE SEL387 93

1.1.MẶT TRƯỚC CỦA RƠLE 93

1.2.MẶT SAU CỦA RƠLE 94

1.3.CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH: 94

2.BẢO VỆ SO LỆCH: 95

3 CHỨC NĂNG BẢO VỆ CHẠM ĐẤT HẠN CHẾ (REF): 98

4 CHỨC NĂNG BẢO VỆ QUÁ DỊNG QUÁ DỊNG : 98

5 BẢO VỆ QUÁ TẢI NHIỆT: 100

6 GIAO DIỆN VỚI RƠLE: 101

7 ĐO LƯỜNG : 109

8 BẢN GHI SỰ CỐ: 109

Trang 7

PHẦN 1: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP

220/110/35kV

CHƯƠNG 1

MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ – THÔNG SỐ CHÍNH

1.1 MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG

Trạm biến áp được bảo vệ gồm hai máy biến áp ba dây quấn B1 và B2 được mắc song song với nhau Hai máy biến áp này được cung cấp từ hai nguồn của HTĐ1 và HTĐ2 Hệ thống điện HTĐ1 cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây D1, hệ thống điện HTĐ2 cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây D2 Phía trung và hạ áp của trạm có điện áp 110kV và 35kV để đưa đến các phụ tải

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý và các vị trí đặt máy biến dòng

dùng cho bảo vệ của trạm biến áp

Trang 8

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: S1Nmax = 1980 MVA

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: S1Nmin = 0,8S1Nmax

Điện kháng thứ tự không: X0H1 = 1,3X1H1

2 Hệ thống điện HTĐ2:

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: S2Nmax = 1750 MVA

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: S2Nmin = 0,6S2Nmax

Điện kháng thứ tự không: X0H2 = 1,1X1H2

1.2.2 Đường dây D1, D2:

1.Đường dây D1:

Chiều dài đường dây: L1 = 50 km

Điện kháng trên một kilômét đường dây(AC-150): X11 = 0,409 /km

Điện kháng thứ tự không: X0D1 = 2X1D1

2 Đường dây D2:

Chiều dài đường dây: L2 = 90 km

Điện kháng trên một kilômét đường dây(AC-240): X12 = 0,424 /km

Trang 9

CHƯƠNG 2 TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau, pha chập đất (hay chập dây trung tính) Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định các trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đối tượng được bảo vệ để cài đặt

và chỉnh định các thông số của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhạy của chúng

Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình của

hệ thống, vị trí điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch

Trong chế độ cực đại, xét các dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch một pha, ngắn mạch hai pha chạm đất Chế độ cực tiểu xét ngắn mạch hai pha, ngắn mạch hai pha chạm đất và ngắn mạch một pha

2.1 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN

+ Các máy phát điện đồng bộ không có dao động công suất: nghĩa là góc lệch pha giữa sức từ động của các máy phát điện giữ nguyên không đổi trong quá trình ngắn mạch Nếu góc lệch pha giữa sức điện động của các máy phát điện tăng lên thì dòng trong nhánh sự cố giảm xuống, sử dụng giả thiết này sẽ làm cho việc tính toán đơn giản hơn và trị số dòng điện tại chỗ ngắn mạch là lớn nhất Giả thiết này không gây sai số lớn, nhất là khi tính toán trong giai đoạn đầu của quá trình quá độ (0,1 0,2 sec)

+ Bỏ qua các phụ tải

+ Mạch từ không bão hòa, nghĩa là mạch có quan hệ tuyến tính: giả thiết này sẽ làm cho phương pháp phân tích và tính toán ngắn mạch đơn giản hơn rất nhiều, vì mạch điện trở thành tuyến tính và có thể dùng nguyên lý xếp chồng để phân tích quá trình

+ Bỏ qua điện trở tác dụng: nghĩa là sơ đồ tính toán có tính chất thuần kháng Giả thiết này dùng được khi ngắn mạch xảy ra ở các bộ phận điện áp cao, ngoại trừ khi bắt buộc phải xét đến điện trở của hồ quang điện tại chỗ ngắn mạch hoặc khi tính toán ngắn mạch trên đường dây cáp dài hay đường dây trên không tiết diện bé Ngoài ra lúc tính hằng số thời gian tắt dần của dòng điện không chu kỳ cũng cần phải tính đến điện trở tác dụng

