Đồ án tốt nghiệp rơ le bảo vệ

Chơng Giới thiệu chung công ty than mạo khê 1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm địa chất khí hậu công ty 1.1.1. Vị trí địa lý Công ty than Mạo Khê có trụ sở nằm địa bàn thị trấn Mạo Khê, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh thuộc Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam, có toạ độ nh sau: 106 33 45 ữ 106 30 27 kinh độ Đông; 21 02 33 ữ 21 06 15 vĩ độ Bắc. Công ty than Mạo Khê có địa hình chạy dài theo hớng Đông -Tây. Từ Văn Lôi đến Tràng Bạch đợc chia làm hai cánh Bắc Nam, phía Nam địa hình thấp, phía Bắc cao đồi núi tạo thành nhiều rãnh khe suối. Chiều dài khu mỏ km rộng 5km, phía đông giáp xã Hồng Thái, phía tây giáp xã Kim Sen, phía Nam giáp thị trấn Mạo Khê, phía Bắc giáp xã tràng Lơng huyện Đông Triều. 1.1.2. Địa chất thuỷ văn Trong khu mỏ có hai suối lớn suối Văn Lôi suối Bình Minh, có hai hồ chứa n ớc lớn hồ Tràng Bạch hồ Yên Thọ, có sông Tràng Lơng. Do đặc thù mỏ khu vực thực vật nên thoát nớc nhanh ngấm xuống lòng đất. Nguồn nớc chủ yếu dự trữ tầng đá than khu vực khai thác phụ thuộc vào phân tầng khai thác. 1.1.3. Điều kiện khí hậu Nhiệt độ trung bình hàng năm khu mỏ từ 23 ữ27 C, cao từ 33 Cữ37 C, thấp 12 C. Mùa ma kéo dài từ tháng đến tháng 10. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng năm sau. Lợng ma trung bình hàng năm 1765mm, số ngày ma trung bình hàng năm 110 ngày, lớn 124 ngày, 79 ngày. Khu mỏ gần biển nên chịu ảnh hởng đáng kể, mùa ma gió bão đến cấp 11 ữ 12, hớng gió thay đổi theo mùa, mùa đông mùa xuân có gió mùa đông bắc, mùa thu mùa hè có gió đông gió đông nam, độ ẩm trung bình 68%, lớn 98%, nhỏ 25%. SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49 Công ty than Mạo khê nằm địa bàn có nhiều tuyến giao thông quan trọng qua nh quốc lộ 18A, tuyến đờng sắt quốc gia, tuyến đờng thuỷ Hạ Long- Hà Nội. Cách Uông Bí, Phả Lại tơng ứng 19 km 40 km, phía Tây cách Hà Nội 105 km , phía đông cách thành phố Hạ Long 60 km. Đây điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển, tiêu thụ than nh nhập trang thiết bị, vật t phục vụ sản xuất công ty. 1.2. Tình hình khai thác, vận tải, thông gió thoát nớc 1.2.1. Tình hình khai thác Từ năm 1889 thực dân Pháp tiến hành khai thác vỉa than có giá trị hai cánh, cánh phía Tây cánh phía Bắc. Sau giải phóng năm 1954 mỏ than Mạo Khê khôi phục vào khai thác. Năm 1992 mỏ Mạo Khê mở hệ thống giếng nghiêng đa vào khai thác từ mức (+30) xuống mức (-25) vỉa cánh Bắc tuyến IV với 09 lò chợ khai thác. Để có diện khai thác sản xuất lâu dài liên tục mỏ than Mạo Khê mở rộng khu khai thác phía Đông Tây mức (-80), khai thác cánh Bắc cánh Nam. Công ty than Mạo Khê áp dụng hệ thống khai thác nh: - Hệ thống khai thác tầng lò chợ liền gơng. - Hệ thống khai thác buồng lu than. - Hệ thống khai thác cột dài theo phơng khấu giật. - Hệ thống khai thác kiểu buồng thợng. 