Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện đoàn thị hải yến

TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ==========***========= NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên: Đoàn Thị Hải Yến Lớp: Đ4H3 Hệ Đại học chính quy Ngành: Hệ thống điện TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV I. Các số liệu - Hệ thống - HTĐ1: S 1Nmax = 1900MVA S 1Nmin = 1650MVA X oHT = 1,25X HT - HTĐ2: S 1Nmax = 1500MVA S 1Nmin = 1300MVA X oHT = 1,3X HT - Đƣờng dây D1: L = 30km, AC 240 1 Z 0,12 j0,392 /km   X o = 2,5X 1 D2: L = 45km, AC 185 Z 1 = 0,156 + j0,394 [/km] X o = 2.4X 1 - Máy biến áp MBA1, MBA2 S dđ = 63 MVA Cấp điện áp 121/23/11kV Tỷ số điện áp:115  9 x 1,78% /24  2 x 2,5%/11kV. Tổ đấu dây: oo Y / Y / 11 Điện áp ngắn mạch: K U (C T) 10% K U (C H) 18% K U (T H) 11% II. Nội dung phần thuyết minh tính toán - Phần 1 1. Mô tả đối tƣợng bảo vệ, thông số chính 2. Tính toán ngắn mạch phục vụ chỉnh định rơle 3. Lựa chọn thiết bị biến dòng, biến áp, máy cắt điện 4. Lựa chọn phƣơng thức bảo vệ phù hợp 5. Chọn thiết bị bảo vệ 6. Tính toán các thông số của bảo vệ và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ - Phần 2: III. Các bản vẽ Ao - Sơ đồ nối dây và các thông số - Kết quả tính toán ngắn mạch chính - Phƣơng thức bảo vệ - Tính năng và thông số của rơle - Kết quả tính toán thông số bảo vệ - Kết quả kiểm tra sự làm việc của bảo vệ Ngày giao nhiệm vụ : ngày 07 tháng 10 năm 2013 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : ngày 31 tháng 12 năm 2014 Hà nội, Ngày 07 tháng 10 năm 2013 Trƣởng khoa Ngƣời hƣớng dẫn T.S Trần Thanh Sơn TS Vũ Thị Anh Thơ LỜI MỞ ĐẦU Trong công cuộc xây dựng và đổi mới đất nƣớc , nghành công nghiệp điện lực luôn giữ một vai trò vô cùng quan trọng. Ngày nay điện năng trở thành dạng năng lƣợng không thể thiếu đƣợc trong hầu hết các lĩnh vực nhƣ công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ … Do vậy hệ thống điện phải đảm bảo độ tin cậy, làm việc ổn định và lâu dài Nhƣng thực tế khi vận hành xuất hiện các trạng thái không bình thƣờng gây ảnh hƣởng xấu đến hệ thống điện. Trạng thái không bình thƣờng hay xảy ra là ngắn mạch và quá tải, gây tụt điện áp, mất trạng thái cân bằng của các hộ tiêu thụ điện năng. Làm hƣ hỏng các thiết bị điện do tác động nhiệt và cơ, khi có dòng điện ngắn mạch đi qua. Để hạn chế sự thiệt hại của dòng ngắn mạch và quá tải gây ra cho hệ thống điện thì ta phải tìm cách cách ly nhanh nhất phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Vì vậy, để đảm bảo cho lƣới điện vận hành an toàn, ổn định thì không thể thiếu các thiết bị bảo vệ, tự động hoá. Hệ thống bảo vệ rơle có nhiệm vụ ngăn ngừa sự cố hạn chế tối đa các thiệt hại do sự cố gây nên và duy trì khả năng làm việc liên tục của hệ thống. Vì vậy, em đã chọn đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV” Đồ án gồm 5 chƣơng: - Chƣơng 1 : Mô tả đối tƣợng đƣợc bảo vệ, các thông số chính. - Chƣơng 2 : Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle. - Chƣơng 3 : Lựa chọn phƣơng thức bảo vệ. - Chƣơng 4 : Giới thiệu tính năng và thông số của các rơle sử dụng. - Chƣơng 5 : Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ. - Chƣơng 6: RơLe bảo vệ so lệch thanh dẫn SEL 587Z Trong thời gian qua, nhờ sự hƣớng dẫn tận tình của cô giáo TS.Vũ Thị Anh Thơ, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Tuy