Đồ án tốt nghiệp ngành hệ thống điện lê anh tuấn

GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn 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 Những hư hỏng và chế độ không bình thường trong hệ thống điện gây hậu quả tai hại đối với kinh tế và xã hội. 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 quan trọng của kỹ sư ngành hệ thống điện. Vì lý do đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp :“Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220 kV ”. 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 loại rơle sử dụng. Chương 6 : Chỉnh định kiểm tra sự làm việc của bảo vệ. Trong thời gian qua, nhờ sự hướng dẫn tận tình của cô giáo TH.s Nguyễn Thị Thanh Loan, 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 Lê Anh Tuấn GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn LỜI CẢM ƠN (Mẫu) NHẬN XÉT (Của giảng viên hƣớng dẫn) (Bold, size14, xếp sau trang nhận xét của cơ quan thực tập) size 13 ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………… GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn NHẬN XÉT (Của giảng viên hƣớng dẫn) ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………… GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………… GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP ĐƢỜNG DÂY 1 CHƢƠNG 1.MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ-THÔNG SÔ CHÍNH 1 1.1 Mô tả đối tƣợng 1 1.2. Thông số chính 2 CHƢƠNG 2.TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 3 2.1 Mục đích tính ngắn mạch 3 2.2 Chọn các đại lƣợng cơ bản 3 2.3 Các sơ đồ tính toán 7 CHƢƠNG 3.CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN CHO TRẠM 62 3.1 Máy cắt điện. 62 3.2 Máy biến dòng điện. 63 3.3 Máy biến điện áp 63 CHƢƠNG 4.LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ, CHỌN LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 64 4.1. Hƣ hỏng và chế độ làm việc không bình thƣờng của máy biến áp 64 4.2. Các yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ 65 4.3. Các loại bảo vệ cần đặt cho máy biến áp 3 cuộn dây: 66 4.4. Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ cho trạm biến áp 72 CHƢƠNG 5.GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 73 5.1. Role bảo vệ so lệch 7UT612 73 5.2. Hợp bộ bảo vệ quá dòng 7SJ621 87 CHƢƠNG 6.CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE 96 6.1. Thông số của đối tƣợng bảo vệ 96 6.2. Tính toán thông số của bảo vệ 96 6.3. Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ. 101 GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn PHẦN 2: GIỚI THIỆU VỀ RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH DÕNG ĐIỆN KBCH 109 A. GIỚI THIỆU CHUNG : 109 B. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ SO LỆCH TRONG KBCH : 111 C. GIAO DIỆN và CÀI ĐẶT BẰNG TAY : 112 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………109 GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH PHẦN I: BÁNG 2.1: Tổng kết tính toán ngắn mạch cho sơ đồ 1 BÁNG 2.2: Tổng kết tính toán ngắn mạch cho sơ đồ 2 BÁNG 2.3: Tổng kết tính toán ngắn mạch cho sơ đồ 3 BÁNG 2.4: Tổng kết tính toán ngắn mạch cho sơ đồ 4 BÁNG 2.5: Tổng kết các dòng ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất qua các BI BÁNG 3.1: Thông số tính toán lựa chọn thiết bị BÁNG 3.2: Thông số máy cắt BÁNG 3.3: Thông số máy biến dòng điện BÁNG 3.4: Thông số máy biến điện áp BÁNG 4.1: Những hƣ hỏng và loại bảo vệ thƣờng dung BÁNG 5.1: Các thông số trạng thái và chức năng bảo vệ theo các địa chỉ BÁNG 5.2: Các thông số và chức năng bảo vệ cài đặt trong rơle BÁNG 6.1: Thông số của MBA 3 cuộn dây 220/110/35kV BÁNG 6.2: Kết quả kiểm tra hệ số an toàn của bảo vệ hãm. BÁNG 6.3: Kết quả kiểm tra hệ số độ nhạy của bảo