1.2.2. Công tác vận tải Than khai thác sau xúc thủ công vào máng trợt đổ xuống máng cào lên tàu điện ắc quy đổ vào bun ke qua vận chuyển băng tải đến nhà sàng để sơ tuyển. Công tác vận tải đợc thể nh hình 1.1. Than lò chợ Máy xúc điện Tàu điện ắc quy Nhà sàng Băng tải Tàu điện ắc quy bun ke Hình 1.1. Sơ đồ công tác vận tải. SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49 1.2.3. Công tác thông gió Thông gió công ty than Mạo Khê chủ yếu dùng phơng pháp thông gió hút, có hai quạt thông gió dùng để thông gió cho toàn mỏ là: -Trạm quạt mức + 124 gồm: 02 quạt BOK-1,5. -Trạm quạt mức +73 gồm: 02 quạt BOK-1,5. 1.2.4. Công tác thoát nớc Nớc mỏ đợc thoát hai cách: +Thoát nớc tự nhiên: - Nớc mức (+30) trở lên đợc thoát mơng, rãnh dọc theo đờng lò theo mức khai thác, sau chảy hệ thống mơng nhân tạo chảy suối. Công tác thoát nớc tự nhiên đợc thể nh hình 1.2. Nớc từ đờng lò tầng Theo mơng rãnh bên hông Chảy lò Theo mơng suối Hình 1.2. Sơ đồ thoát nớc tự nhiên phân tầng (+30). + Thoát nớc nhân tạo: Công ty than Mạo Khê có trạm bơm (3 hệ thống bơm) đặt vị trí khác sân ga đáy giếng phân tầng mức âm để thoát nớc mạch, nớc ngầm từ diện khai thác phân tầng khác nhau. Từ mức (-25) lên mức (+30) đặt trạm bơm gồm hệ thống bơm ly tâm mã hiệu LT-280/70, để thoát nớc cho mức (-25) lên mức (+30). Công tác thoát nớc nhân tạo mỏ đợc thể hình 1.3. Nớc đờng lò mức -25 Chảy hầm chứa sân ga -25 Qua hệ thống bơm -25 Chảy sông Đờng ống Kinh Thầy Hình 1.3. Sơ đồ thoát nớc nhân tạo phân tầng (-25). - Nớc từ mức (-80) bơm lên mặt mức (+17) qua hệ thống bơm đặt hầm bơm cạnh sân ga đáy giếng mức(-80) bao gồm bơm cao áp loại , điện áp định mức Uđm= 6kV. SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49 Ngoài có hệ thống bơm dự phòng hạ áp mã hiệu LT-280/70. Sơ đồ thoát nớc nh hình 1.4. Nước đường lò mức -80 Chảy suối thoát nước Chạy qua đư ờng lò Nước bơm lên mặt mức +17 Chạy hầm chứa nư ớc trung tâm Qua hệ thống bơm nước trung tâm Hình 1.4. Sơ đồ thoát nớc nhân tạo phân tầng (-80). 1.3. Tổ chức quản lý công ty than Mạo Khê Công ty than Mạo Khê áp dụng hình thức quản lý trực tuyến, chức tuyến dới chịu đạo trực tiếp từ tuyến trên. Đứng đầu Mỏ Mạo Khê giám đốc chịu trách nhiệm quản lý chung chịu trách nhiệm trớc tổng giám đốc công ty than việt Nam. Dới giám đốc đồng chí phó giám đốc đồng chí trởng phòng ban, ngời trực tiếp giúp giám đốc phụ trách mảng công tác quản lý, điều hành hoạt động đơn vị. Cơ cấu tổ chức quản lý hành đợc thể hình 1.5. Tổ chức quản lý phân xởng điện: Việc tổ chức quản lý điện mỏ đồng chí phó giám đốc điện, tr ởng phòng ban phân xởng. SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49 Cơ cấu tổ chức phân xởng điện đợc thể nh hình 1.6. Giám Đốc p. hc qtrị pgđ đời sống PGĐ Cơ điện ban thi đua p. cđ -sx giám đốc công Ty ty pgđ sản xuất TP KT Cơ điện p. kcs QĐ PX Cơ điệnp. vật tư Tổ sửa chữa Tổ vận hành pgđ kỹ thuật p. bvệ-qs-tt Hình 1.6. Sơ đồ cấu tổ chức điện. p. kiểm toán p. kt tc p. kế hoạch p. tc lđ pgđ điện pgđ đ tư & xd PX Cung cấp nước PX Điện PX Cơ khí PX Ô tô PX Xây dựng PX Bến PX sàng PX Vận tải PX Vận tải p. công trình PXđào lò đá số p.