nhiên, với khả năng và trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn TS.Vũ Thị Anh Thơ và các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện đã trang bị cho em những kiến thức chuyên ngành cần thiết trƣớc khi tiếp nhận kiển thức thực tế khi trở thành một kỹ sƣ. Hà Nội, ngày 26 tháng 12 năm 2013 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN CHƢƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ - THÔNG SỐ CHÍNH CỦA ĐỐI TƢỢNG 1 I.1 Mô tả đối tƣợng đƣợc bảo vệ 1 I.2 Các thông số chínhcủa đối tƣợng đƣợc bảo vệ 1 I.2.1 Thông số hệ thống 1 I.2.2 Thông số máy biến áp 2 CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ 3 II.1 Mục đích tính toán ngắn mạch 3 II.2.1 Chọn các đại lƣợn cơ bản trong tính toán ngắn mạch 3 I.2.2 Các Thông số của các phần tử 4 II.2.2.1 Hệ thống điện 4 II.2.2.2 Thông số máy biến áp tự ngẫu 4 II.3.1 Công suất ngắn mạch hệ thống cực đại – Một MBA làm việc độc lập 5 II.3.1.1 Ngắn mạch phía 110kv 6 II.3.1.1.1 Ngắn mạch 3 pha N (3) 7 II.3.1.1.2 Ngắn mạch 1 pha N (1) 7 II.3.1.1.3 Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) 8 II.3.1.2 Ngắn mạch phía 22KV 10 II.3.1.2.1 Ngắn mạch ba pha N (3) 11 II.3.1.2.2 Ngắn mạch một pha N (1) 12 II.3.1.2.3 Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) 14 II.3.1.3 Ngắn mạch phía 10KV 16 II.3.2 Hai MBA vận hành song song ở chế độ cực đại. 19 II.3.2.1.1 Ngắn mạch ba pha N (3) 20 II.3.2.1.2 Ngắn mạch một pha N (1) 20 II.3.2.1.3 Dòng ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) 22 II.3.2.2 Ngắn mạch phía 22KV 24 II.3.2.2.1 Ngắn mạch ba pha N (3) 25 II.3.2.2.2 Ngắn mạch một pha N (1) 26 II.3.2.2.3 Dòng ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1) 28 II.3.2.3 Ngắn mạch phía 10kv 30 II.4 Tính toán ngắn mạch ở chế độ cực tiểu 32 II.4.1 Công suất ngắn mạch hệ thống cực tiểu- Một máy biến áp làm việc độc lập 33 II.4.1.1 Ngắn mạch phía 110KV 34 II.4.1.1.2 Ngắn mạch hai pha N (2) 35 II.4.1.1.2 Ngắn mạc 1 pha N (1) 35 II.4.1.1.3 Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) 37 II.4.1.2 Ngắn mạch phía 22Kv 39 II.4.1.2.1 Ngắn mạch hai pha N (2) 40 II.4.1.2.2 Ngắn mạch 1 pha N (1) 40 II.4.1.2.3 Ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1) 42 II.4.1.3 Ngắn mạch phía 10 KV. 44 Hình II - 57 :Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ngắn mạch phía 10kV – 1MBA vận hành độc lập S Nmim . 44 II.4.2 Hai máy biến áp vận hành song song ở chế độ cực tiểu 47 II.4.2.1 Ngắn mạch phía 110KV 47 II.4.2.2.1 Ngắn mạch hai pha N (2) 48 II.4.2.1.2 Dong ngắn mạch một pha N (1) 49 II.4.2.1.3 Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) 50 II.4.2.2 Ngắn mạch phía 22Kv 53 II.4.2.2.1 Ngắn mạch hai pha N (2) 54 II.4.2.2.2 Ngắn mạch một pha N (1) 55 II.4.2.2.3 Dong ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) 57 II.4.2.3 Ngắn mạch phía 10Kv 59 Bảng II _ 4: Kết quả tính toán ngắn mạch khi 2MBA vận hành độc lập, S Nmim 60 II.5 Tổng kết kết quả tính ngắn mạch 61 II.5.1 Từ bảng II-1 và II-2 ta có dòng lớn nhất chạy qua các bảo vệ nhƣ sau 61 II.5.2 Từ bàng II-3 và II-4 ta có dòng lớn nhất chạy qua các bảo vệ nhƣ sau : 62 II.6 CHọn máy cắt máy biến dòng,máy biến áp 62 II.6.1 Máy cắt điện 62 II.6.2 Chọn máy biến dòng 63 II.6.3 Chọn máy biến áp 64 CHƢƠNG III : LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ 65 III.1 Hƣ hỏng và chế độ làm việc không bình thƣờng của đối tƣợng bảo vệ 65 III.3 Các yêu cầu đối với thiết bị đƣợc bảo vệ 66 III.2.1 Tác động nhanh 66 III.2.2 Tính chọn lọc 66 III.2.3 Yêu cầu về độ nhậy 66 III.2.4 Độ tin cậy 66 III.2.5 Tính kinh tế 67 III.3 Các loại bảo vệ cần đặt cho máy biến áp tự ngẫu 67 III.3.