Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện hoàng mạnh linh

Chính vì vậy, hiểu biết về những hư hỏng và hiện tượng không bình thường có thể xảy ra trong hệ thống điện với những phương pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát hiện đúng, nhanh chóng cách

Trang 1

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

- -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22kV

Giảng viên hướng dẫn : ThS NGUYỄN THỊ THANH LOAN

Sinh viên thực hiện : HOÀNG MẠNH LINH

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là phần năng lượng vô cùng quan trọng đối với đời sống con người

Nó được sử dụng trong hầu hết các ngành của nền kinh tế quốc dân như: Nông

nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, dịch vụ

Điện năng được sản xuất, truyền tải, phân phối rộng khắp với nhiều cấp điện áp

từ cấp hạ áp, trung áp, cao áp, siêu cao áp và cực siêu cao áp với số lượng thiết bị

rất lớn Tỷ lệ thuận với độ phức tạp của lưới điện là khả năng xảy ra các sự cố và

hậu quả do các sự cố này gây ra

Chính vì vậy, hiểu biết về những hư hỏng và hiện tượng không bình thường có

thể xảy ra trong hệ thống điện với những phương pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát

hiện đúng, nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện, cảnh báo và

xử lý khắc phục chế độ không bình thường là mảng kiến thức quan trọng của kỹ sư

hệ thống điện

Chính vì những lý do quan trọng trên, em đã nhận đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế

bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/22 kV” làm nội dung cho đồ án thiết kế tốt

nghiệp của mình

Tuy nhiên với khả năng và trình độ còn hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không

tránh khỏi những thiếu xót Em rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo của các

thầy cô giáo trong bộ môn

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo ThS Nguyễn Thị Thanh Loan đã tận

tình giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn của

mình đến toàn bộ các thầy cô giáo trong khoa Hệ Thống Điện đã giúp đỡ em hoàn

thành nhiệm vụ của mình

Hà nội ngày tháng năm 2013

Sinh viên

Hoàng Mạnh Linh

Trang 3

GVHD: ThS Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Hoàng Mạnh Linh

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

………

Trang 4

NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện)

………

Trang 5

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Phần 1: Thiết kế bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/22kV 1

Chương 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

Chương 2: Tính ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le 2

2.1 Các giả thiết cơ bản để tính ngắn mạch 2

2.2 Chọn các đại lượng cơ bản 2

2.3 Các sơ đồ tính toán 5

2.3.1 Sơ đồ 1 (MAX, 1 MBA) 5

2.3.2 Sơ đồ 2 (MAX, 2 MBA) 13

2.3.3 Sơ đồ 3 (MIN, 1 MBA) 23

2.3.2 Sơ đồ 4 (MIN, 2 MBA) 31

Chương 3: Chọn thiết bị điện cho trạm 42

3.1 Máy cắt điện 42

3.2 Máy biến dòng điện 43

3.3 Máy biến điện áp 43

Chương 4: Lựa chọn phương thức bảo vệ 45

4.1 Các dạng hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của MBA 45

4.2 Các yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ 46

4.3 Các loại bảo vệ cần đặt cho MBA tự ngẫu 47

4.4 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho trạm biến áp 54

Chương 5: Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle sử dụng 55

5.1 Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613 55

5.2 Hợp bộ bảo vệ quá dòng 7SJ621 67

Chương 6: Chỉnh định và kiểm tra sự làm việc của rơle 74

Trang 6

6.1 Tính toán các thông số của bảo vệ 74

6.2 Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ 77

Phần 2: Tìm hiểu về rơle SEL387 84

1 Tổng quan rơle SEL387 84

2 Các chức năng chính 85

I Chức năng bảo vệ so lệch 86

II Chức năng bảo vệ chạm đất hạn chế (REF): 88

III Chức năng bảo vệ quá dòng 89

IV Chức năng bảo vệ quá tải nhiệt 91

3.Giao diện với rơle 92

4.Đo lường 100

5 Bản ghi sự cố 101

Bản vẽ 102

Tài liệu tham khảo

Trang 7

DANH MỤC CÁC HÌNH, BẢNG

Trang

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý và các vị trí đặt bảo vệ của trạm biến áp 1

