Một số vấn đề về bảo vệ rowle cho máy biến áp điện lực sử dụng rơle д 3t 11 để bảo vệ cho máy biến áp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THỊ THU HIỀN MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC SỬ DỤNG RƠLE Д 3T-11 ĐỂ BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN – 2014 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ THU HIỀN TÊN ĐỀ TÀI: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ SỬ DỤNG RƠLE Д 3T-11 ĐỂ BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP Chuyên Ngành : Kỹ Thuật Điện Mã số : 60520202 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : TS. NGUYỄN QUÂN NHU Ngày giao đề tài : Ngày hoàn thành : NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC NGUYỄN QUÂN NHU XÁC NHẬN KHOA ĐIỆN HỌC VIÊN NGUYỄN THỊ THU HIỀN PHÕNG SAU ĐẠI HỌC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tổng hợp và nghiên cứu. Trong luận văn có sử dụng các tài liệu tham khảo nhƣ đã nêu trong phần tài liệu tham khảo. Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu Hiền i Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC MỤC LỤC i DANG MỤC CÁC BẢNG iv DANG MỤC CÁC HÌNH VẼ iv MỞ ĐẦU 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 4 1.1 CÁC LOẠI BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 4 1.1.1.Các dạng sự cố và các loại bảo vệ. 4 1.1.2 Các chế độ làm việc không bình thƣờng đối với máy biến áp và các loại bảo vệ. 4 1.2. BẢO VỆ SO LỆCH DỌC CHO MÁY BIẾN ÁP (87T) 6 1.2.1. Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch. 6 1.2.2. Một số nguyên nhân gây ra dòng điện không cân bằng trong bảo vệ so lệch, các biện pháp khắc phục, xác định dòng khởi động của bảo vệ. 7 1.2.3. Bảo vệ so lệch có rơle dòng mắc qua máy biến dòng bão hoà nhanh. 16 1.2.4. Chọn các tham số của bảo vệ dùng biến dòng bão hoà nhanh. 17 CHƢƠNG 2 26 NGHIÊN CỨU CHỨC NĂNG CỦA Д3T – 11 ĐỂ BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP 26 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG 26 2.1.1. Cấu tạo của rơ le Д3T – 11 26 2.1.2. Tính năng và phạm vi điều chỉnh của rơ le Д3T – 11 32 2.2. ỨNG DỤNG CỦA RƠ LE Д3T – 11 TRONG BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN 33 CHƢƠNG 3 39 ii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ TÍNH TOÁN BẢO VỆ SO LỆCH DÙNG MÁY BIẾN DÕNG BÃO HÕA TRUNG GIAN CÓ ĐẶC TÍNH HÃM (RƠLE LOẠI Д3T-11) 39 3.1. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN 39 3.1.1. Xác định dòng sơ cấp ở tất cả các phía của máy áp đƣợc bảo vệ tƣơng ứng với công suất định mức (công suất của cuộn khỏe nhất) 39 3.1.2 Chọn phía có tổ máy biến dòng nối với cuộn hãm của rơle. 39 3.1.3. Trong những trƣờng hợp khi nhìn vào sơ đồ nối máy biến áp 40 3.1.4. Xác định số vòng của cuộn dây làm việc đối với phía cơ bản 40 3.1.5. Xác định số vòng cần thiết của cuộn hãm 40 3.1.6. Xác định các dòng ngắn mạch sơ cấp, các dòng thứ cấp tƣơng ứng và hệ số độ nhậy k n 41 3.1.7. Xác định dòng sơ cấp tại chỗ ngắn mạch và các dòng sơ cấp tƣơng ứng trong các cuộn hãm làm việc I lvT ở các phía của máy dòng trong cuộn hãm I hT 41 3.1.8. Theo các giá trị của I lvT và I hT đã tính đƣợc trong mục 7. 