đ tư & xd PX đào lò đá 2,4 p. kt khai thác gđ tt ytế mk Đội TG CC p. an toàn p. t địa- đ chất SV: Bùi Xuân Điệp PX Chế biến than PX đào lò đá số PX Khai thác 12 p.kt điện PX Khai thác 3,4,5,6,7,8,9,10 Lớp: Điện khí hoá K49 tt ytế mk PX Khai thác Hình 1.5. Sơ đồ tổ chức quản lý hành công ty than Mạo Khê. Chơng Tình Hình Cung Cấp Điện Của công ty than Mạo Khê 2.1. Nguồn cung cấp điện mỏ Nguồn điện 35 kV cấp điện cho trạm biến áp 35/6 kV mỏ Mạo Khê đợc lấy từ nhà máy nhiệt điện Uông Bí, thông qua hai tuyến dây 374 376 độc lập với nhau, dùng dây nhôm lõi thép AC-95 với chiều dài 19km. Hai tuyến dây có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp điện liên tục cho mỏ vận hành độc lập, bình thờng nh sửa chữa hay có cố. Trờng hợp hai tuyến dây bị cố máy phát dự phòng đợc tự động đa vào làm việc cung cấp điện cho phụ tai loại mỏ. Ngoài có cố nhà máy nhiệt điện Uông Bí cấp ngợc lại từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại nhà máy nhiệt điện Uông Bí tạo thành mạch vòng khép kín. Hai tuyến dây 374 376 đợc vận hành song song cấp cho hệ thống 35kV qua máy cắt đờng dây không 374 MK 376 MK. Hệ thống 35kV bao gồm SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49 hai phân đoạn: Phân đoạn I-35kV phân đoạn II-35kV, hai phân đoạn có liên hệ với qua máy cắt phân đoạn, phía sau đợc nối với máy biến áp trạm. (sơ đồ hình 2-1): 2.2. Trạm biến áp 35/6kV mỏ 2.2.1. Máy biến áp Để cung cấp điện áp 6kV cho khu vực sản xuất dân dụng mỏ nh quan mỏ, công ty than Mạo Khê xây dựng trạm biến áp trung gian 35/6kV khu mặt phía Nam mỏ. Trong trạm đặt hai máy biến áp 35/6kV giống Trung Quốc sản xuất đợc đa vào vận hành từ cuối năm 1979, có mã hiệu SF 8000/35-TH. Thông số kỹ thuật máy biến áp đợc ghi bảng 2.1 Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật máy biến áp trạm. Mã hiệu SF1.8000/35-TH SV: Bùi Xuân Điệp Uđm, kV Sơ cấp Thứ cấp 35 ì 2,5% 6,3 7,5 69,2 24 Lớp: Điện khí hoá K49 SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49 Phía sơ cấp máy biến áp có đầu phân áp ( 2x2,5%), việc điều chỉnh đầu phân áp đợc tiến hành cầu dao mã hiệu DWJ thông qua truyền động tay, loại biến áp có hệ thống làm mát cỡng quạt. Hai máy biến áp số số đợc nối với phân đoạn I-35kV phân đoạn II-35kV hệ thống 35kV, hai máy biến áp số số cấp điện cho phụ tải thông qua phân đoạn I-6kV phân đoạn II-6kV. Phân đoạn I phân đoạn II hệ thống 6kV liên hệ với qua tủ máy cắt phân đoạn số 16. Máy biến áp số đợc nối với tuyến dây 374 