vệ. HÌNH 1.1: Sơ đồ nguyên lí của trạm biến áp HÌNH 2.1: Các điểm cần tính ngắn mạch của trạm HÌNH 2.2: Vị trí các điểm ngắn mạch, các dòng ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất qua các BI trong sơ đồ 1. HÌNH 2.3: Vị trí các điểm ngắn mạch, các dòng ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất qua các BI trong sơ đồ 2. HÌNH 2.4: Vị trí các điểm ngắn mạch, các dòng ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất qua các BI trong sơ đồ 3. HÌNH 2.5: Vị trí các điểm ngắn mạch, các dòng ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất qua các BI trong sơ đồ 4. HÌNH 4.1: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho MBA tự ngẫu HÌNH 4.2: Bảo vệ chống chạm đất hạn chế MBA tự ngẫu HÌNH 4.3: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và vị trí đặt Rơ le khí trên MBA HÌNH 4.4: Sơ đồ phƣơng thức bảo vệ cho trạm biến áp HÌNH 5.1: Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT613 HÌNH 5.2: Nguyên lí bảo vệ so lệch dòng điện trong rơle 7UT613 HÌNH 5.3: Đặc tính tác động của rơle 7UT613. GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn HÌNH 5.4: Nguyên tắc hãm của chức năng bảo vệ so lệch trong 7UT613 HÌNH 5.5: Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT613 HÌNH 5.6: Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế HÌNH 5.7: Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ621 HÌNH 5.8: Đặc tính thời gian tác động của 7SJ621 HÌNH 6.1: Đặc tính tác động của bảo vệ so lệch có hãm HÌNH 6.2: Đặc tính an toàn hãm khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ HÌNH 6.3: Đặc tính độ nhạy khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ PHẦN II: HÌNH 1 : Đặc tính phân cực rơle so lệch KBCH HÌNH 2 : Mặt trƣớc rơle so lệch KBCH HÌNH 3: Trình tự truy cập hệ thống Menu của role GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT HTĐ: Hệ thống điện MBA: Máy Biến Áp BI: Máy biến điện áp MC: Máy cắt | 1 GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn PHẦN 1: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP ĐƢỜNG DÂY CHƢƠNG 1 MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ-THÔNG SÔ CHÍNH 1.1 MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG Đối tƣợng bảo vệ là trạm biến áp 220/110/35 kV có 2 máy biến áp (MBA) 3 cuộn dây B1 và B2 đƣợc mắc song song với nhau. Hai MBA này đƣợc cung cấp từ 2 nguồn của 2 hệ thống điện (HTĐ). HTĐ cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua 2 đƣờng dây D1 và D2. Phía trung và hạ áp của trạm có điện áp 110kV và 35kV để đƣa đến các phụ tải. 220kV HTĐ1 HTĐ2 D1 D2 110kV 35kV B1 B2 Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lí của trạm biến áp. [...]... SVTH: Lê Anh Tuấn |7 2.3 CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN Tính toán dòng điện ngắn mạch đƣợc thực hiện trong chế độ cực đại và chế độ cực tiểu bao gồm 4 sơ đồ: Sơ đồ 1: Hệ thống ở chế độ cực đại và trạm vận hành 1 MBA độc lập (SNmax, 1 MBA) Sơ đồ 2: Hệ thống ở chế độ cực đại và trạm vận hành 2 MBA song song (SNmax, 2 MBA) Sơ đồ 3: Hệ thống ở chế độ cực tiểu và trạm vận hành 1 MBA độc lập (SNmin, 1 MBA) Sơ đồ 4: Hệ thống. ..  100  0, 057 1750 SVTH: Lê Anh Tuấn |4 Điện kháng thứ tự không: X 0 H 1max  1, 4 X 1H 1max  1, 4.0, 055  0, 077 X 0 H 2max  1, 2 X 1H 2max  1, 2.0, 057  0, 068 b Ở chế độ cực tiểu (SN = SNmin) Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch: X 1H 1min  X 2 H 1min  Scb 100   0, 061 S N min 1620 Scb X 1H 2min  X 2 H 2min  S N 2min  100  0, 081 1225 Điện kháng thứ tự không: X 0 H 1min... đó dòng điện cơ bản tƣơng ứng với các cấp điện áp: I cb1  Scb 100   0, 262kA 3.U cb1 3.220 I cb 2  Scb 100   0,524kA 3.U cb 2 3.110 I cb 3  Scb 100   1, 649kA 3.U cb 3 3.35 2.2.1 