41 3.1.9. Theo đặc tính khởi động tính toán của rơle 41 3.1.10. Xác định hệ số độ nhậy kn (hãm) trong những trƣờng hợp ngắn mạch 41 3.2. ĐÁNH GIÁ BẢO VỆ SO LỆCH. 42 CHƢƠNG 4 43 XÂY DỰNG BÀI THÍ NGHIỆM TỪ MÔ HÌNH SỬ DỤNG Д3T-11 BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP TẠI PHÕNG THÍ NGHIỆM TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN 43 4.1. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM BẢO VỆ SO LỆCH DỌC MÁY BIẾN ÁP SỬ DỤNG RƠ LE Д 3T-11 43 4.1.1.Sử dụng 3 rơ le so lệch có hãm Д 3T-11 43 4.1.2. Sử dụng bộ tạo nguồn dòng 3 pha 44 4.1.3. Sử dụng bộ tạo nguồn áp 3 pha 44 iii Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4.1.4. Rơ le thời gian 45 4.1.5. Sử dụng máy biến áp lực 3 pha 2 cuộn dây 6/0,4kV – 160kVA 46 4.1.6. Bảng thí nghiệm 47 4.2. CÔNG DỤNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM BẢO VỆ SO LỆCH DỌC MÁY BIẾN ÁP SỬ DỤNG RƠ LE Д 3T-11 48 4.2.1. Công dung 48 4.2.2. Điều kiện làm việc. 49 4.2.3. Yêu cầu về an toàn khi sử dụng bàn thí nghiệm: 49 4.3.BÀI THÍ NGHIỆM BẢO VỆ SO LỆCH DỌC MÁY BIẾN ÁP SỬ DỤNG RƠ LE Д 3T-11 51 4.3.1.Sơ đồ nguyên lý 51 4.3.2. Trình tự thí nghiệm. 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 iv S húa bi Trung tõm Hc liu - HTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANG MC CC BNG Bng 4.1 Bng thụng s thớ nghim 1 pha khi s c trong phm vi bo v 55 Bng 4.2 Bng thụng s thớ nghim 1 pha khi s c ngoi phm vi bo v 56 Bng 4.3 Bng thụng s thớ nghim 3 pha khi s c trong phm vi bo v 60 Bng 4.4 Bng thụng s thớ nghim 3 pha khi s c trong phm vi bo v 61 DANG MC CC HèNH V Hỡnh 1-1. Nguyờn lý tỏc ng ca bo v so lch dc cho mỏy bin ỏp 2 cun dõy (hoc 3 cun dõy). 6 Hỡnh 1- 2. S u mỏy bin dũng bự gúc lch pha 9 Hỡnh 1 - 3. Bo v so lch dựng bin dũng t ngu 11 Hỡnh 1-4. Nguyờn lý tỏc ng ca bo v so lch dựng mỏy bin dũng bóo ho nhanh 12 Hỡnh 2.1 : S nguyờn lý ca r le 3T 11 27 Hỡnh 2.2 : S v trớ cỏc cun dõy trờn mch t ca r le 3T 11 28 Hỡnh 2.3 : S nguyờn lý iu chnh s vũng dõy ca cỏc cun dõy 29 Hỡnh2. 4 : Hỡnh nh v r le 3T 11 30 Hỡnh 2.5: Quỏ trỡnh in t xy ra bờn trong r le 3T 11 31 Hỡnh 2.6: c tớnh khi ng ca rle loi 3T 11. 32 Hỡnh 2.7: Xỏc nh sc t ng lm vic khi ng ca r le theo c tớnh khi ng khi hóm ln nht 33 Hỡnh 2.8 : Mt s vớ d v s ni dõy ca mỏy bin ỏp tng ỏp 3 cun dõy hoc t ngu s dng r le so lch cú hóm 3T 11 35 Hỡnh 2.9 : S ni cun hóm ca rle 3T 11 vo mỏy bin ỏp gim ỏp 37 Hình 3.1: Sơ đồ tính toán (a) và các sơ đồ thay thế thứ tự thuận (ngịch) (b) và không (c). v Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.2: Dòng điện chạy qua máy biến áp khi ngắn mạch ngoài (tính trong hệ đơn vị tƣơng đối với điện cơ bản bằng dòng định mức của máy biến áp). Hình 3.3: Sơ đồ nối Rơle Д3T-11 để thực hiện bảo vệ so lệch máy biến áp Hình3. 