máy biến áp làm việc thờng xuyên, máy biến áp số đợc nối với tuyến dây 376 máy dự phòng nguội. Toàn hệ thống máy biến áp, 35kV đợc đặt trời, phía Đông nhà trạm. 2.2.2. Các thiết bị đặt nhà trạm Nhà trạm rộng khoảng 350m2, trạm đợc bố trí phòng sau: - Buồng máy điện dung. - Văn phòng. - Kho dụng cụ. - Phòng điều khiển chính. - Buồng máy biến hạ. - Phòng phân phối điện 6kV: gồm 31 tủ dùng để phân phối cho khởi hành dùng để dự phòng. Mã hiệu tủ khởi hành GFC-3 phân đoạn I có 15 tủ, phân đoạn II có 16 tủ. Chức tủ cao áp 6kV đợc ghi bảng 2.2. 2.2.3. Hệ thống đo lờng nguồn điện chiều Cung cấp điện cho thiết bị điều khiển bảo vệ, trạm đặt hai tủ chỉnh lu silic mã hiệu GKA 100/220 để biến đổi điện áp xoay chiều 380 V thành điện áp chiều 220 V. Để chỉnh lu điện áp xoay chiều thành chiều trạm dùng ốt bán dẫn đấu thành mạch nắn kiểu cầu. Để cung cấp cho thiết bị đo lờng thiết bị bảo vệ, trạm sử dụng thiết bị sau: - Máy biến dòng: dùng để đo dòng điện khởi hành có đặc tính kỹ thuật cho bảng 2.3. SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49 Bảng 2.2: Tủ phân phối điện kV Số hiệu tủ Chức tủ cao áp Mã hiệu tủ Là tủ dự phòng 1,7,13,14,19,25,26,27,29 GFC-3 2,3,4,5,6,10,11,14,17,18,20,21,24,28 Là tủ khởi hành 6kV GFC-3 Là hai tủ tự dùng, bên đắt máy 8,22 biến áp tự dùng mã hiệu SJ-50 12,31 Là tủ đầu vào phân đoạn 6kV GFC-3 GFC-3 Là hai tủ đo lờng, tủ đặt máy 15,30 biến áp đo lờng mã hiệu JDJJ-6 GFC-3 chống sét van mã hiệu FZ-6 Là hai tủ bù cos có mã hiệu GR-1, 9, 23 16 tủ có tụ điện mã hiệu: YL3- GFC-3 6,3-35-TH Là tủ phân đoạn phân đoạn 6kV GFC-3 Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật máy biến dòng Mã hiệu I1đm , A I2đm , A Phụ tải thứ cấp, ( ) Cấp xác LFX-10/5 50 ữ 600 0,4 ữ 0,6 0,5 ữ - Máy biến áp đo lờng: trạm sử dụng máy biến áp đo lờng JDJJ-35, JDJJ-6 để cung cấp điện cho hệ thống đo lờng. - Các đồng hồ đo công suất tác dụng, công suất phản kháng, Ampe kế, Vôn kế lần lợt có kí hiệu: 1T1-VT, 1VT1-VT, 1D1-W, -300, đợc đặt bảng điều khiển mã hiệu PK1/180 BS- 1- 380/220. 2.2.4. Thông số kĩ thuật thiết bị trạm - Thiết bị phía 35 kV: Thông số kỹ thuật thiết bị điện phía cao áp 35 kV đợc cho bảng 2.4. Bảng 2.4. Thông số kỹ thuật máy cắt. SV: Bùi Xuân Điệp 10 Lớp: Điện khí hoá K49 Hình 6.3: Rơle so lệch 7UT512 cấu trúc phần cứng rơle. Hai phía sơ cấp thứ cấp có đặt máy biến dòng, dòng điện thứ cấp phía máy biến dòng không hoàn toàn nhau. Sự khác phụ thuộc vào: tỷ số biến dòng, tổ nối dây máy biến áp, bão hoà máy biến dòng, . Vì lý trên, để so sánh dòng thứ cấp máy biến dòng cần phối hợp thực chuyển đổi đại lợng đo lờng phía máy biến áp dạng để tiện so sánh chúng mặt trị số. Việc chuyển đổi đại lợng đợc thực theo ma trận sau: [Im] = k.[K].