Hình 2.1 Sơ đồ thay thế TTT 4

Hình 2.2 Sơ đồ thay thế TTN 4

Hình 2.3 Sơ đồ thay thế TTK 4

Hình 2.4 Sơ đồ nối điện chính của trạm và các điểm cần tính ngắn mạch 5

Hình 2.22.Sơ đồ thay thế TTT 26

Trang 8

Hình 2.33 Kết quả tính ngắn mạch dòng điện INmax, INmin qua các BI 41

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý bải vệ so lệch có hãm dùng cho MBA tự ngẫu 48

Hình 4.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế MBA tự ngẫu 49

Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và vị trí đặt Rơ le khí trên MBA 50

Hình 4.4 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho trạm biến áp 54

Hình 5.1 Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT613 58

Hình 5.2 Nguyên lí bảo vệ so lệch dòng điện trong rơle 7UT613 60

Hình 5-3 Đặc tính tác động của rơle 7UT613 62

Hình 5.4 Nguyên tắc hãm của chức năng bảo vệ so lệch trong 7UT613 63

Hình 5.5 Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT613 64

Hình 5.6 Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế 66

Hình 5.7 Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ621 69

Hình 5.8.Đặc tính thời gian tác động của 7SJ621 70

Hình 6.1 Đặc tính làm việc của rơle 7UT613 75

Hình 6.2 Đặc tính an toàn hãm khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ 78

Hình 6.3 Đặc tính độ nhạy khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ 80

Hình 7.1 Hình ảnh mặt trước – mặt sau của rơle SEL387 84

Hình 7.2 Hình vẽ ví dụ các chức năng bảo vệ của rơle so lệch SEL387 85

Hình 7.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch 87

Trang 9

Hình 7.4 Thành phần sóng hài: bậc 2 và bậc 4 87

Hình 7.5 Các thành phần sóng hài bậc 5 và dc tính toán tương tự 87

Hình 7.6 Đặc tính của bảo vệ so lệch 88

Hình 7.7.Đồ thị đặc tính U5 và C1 91

Hình 7.8 Các kiểu làm việc của bảo vệ quá tải nhiệt 91

Bảng 2.1 Bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 1 13

Bảng 3.1.Thông số tính toán lựa chọn thiết bị 42

Bảng 3.2.Thông số máy cắt 43

Bảng 3.3.Thông số máy biến dòng điện 43

Bảng 3.4 Thông số máy biến điện áp 44

Bảng 4.1: Các loại hư hỏng và loại bảo vệ thường dùng 45

Bảng 5.1 60

Bảng 5-2: 73

Bảng 6.1.Thông số của máy biến áp 230/110/22kV 74

Bảng 6.2 Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm của bảo vệ 78

Bảng 6.3 Kết quả kiểm tra hệ số độ nhạy của bảo vệ 81

Trang 10

PHẦN 1: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠ LE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22kV

CHƯƠNG 1

MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ - THÔNG SỐ CHÍNH

1.1 MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG

Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 220/110/22kV có hai máy biến áp tự ngẫu B1

và B2 được mắc song song với nhau.Hai máy biến áp này được cung cấp từ một nguồn của HTĐ.Hệ thống điện (HTĐ) cung cấp trực tiếp đến thanh góp 220kV của trạm biến

áp Phía trung và hạ áp của trạm có điện áp 110kV và 22kV để đưa đến các phụ tải

Hình 1.1.Sơ đồ nguyên lý và các vị trí đặt bảo vệ của trạm biến áp

Công suất 250/250/50MVA

Sơ đồ đấu dây: Y0N-∆-11

Giới hạn điều chỉnh điện áp: ∆Udc = ±10%

Điện áp ngắn mạch phần trăm của các cuộn dây

Trang 11

CHƯƠNG 2 TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE

Ngắn mạch là hiện tượng nối tắt hai điểm có điện thế khác nhau của mạch điện bằng một vật dẫn có tổng trở không đáng kể

Trạm biến áp chỉ làm việc an toàn, tin cậy với hệ thống bảo vệ rowle tác động nhanh, nhạy và đảm bảo tính chọn lọc để lựa chọn và chỉnh định các thiết bị này, phải dựa trên kết quả tính toán ngắn mạch, cụ thể là dòng ngắn mạch đi qua các BI khi xảy

2.1 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN ĐỂ TÍNH NGẮN MẠCH

- Các máy phát điện không có hiện tượng dao động công suất nghĩa là góc lệch pha giữa các véctơ sức điện động của máy phát là không thay đổi và xấp xỉ bằng không