Tính toán thông số các phần tử: 1 Hệ thống điện a Ở chế độ cực đại (SN = SNmax) Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch: X 1H 1max  X 2 H 1max  X 1H 2max  X 2 H 2max  GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan... hành 2 MBA song song (SNmin, 2 MBA) Ở sơ đồ 1 và sơ đồ 2 ta tính các dạng ngắn mạch: N(3), N(1,1), N(1) Ở sơ đồ 3 và sơ đồ 4 ta tính các dạng ngắn mạch: N(2), N(1,1), N(1) Đối với sơ đồ 3 và sơ đồ 4, hệ thống ở chế độ cực tiểu, để tính toán dòng ngắn mạch nhỏ nhất ta giả thiết HTD1 và đƣờng dây D2 đang sửa chữa (vì XH1 < XH2; XD2 < XD1) Điểm ngắn mạch tính toán: - Phía 220kV: N1 và N1’ - Phía 110kV:... N(1): Điện kháng phụ: (1) X   X 2  X 0  0,327  0,109  0, 436 Các thành phần dòng điện và điện áp: GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn | 16 I1  I 2   I 0   E 1   1,308 (1) X 1  X  0,327  0, 426 U 0 N   I1 X 0  1,308.0,109  0,143 Phân bố dòng thứ tự không: Dòng thứ tự không chạy qua cuộn trung về điểm ngắn mạch: I0T = I0∑ = 1,308 Dòng thứ tự không từ hệ thống. .. cần tính các điểm N1”, N2” và N3” 2.3.1 Sơ đồ 1(SNmax, 1 MBA): 1 Ngắn mạch phía 220kV (N1 và N1’) Sơ đồ thay thế: Sơ đồ rút gọn: Thứ tự thuận: X1H1max X1D1 0,055 0,071 X1∑ 0,058 X1H2max X1D2 0,057 0,052 GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn |8 Sơ đồ rút gọn: Thứ tự nghịch: X1H1max X1D1 0,055 0,071 X2∑ 0,058 X1H2max X1D2 0,057 0,052 Thứ tự không: Sơ đồ rút gọn: X0H1max X0D1 XC X0∑ 0,077 0,143... các BI khác bằng không Từ kết quả tính toán ta có bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 1: GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn | 19 Bảng 2.1: Tổng kết tính toán ngắn mạch cho sơ đồ 1 Phía NM Điểm NM N1 220kV N1’ N2 110kV N2’ 35kV N3 N3’ Dạng 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) GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan BI1 0 0,225 0,248 4,484 4,196 3,765... Ngắn mạch 3 pha N(3): Dòng ngắn mạch từ hệ thống đến điểm ngắn mạch : GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn |9 (3) I N  I1  E 1   17, 088 X  0, 058 Phân bố dòng qua các BI: - Điểm N1: không có dòng qua các BI - Điểm N1’: Dòng qua BI1: IBI1 = I1∑.Icb1 = 17,088.0,262 = 4,484kA Dòng qua các BI khác bằng không b Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1): Điện kháng phụ: X  X 2 X 0 0, 058.0, 079... Dòng qua BI4: IBI4 = 3.I0B = 3.0,858.Icb1 = 3.0,858.0,262 = 0,676kA Dòng qua các BI khác bằng không c Ngắn mạch 1 pha chạm đất N(1): Điện kháng phụ: X   X 2  X 0  0, 058  0, 079  0,137 Các thành phần dòng điện và điện áp: GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn | 11 I1  I 2   I 0   E 1   5, 099 X 1  X  0, 058  0,137 (1) U0 N  I1 X 0  5,099.0,079  0,403 Phân bố dòng... qua các BI trong sơ đồ 1 GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn | 21 2.3.2 Sơ đồ 2(SNmax, 2 MBA): 1 Ngắn mạch phía 220kV (N1 và N1’) Sơ đồ thay thế: Sơ đồ rút gọn: Thứ tự thuận: X1H1max X1D1 0,055 0,071 X1∑ 0,058 X1H2max X1D2 0,057 0,052 Sơ đồ rút gọn: Thứ tự nghịch: X1H1max X1D1 0,055 0,071 X2∑ 0,058 X1H2max X1D2 0,057 0,052 Sơ đồ rút gọn: Thứ tự không: X0H1max X0D1 XC 0,077 0,143 0,268 X0∑ . Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn 1.2. THÔNG SỐ CHÍNH 1.2.1. Hệ thống điện: HTĐ 1: - S N1max = 1800MVA - S N1min = 0,9S N1max - X 0H1 = 1,4X 1H1 HTĐ 2: - S N2max = 1750MVA -. được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo. Sinh viên Lê Anh Tuấn GVHD: ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan SVTH: Lê Anh Tuấn LỜI CẢM ƠN (Mẫu) NHẬN XÉT (Của giảng. 0,7S N1max - X 0H1 = 1,2X 1H1 1.2.2. Đường dây: - D1: L = 85km; AC-150; X 0D1 = 2X 1D1 - D2: L = 60km; AC-240; X 0D1 = 2X 1D1 1.2.3. Máy biến áp: - S dđ = 2 x 40MVA - 10,5% %