4: Sự phân bố dòng điện khi ngắn mạch nhiều pha trong vùng bảo vệ. . Hình 3.5: Sự phân bố dòng điện trong các mạng thuận (nghịch) (a), không (b) và trong các cuộn dây của máy Hình 3.6: Tính độ nhậy của bảo vệ máy biến áp bằng rơle Д3T-11 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Định hƣớng của đề tài Ngày nay, hầu nhƣ hoạt động của con ngƣời trong mọi lĩnh vực đều không thể tách khỏi nguồn năng lƣợng điện, ở nƣớc ta điện năng hầu hết đƣợc sản xuất ở những nhà máy nhiệt điện, thủy điện có công suất lớn nhƣ: Thủy điện Hòa Bình, thủy điện Đa Nhim, thủy điện Trị An, nhiệt điện Phỳ Mỹ, nhiệt điện Phả Lại …vv. Các nhà máy thủy điện đƣợc xây dựng ở những vùng có vị trí địa lý thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy thủy điện, còn các nhà máy nhiệt điện đƣợc xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu. Vấn đề đặt ra là làm sao truyền tải đƣợc điện năng từ các nhà máy đến các hộ tiêu thụ một cách liên tục, an toàn và kinh tế nhất. Để đảm bảo sản lƣợng và chất lƣợng điện năng cần thiết, tăng cƣờng độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ thống cần phải sử dụng một cách rộng rãi có hiệu quả các thiết bị bảo vệ, thông tin đo lƣờng, điều chỉnh và điều khiển tự động trong hệ thống điện. Trong số các thiết bị này, rơle và các thiết bị bảo vệ bằng rơle đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc duy trì sự làm việc ổn định của bất kỳ Hệ thống điện nào. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện nói chung và hệ thống điện lực nói riêng, kỹ thuật bảo vệ rơle trong mấy mƣơi năm gần đây đã có những biến đổi và tiến bộ rất to lớn. Những thành tựu của kỹ thuật bảo vệ rơle hiện đại cho phép chế tạo những loại bảo vệ phức tạp với những đặc tính kỹ thuật khá hoàn hảo nhằm nâng cao độ nhạy của các bảo vệ và tránh không cho các bảo vệ làm việc nhầm lẫn khi có những đột biến của phụ tải, khi có những hƣ hỏng trong mạch điện hoặc khi có dao động điện. Mặt khác, nhằm hoàn thiện các phƣơng pháp dự phòng trong các hệ thống khi có hƣ hỏng trong các sơ đồ bảo vệ và sơ đồ điều khiển máy cắt điện cũng nhƣ khi bản thân máy cắt điện bị trục trặc… vv hiện nay ngƣời ta 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ đó chế tạo đƣợc các thiết bị bảo vệ rơle ngày càng gọn nhẹ, hoạt động chính xác, tốc động nhanh, độ an toàn và tin cậy rất cao. Tại Việt Nam hiện nay cũng đó có một số công trình nghiên cứu khoa học về chủ đề bảo vệ rơle cho máy biến áp. Tuy nhiên, phạm vi nghiên cứu chỉ hạn chế ở lý thuyết, chƣa áp dụng thực tiễn trên đối tƣợng bảo vệ cụ thể. Mặt khác, thiết bị rơle để bảo vệ cho máy biến áp có nhiều loại khác nhau, với những chức năng bảo vệ khác nhau. Chính vì vậy, để đáp ứng một phần yêu cầu này tôi quyết định nghiên cứu đề tài: “MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ SỬ DỤNG RƠLE Д 3T-11 ĐỂ BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP”. Mục tiêu của nghiên cứu Mục tiêu chung: Đề tài này, đặt mục tiêu chính là nghiên cứu lý thuyết về vấn đề sử dụng rơle bảo vệ cho máy biến áp, sử dụng các loại bảo vệ nhƣ bảo vệ dòng điện cắt nhanh, bảo vệ quá dòng điện cực đại, bảo vệ dòng điện cực đại có khóa điện áp cực tiểu, bảo vệ thứ tự không, bảo vệ quá tải, bảo vệ rơle hơi, và đặc biệt là dùng bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp. Nghiên cứu các chức năng của rơ le Д 3T-11 để bảo vệ cho máy biến áp. Tính toán bảo vệ so lệch có dùng máy biến dòng bão hoà trung gian có đặc tính hãm (rơle loại Д 3T-11), từ đó áp dụng trên mô hình bảo vệ cụ thể. Các mục tiêu cụ thể là: 1. Nghiên cứu lý thuyết về bảo vệ rơle cho máy biến áp. 2. Nghiên cứu các chức năng của rơle Д 3T-11 bảo vệ cho máy biến áp. 3. Thiết kế bảo vệ so lệch dọc máy biến áp dùng rơ le Д 3T-11 tại Trung tâm Thí nghiệm – Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp [...]... tác động của bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp 2 cuộn dây (hoặc 3 cuộn dây) Đầu tiên xét bảo vệ so lệch dọc bảo vệ cho máy biến áp 3 pha 2 dây quấn Theo nguyên lý tác động của bảo vệ này máy biến dòng đƣợc ở cả hai phía biến áp Phạm vi bảo vệ của bảo vệ nằm trong vùng giới hạn bởi các vị trí đặt các máy biến dòng ở 2 phía máy biến áp Tỉ số biến đổi của các máy biến dòng đƣợc chọn sao cho: I IT I IIT... trong máy biến áp bị cạn, dầu bị phân huỷ Vỡ sứ đầu vào và đầu ra máy biến áp Kinh nghiệm chỉ ra rằng ngắn mạch đầu ra và ngắn mạch giữa các vòng dây trong một cuộn dây là hay xảy ra hơn cả Các loại bảo vệ sự cố bên trong máy biến áp: a .Bảo vệ cắt nhanh b Bảo vệ so lệch c Bảo vệ chạm vỏ thùng máy biến áp d Bảo vệ rơle hơi 1.1.2 Các chế độ làm việc không bình thƣờng đối với máy biến áp và các loại bảo vệ. .. cực đại có khoá điện áp cực tiểu - Bảo vệ thứ tự nghịch, thứ tự không v.v - Bảo vệ quá tải Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 6 1.2 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC CHO MÁY BIẾN ÁP (87T) 1.2.1 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch Để bảo vệ máy biến áp khi xẩy ra ngắn mạch giữa các pha, ngắn mạch một pha và ngắn mạch một số vòng dây trong một pha ngƣời ta sử dụng bảo vệ so lệch (Hình 1... Tác giả Nguyễn Thị Thu Hiền Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4 CHƢƠNG 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 1.1 CÁC LOẠI BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 1.1.1.Các dạng sự cố và các loại bảo vệ Các dạng sự cố gồm có: Ngắn mạch giữa các pha bên trong thùng dầu máy biến áp và trên đầu ra các cuộn dây Ngắn mạch giữa các vòng dây trong một pha Chạm đất cuộn dây... sử dụng một số biện pháp: Bù góc lệch pha của dòng điện và bù sự không cân bằng dòng sơ và thứ cấp máy biến áp điện lực Bằng cách đấu các cuộn dây thứ cấp của tổ máy