+ Bỏ qua thành phần điện dung dây dẫn – đất: giả thiết này không gây sai

số lớn, ngoại trừ trường hợp tính toán đường dây cao áp tải điện đi cực xa thì mới xét đến dung dẫn của đường dây

+ Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp

+ Hệ thống điện ba pha lúc bình thường là đối xứng: sự mất đối xứng chỉ xảy ra đối với từng phần tử riêng biệt khi nó bị hư hỏng

Việc tính toán ngắn mạch được thực hiện trong hệ đơn vị tương đối

Trang 10

2.2 CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH THÔNG SỐ CÁC

Trang 11

2.3 SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH

1.Sơ đồ thứ tự thuận:

Trang 12

Trang 13

2.4 CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Xác định dòng điện ngắn mạch qua các vị tríđặt BI trong các chếđộ:

- Trạm vận hành 1 máy biến áp, SN =SNmax

- Trạm vận hành 2 máy biến áp, SN =SNmax

- Trạm vận hành 1 máy biến áp, SN =SNmin

- Trạm vận hành 2 máy biến áp, SN =SNmin

Trang 14

2.4.1 Sơ đồ 1: SNmax, 1 máy biến áp làm việc

Trang 15

Trang 16

Trang 17

1 1

1

24,155

0, 027 0, 0144

E I

0 0

H

U I

X

0 0

B

U I

IBI4= 3.I0B = 3.( -1,551) = -4,653 Dòng qua các BI khác bằng không

Trang 18

Phân bố dòng I0:

0 0

H

U I

B

U I

Trang 19

Sơ đô thay thế thứ tự không:

E I

I 

H

X



Trang 20

Trang 21

Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:

1

2, 481 0,152 0, 251

IBI4=0 Dòng qua BI2 là:

IBI2=0

 Điểm N3’:

Dòng qua BI1 là:

IBI1= 4,962 Dòng qua BI4 là:

IBI4=0 Dòng qua BI5 là:

IBI5= 7,443 Dòng qua BI2 và BI3 là:

Trang 22

Trang 23

Bảng tổng kết sơ đồ2.4.1: SNmax,1 Máy biến áp làm việc

Dạng ngắn mạch

Dòng qua các BI ở dạng đơn vị tương đối Dòng qua các BI ở dạng đơn vị có

tên(kA) BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 BI1 BI2 BI3 BI4 BI5

Trang 24

Trang 25

0 1max 0 2 max 0 1 0 2 0

Trang 26

0 0

H

U I

X

0 0

0

0, 33

2, 946 0,112

N B

B

U I

IBI4= 3

2I0B =3

2.(-2,946) = -4,419 Dòng qua các BI khác bằng không

Trang 27

H

U I

0

0, 33

2, 946 0,112

N B

B

U I

IBI4= 3

2.I0B = 3

2.2,946= 4,419 Dòng qua các BI khác bằng không

IBI4= 4,419

Dòng qua các BI khác bằng không

Trang 28

Trang 29

Sơ đồ thay thế thứ tự không:

Trang 30

Trang 31

Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:

3 Ngắn mạch phía 35kV: Trung điểm không nối đất, chỉ tính N(3)

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:

Trang 32

Trang 33

Bảng tổng kết sơ đồ2.4.2: SNmax,2 Máy biến áp làm việc song song

Dạng ngắn mạch

Dòng qua các BI ở dạng đơn vị tương

đối Dòng qua các BI ở dạng đơn vị có tên(kA) BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 BI1 BI2 BI3 BI4 BI5

Trang 34

2.4.3 Sơ đồ 3: SNmin, 1 máy biến áp làm việc

Trang 35

=>

X0H = X0H2min+X0D2 = 0,0418+0,063= 0,105

X0B = XC+XH = 0,125+0,0994=0,224

0 0 0

0,105.0, 224

0, 07 0,105 0, 224

E I

Trang 36

0 0

0

0, 334

3,18 0,105

N H

H

U I

X

0 0

B

U I

Trang 37

0

0, 334

3,18 0,105

N H

H

U I

B

U I

Trang 38

E I

Trang 39

E I

Trang 40

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:

Trang 41

E I

Định dạng
Số trang	117
Dung lượng	1,81 MB

Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện trương quốc khánh

SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ

Cỏc chức năng bảo vệ trong rơle 7SJ621