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm ( I ) 67 III.3.2 bảo vệ so lệch thứ tự không ( Bảo vệ chống chạm đất của MBATN) 68 III.3.3 Rơle hai cấp tác động : ( 1 2 RK ) 68 III.3.4 Bảo vệ nhiệt độ đầu (26) 69 III.3.5 Bảo vệ dòng cắt nhanh 70 III.3.6 Bảo vệ quá dòng có thời gian 71 III.3.7 Bảo vệ quá dòng thứ tự không 71 III.3.8 Bảo vệ quá tải 71 III.3.9 Bảo vệ chống hƣ hỏng máy cắt 71 CHƢƠNG IV: CHỈ ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠ LE 75 IV.1 Thông số của các đối tƣợng bảo vệ 75 IV.2 Tính toán thông số của các bảo vệ 75 IV.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 75 IV.2.2 Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không 87N 76 IV.2.3 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh ( 50) 76 IV 2.4 Bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh (50N) 77 IV 2.5 Bảo vệ dòng có thời gian (51) 77 IV 2.6 Bảo vệ thứ tự không có thời gian ( 51N) 78 IV.3 Kiểm Tra Sự làm Việc Của Bảo Vệ 78 IV.3.1 Bảo vệ so lệch hãm ( 87) 78 IV 3.1.1 Kiểm tra độ an toàn hãm khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ 78 IV.3.1.2 Kiểm tra độ nhạy khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ 80 IV 3.1.2.1 Ngắn mạch tại N’1 80 IV 3.1.2.2 Ngắn mạch tại N’2 81 IV 3.1.2.3 Ngắn mạch tại N’3 81 IV 3.2 Bảo Vệ Quá Dòng Có Thời Gian (51) 82 IV.3.2.1 Phía 110kv 82 IV 3.2.2 Phía 22kv 83 IV 3.2.3 Phias 10kv 84 IV 3 .3 Bảo Vệ Dòng Thứ Tự Không Có Thời Gian (51N) 84 IV.3.1 Phía 110kv qua BI1 85 IV 3.2 Phía 22kv qua BI2 85 IV 3.2 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không ( 87N) 85 CHƢƠNG V: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ RƠ LE SỬ DỤNG 87 V.1 Rơ le Bảo Vệ Máy Biến Áp 7UT613 87 V 1.1 Giới Thiệu Tổng Quan Về Rơ le 7UT613 87 V.1.1.1 Đặc điểm của rơ le 7UT613 87 V.1.1.2 Giới thiệu các chức năng bảo vệ đƣợc tích hợp trong role 7UT613 87 V.1.1.3 Khả năng truyền thông,kết nối của rơ le 7UT613 88 [...]... SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 2 I.2.2 Thông số máy biến áp Công suất định mức : Sdd = 63 MVA Cấp điện áp : 121/23/11 KV Điện áp ngắn mạch : UK% C-T = 10% UK% C-H = 21% UK% T_H = 11% SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 3 CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ II.1 Mục đích tính toán ngắn mạch Việc tính toán ngắn... Scb 11.63   0,3 100 SdmB 100.23 SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 5 II.3 Tính toán ngắn mạch ở chế độcông suất ngắn mạch hệ thống cực đại Việc tính toán ngắn mạch trong chế độ công suất ngắn mạch của hệ thống cực đại SNmax cho phép xác định dòng điện ngắn mạch cực đại đi qua các vị trí đặt bảo vệ (các BI) Việc tính toán đƣợc tiến hành trong hai trƣờng hợp... trị tƣơng tự II.3.1 Công suất ngắn mạch hệ thống cực đại – Một MBA làm việc độc lập Các điểm ngắn mạch tính toán BI4 BI1 110KV N’1 HTD MBA1 22KV MC1 MC2 N1 N’2 BI2 N2 N3 MC6 BI3 10KV N’3 : Hình II - 1: Các điểm ngắn mạch tính toán trong chế độ 1MBA làm việc độc lập – Công suất ngắn mạch hệ thống cực đại SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 