biến dòng đặt trên phía cuộn dây hình sao của máy biến áp theo hình tam giác, còn tổ máy biến dòng đặt ở phía cuộn dây tam giác của máy biến áp đấu hình sao Hình 1 - 2 vẽ sơ đồ véc tơ dòng điện trong sơ đồ bảo vệ ứng với khi máy biến áp. .. các tổ máy biến dòng đặt ở các phía cuộn dây hình sao của máy biến áp theo hình tam giác, còn các cuộn dây thứ cấp của tổ máy biến dòng đặt ở phía cuộn dây tam giác của máy biến áp đấu hình sao b Dòng không cân bằng do chọn tỉ số các máy biến dòng và tỉ số biến đổi của máy biến áp điện lực Hệ số biến dòng của máy biến dòng nBDI và nBDII đƣợc chọn sao cho dòng thứ cấp trong các nhánh của bảo vệ bằng... cho phép; đồng thời giá trị tính toán của dòng khởi động của bảo vệ lại óac định theo dòng không cân bằng khi ngắn mạch ngoài thì phải tính toán lại bảo vệ với rơle có đặc tính hãm loại 3T Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 26 CHƢƠNG 2 NGHIÊN CỨU CHỨC NĂNG CỦA 3T – 11 ĐỂ BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2.1.1 Cấu tạo của rơ le 3T – 11 - Rơ le 3T – 11 có một. .. (tàu điện, thiết bị nâng hạ ) vì vậy không cho bảo vệ tác động cắt máy biến áp trong trƣờng hợp này Bảo vệ quá tải cho máy biến áp cần phải tác động cắt máy cắt chỉ khi không thể cắt quá tải bằng tay Những trƣờng hợp còn lại bảo vệ quá tải cần tác động phản ứng theo dòng điện cho tín hiệu hoặc cắt tuỳ theo tính chất của từng trạm Các loại bảo vệ: - Bảo vệ dòng cực đại - Bảo vệ dòng cực đại có khoá điện. .. trong vùng bảo vệ của nó (điểm N2), dòng chảy qua rơle bằng tổng các dòng thứ cấp, dòng IIIT sẽ bằng không hoặc đảo chiều khi đó: IR = IIT + IIIT ≠ 0 (1 - 2 ) Nếu IR > IKđR thì rơle tác động đến cắt máy biến áp Để bảo vệ so lệch dọc bảo vệ cho máy biến áp 3 pha 3 dây quấn (cuộn dây thứ 3 vẽ nét đứt trên Hình 1 - 1), các máy biến dòng đƣợc đặt ở cả ba phía của máy biến áp, phạm vi bảo vệ của bảo vệ nằm... qua máy biến áp khi ngắn mạch ba pha trực tiếp ngoài vùng bảo vệ + I’’Kcb - Thành phần dòng không cân bằng do việc điều chỉnh điện áp của máy biến áp đƣợc bảo vệ gây nên I’’Kcbtt = ( Uđc1 + Uđc2) I’NMngmax (1 - 15) Trong đó: Uđc1 và Uđc2 - Sai số tƣơng đối do việc điều chỉnh điện áp ở các phía của máy biến áp đƣợc bảo vệ khi các phía này đều có đầu phân áp (trƣờng hợp này thƣờng gặp ỏ các máy biến áp . THỊ THU HIỀN TÊN ĐỀ TÀI: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ SỬ DỤNG RƠLE Д 3T-11 ĐỂ BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP Chuyên Ngành : Kỹ Thuật Điện Mã số : 60520202 Ngƣời. bảo vệ khác nhau. Chính vì vậy, để áp ứng một phần yêu cầu này tôi quyết định nghiên cứu đề tài: “MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC VÀ SỬ DỤNG RƠLE Д 3T-11 ĐỂ BẢO VỆ CHO. 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ CHƢƠNG 1 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 1.1 CÁC LOẠI BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP ĐIỆN LỰC 1.1.1.Các