- 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 << X

Với điện áp < 1000V thì không thể bỏ qua R vì R > 1/3 X

- Bỏ qua điện dung

- Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp

- Hệ thống điện 3 pha là đối xứng

- Các tính toán được thực hiện trong hệ đơn vị tương đối

2.2 CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN

Trang 12

Do đó dòng điện cơ bản tương ứng với các cấp điện áp là:

cb cb1

2) Máy biến áp tự ngẫu

a) Điện áp ngắn mạch phần trăm của cuộn dây MBA tự ngẫu được tính theo công thức sau:

cb3

Trang 13

H cb k dm

Trang 14

Hình 2.4 Sơ đồ nối điện chính của trạm và các điểm cần tính ngắn mạch

2.3 CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN

Tính toán dòng ngắn mạch được thực hiện trong chế độ cực đại và chế độ cực

tiểu bao gồm 4 sơ đồ:

Sơ đồ1:khi hệ thống ở chế độ cực đại và vận hành 1 MBA độc lập (MAX, 1 MBA);

Sơ đồ 2:khi hệ thống ở chế độ cực đại và vận hành 2 MBA song song (MAX, 2 MBA);

Sơ đồ3:khi hệ thống ở chế độ cực tiểu và vận hành 1 MBA độc lập (MIN, 1 MBA);

Sơ đồ 4:khi hệ thống ở chế độ cực tiểu và vận hành 2 MBA song song (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)

Trang 15

Phân bố dòng qua các BI

Điểm N1: Không có dòng qua các BI Điểm N1’:

Dòng qua BI1:IBI1=I1Σ= 32,258 Trong hệ đơn vị có tên:

Trang 16

IBI1 = 32,258 Icb1 = 32,258.0,628 = 20,258 kA Dòng qua các BI khác bằng không

IBI1 = I0B = 0,359 Trong hệ đơn vị có tên:

IBI1 = 0,359.Icb1 = 0,359.0,628 =0,225kA Dòng qua BI4

IBI4 = 3.I0B.Icb1 = 3.0,359.0,628 = 0,676kA Dòng qua các BI khác bằng không

Điểm N’1: Dòng qua BI1

I1BI1 = I1= 19,608

Trang 17

I2BI1 = I2= -12,7

I0BI1 = I0HT= -6,567 2

= 29,718.0,628=18,662 kA Dòng qua BI4:

c) Ngắn mạch 1 pha N (1)

Điện kháng phụ:

X   X  X   0, 031 0, 057= 0, 088 Các thành phần dòng điện và điện áp tại chỗ ngắn mạch:

I =I  0, 42.I  0, 42.0, 628  0, 264kADòng qua BI4

Điểm N’1:

Trang 19

IBI1 = 6,41.Icb1 = 6,41.0,628 = 4,025kA

IBI2 = 6,41.Icb2 = 6,41.1,193 = 7,647kA Dòng qua các BI khác bằng không

Điểm N2’:

IB11 = I1∑ = 6,41 Trong hệ đơn vị có tên:

Dòng thứ tự không qua bảo vệ

0N 0BI1 0HT

Trang 20

1BI1 1 2BI1 2 0BI1 0HT

Điểm N’2:

BI1 BI4

II

Trang 21

0N 0BI1 0HT

IBI2 = 3 I1∑ = 3.2,141 = 6,423 Trong hệ đơn vị có tên: IBI2 = 6,423.Icb2 = 6,423.1,193 = 7,663kA Dòng qua BI4

IBI4 = 3.I0BI1.Icb1 =3.1,789.0,628 = 3,37kA Dòng qua các BI khác bằng không

Điểm N’2:

BI1 BI4

Trang 22

IBI1 = IBI3 = I1Σ = 0,886 Trong hệ đơn vị có tên:

IBI1 = I1Σ = 0,556kA Dòng qua các BI khác bằng không

Từ kết quả tính toán trên ta có bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 1 (MAX, 1MBA)

Trang 23

Phân bố dòng qua các BI:

Điểm N1: không có dòng qua các BI Điểm N1’:

Dòng qua BI1:IBI1=I =32,2581Trong hệ đơn vị có tên:

IBI1 = 32,258.Icb1 = 32,258.0,628 = 20,258kADòng qua các BI khác bằng không

b) Ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1)