6 II.3.1.1 Ngắn mạch... có dòng ngắn mạch đi qua các BI còn lại SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 2 Điểm ngắn mạch N 3' 17 Dòng qua BI1 I BI 1  1,689 Không có dòng ngắn mạch đi qua các BI còn lại SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 18 Bảng II _ 1: Kết quả tính toán ngắn mạch khi 1MBA vận hành độc lập, SNmax Phía ngắn mạch Điểm Dạng ngắn...  3, 413 SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 14 Dòng qua BI4: I BI 4  ITT  2,037 Không có dòng ngắn mạch đia qua các BI còn lại II.3.1.2.3 Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1) Điện kháng phụ:  X 1,1  X 2 X 0 0, 292.0,149   0, 099 X 2   X 0  0, 292  0,149  X 1,1 0, 099 X 1 0, 292 BI 2 N '2 N2 Hình II - : 16 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch N(1,1)... mạch qua các biến dòng còn lại II.3.1.1.3 Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) Điện kháng phụ:  X 1,1  X 2 X 0 0, 018.0, 022   0, 009 X 2   X 0  0, 018  0, 022 SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 9  X 1,1 0, 009 X 1 0, 018 BI1 N1 N1' Hình II - 8: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch N(1,1) phía 110kV – 1MBA vận hành độc lập, SNmax Các thành phần... Không có dòng ngắn mạch đi qua các bảo vệ II.3.2.1.2 Ngắn mạch một pha N(1) Điện kháng phụ:  X 1  X 2   X 0   0,018  0,022  0,04 X 1 0, 018  X 1 0, 04 BI 1 N1 N '1 Hình II - 25: Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch N(1) phía 110kV – 1MBA vận hành độc lập, SNmax SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 21 Các thành phần dòng tại chỗ ngắn mạch: 1 1   17,... N '1 N1 Hình II - 5: Sơ đồ rút gọn thứ tự thuận, nghịch, không ngắn mạch phía 110kV – Chế độ 1MBA vận hành độc lập, SNmax SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 7 Biến đổi về sơ đồ về dạng đơn giản: X1  X 2   X1max HT  0, 018 X 0    X H  X C  / / X 0 max HT  (0, 274  0,3) / /0, 023  0, 022 II.3.1.1.1 Ngắn mạch 3 pha N(3) Dòng điện tại chỗ ngắn mạch... 1.5814 KA 3.23 GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe I cb3  Scb 3.U cb3  4 63  3.3066KA 3.11 II.2.2 Các Thông số của các phần tử II.2.2.1 Hệ thống điện Hệ Thống 1 : X 1max HT  Scb 63   0, 033 S N max 1900 X 0max HT  1, 25 X1max HT  1, 25.0.033  0,041 X 1min HT  Scb 63   0, 038 S N min 1650 X 0min HT  1, 25 X1min HT  1, 25.0,0382  0,048 Hệ Thống 2: X 2max HT  Scb 63 ... 3 10 KV SVTH: Đoàn Thị Hải Yến 1,698 2,541 3,425 3,413 2,558 0 0 0 GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 19 II.3.2 Hai MBA vận hành song song ở chế độ cực đại N1 N1' B1 110kV BI1 22kV N2' N2 BI 2 BI3 BI4 HTĐ B2 Hình II - 20: sơ đồ hai MBA làm việc song song với các điểm ngắn mạch sẽ tính toán II.3.2.1 Ngắn mạch phía 110 KV X 1max HT 0.018 BI 1 N '1 N1 Hình II - 21: Sơ đồ thay thế thứ . cực tiểu : S 1Nmin = 1300MVA Điện kháng thứ tự không của hệ thống : X oHT = 1,3 X HT Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 2 SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ I.2.2 Thông số máy. ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ==========***========= NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên: Đoàn Thị Hải Yến Lớp: Đ4H3 Hệ. 63 MVA Cấp điện áp : 121/23/11 KV Điện áp ngắn mạch : U K% C-T = 10% U K% C-H = 21% U K% T_H = 11% Đồ án tốt nghiệp Bảo Vệ RơLe 3 SVTH: Đoàn Thị Hải Yến GVHD: T.S Vũ Thị Anh Thơ