Điện kháng phụ:

Trang 24

(1,1) 2 0 Δ

0

0 N

IBI1 = I0B / 2 = 0,718 / 2 = 0,359 Trong hệ đơn vị có tên:

IBI4 = 3/2.I0B.Icb1 = 3.0,359.0,628 = 0,676kA Dòng qua các BI khác bằng không

Trang 25

Trong hệ đơn vị có tên: IBI1 = 16,461.Icb1

= 16,461.0,628=10,338 kA Dòng qua BI4:

IBI4 = 0,676kA Dòng qua các BI khác bằng không

0N 0BI1 0HT

IBI4 = 3.I0BI1.Icb1 =3.2,492.0,628 = 4,695 kA Dòng qua các BI khác bằng không

Điểm N’1:

BI1 BI4

I =5,724kA

I =4,695kADòng qua các BI khác bằng không

Trang 27

Trong hệ đơn vị có tên:

IBI1 = 5,319.Icb1 = 5,319.0,628 =3,34kA

IBI2 = 5,319.Icb2 = 5,319.1,193 =6,345kA Dòng qua các BI khác bằng không

Trang 28

1 1BI1

Trang 29

1Σ 2 Σ 0 Σ 2

I 3, 216kA



Dòng qua các BI khác bằng không

0N 0HT

C 0HT

Điểm N2:

Dòng qua BI1

1 1BI1

Trang 30

0HT 0BI1

BI1

1 BI2

Trang 31

Trang 32

2.3.3 Sơ đồ 3 (MIN, 1 MBA)

XH0,973

Trang 33

IBI1 = 19,682 Icb1 = 19,682.0,628 = 12,36 kA Dòng qua các BI khác bằng không

IBI1 = I0B = 0,33 Trong hệ đơn vị có tên:

Điểm N’1:

Trang 34

Dòng qua BI1

I1BI1 = I1= 14,493

I2BI1 = I2= -8,179

I0BI1 = I0HT= -6,314 2

= 21,799.0,628=13,689 kA Dòng qua BI4:

0N 0HT 0HT

I0B = I0-I0HT= 6,897 – 6,55 = 0,347 Phân bố dòng qua các BI

Điểm N1:

Dòng qua BI1

IBI1 = I0B = 0,347 Trong hệ đơn vị có tên

Dòng qua BI4

Trang 35

I1BI1 = I1∑ = 6,897

I2BI1 = I2∑ = 6,897

I0BI1 = I0HT = 6,55

IBI1 = I1∑ + I2∑ + I0HT = 6,897+6,897+ 6,55= 20,344 Trong hệ đơn vị có tên: IBI1 = 20,344.Icb1 =20,344.0,628=12,776kA Dòng qua BI4

Trang 36

IBI1 = 5,124.Icb1 = 5,124.0,628 = 3,218kA

Điểm N’2:

IBI1 = 3,218 kA Dòng qua các BI khác bằng không

Trang 37

Phân bố dòng điện thứ tự không:

Dòng thứ tự không qua bảo vệ

0N 0BI1 0HT

1BI1 1 2BI1 2 0BI1 0HT

Điểm N’2:

BI1 BI4

2,825kA I



Dòng qua các BI khác bằng không

Trang 38

1BI1 1 2BI1 2 0BI1 0HT

IBI2 = 3 I1∑ = 3.2,028 = 6,084 Trong hệ đơn vị có tên: IBI2 = 6,084.Icb2 = 6,084.1,193 = 7,258kA

IBI4 = 3.I0BI1.Icb1 =3.1,697.0,628 = 3,197kA Dòng qua các BI khác bằng không

Điểm N’2 Dòng qua BI1

IBI1 = 3,613kA

IBI4 = 3,197kA Dòng qua các BI khác bằng không

3) Ngắn mạch phía 22kV

Cuộn dây 22kV của máy biến áp nối ∆ do vậy chỉ tính ngắn mạch 2 pha N(2)

Sơ đồ thay thế:

Hình 2.25 Sơ đồ thay thế TTT

Trang 39

Trong đó :

X1∑ = X1H min + XC + XH = 0,044 + 0,125 + 0,973 = 1,142 Dòng ngắn mạch 3 pha

Định dạng
Số trang	114
Dung lượng	2,36 MB