[In] đó: [Im] - ma trận dòng điện đợc biến đổi (Ia, Ib, Ic); [In] ma trận dòng điện pha (La, Lb, Lc); [K] ma trận hệ số tuỳ thuộc vào tổ đấu dây máy biến áp. Sau thực phối hợp chuyển đổi đại lợng đo lờng phía máy biến áp dạng, xử lý tiến hành so sánh chúng mặt trị số với quy ớc: I1, i1 dòng điện sơ cấp thứ cấp máy biến dòng phía cao áp máy biến áp; I2, i2- dòng điện sơ cấp thứ cấp máy biến dòng phía hạ áp máy biến áp. Dòng điện so lệch đợc tính: I sl = i1 + i2 Dòng điện hãm đợc tính: I m = i1 + i2 Đem so sánh Isl với Im xảy trờng hợp sau đây: -Khi xảy ngắn mạch máy biến áp làm việc bình thờng, dòng điện i1, i2 có độ lớn nhng ngợc chiều nên: I sl = i1 + i2 = I m = i1 + i2 = 2. i1 - Khi ngắn mạch bên vùng bảo vệ, máy biến áp cấp nguồn từ phía (i2 = 0) đó: I sl = i1 + i2 = i1 SV: Bùi Xuân Điệp 78 Lớp: Điện khí hoá K49 I m = i1 + i2 = i1 Thành phần tác động cắt (Isl) thành phần hãm (Im) dòng cố từ phía. Đờng đặc tính cố đờng đặc tính tác động rơle đợc xây dựng nh hình 6.4 I sl I dm Đặc tính cố 10 d Vùng tác động c b a Vùng khóa bảo vệ Vùng ổn định sóng hài bậc cao 2.,5 Im I dm 15 Hình 6.4. Đờng đặc tính tác động rơle so lệch 7UT512. Đoạn a: biểu thị giá trị dòng điện khởi động bảo vệ (Isl), với máy biến áp coi nh số, dòng điện phụ thuộc vào dòng từ hoá máy biến áp. Isl> = (0,05 ữ 0,2).Idm; chọn Isl = 0,3.Iđm Đoạn b: đoạn đặc tính kể đến sai số máy biến dòng, sai số thân rơle, sai số điều chỉnh điện áp máy biến áp. Đoạn b đợc xác định: Base point = 0, tg = 0,1 ữ 0,5, chọn tg = 0,25. Đoạn c: đoạn đặc tính có tính đến chức khoá bảo vệ xuất hiện tợng bão hoà không giống máy biến dòng. Đoạn c đợc xác định: Base point2 = 2,5, tg = 0,25 ữ 0,95, chọn tg = 0,5. SV: Bùi Xuân Điệp 79 Lớp: Điện khí hoá K49 Đoạn d: giá trị dòng điện khởi động nguỡng cao (Isl ) bảo vệ so lệch. Khi dòng điện so lệch (Isl) vợt giá trị so lệch ngỡng cao (Isl>>), lệnh tác động đợc triển khai mà không phụ thuộc vào dòng hãm (Im). I sl >> = ì I dm = I sl* ì I dm Un% Các dòng điện so lệch (Isl) dòng hãm (Im) đợc biểu diễn hệ trục tạo độ theo hệ tơng đối định mức. Nếu toạ độ tính đợc bảo vệ rơi vào vùng tác động rơle tác động cắt, ngợc lại toạ độ tính đợc rơi vào vùng khoá rơle không phát tín hiệu cắt. Khi xảy ngắn mạch vùng bảo vệ, thời điểm ban đầu dòng ngắn mạch lớn làm cho máy biến dòng bị bão hoà mạnh tạo dòng không cân qua thiết bị bảo vệ, đặc biệt mức độ bão hoà máy biến dòng khác dòng cân lớn, bảo vệ tác động nhầm, để loại trừ trờng hợp rơle 7UT512 có thêm chức hãm cộng thêm nh sơ đồ đặc tính làm việc. 6.6.3. ổn định thành phần sóng hai bậc cao Giá trị dòng điện so lệch không dòng điện cố máy biến áp, mà số thành phần dòng điện khác tạo nên nh: dòng điện xung kích từ hoá đóng máy biến áp không tải vào nguồn, tợng kích từ máy biến áp sinh thành phần sóng hài. 10,0 I f.dm Isl Idm Idm If.dm = 10 I dm I sl.max I dm Vùng tác động 2,0 0,5 Vùng khoá Idm = 0,2 0,1 0,2 SV: Bùi Xuân Điệp I2f Idm 0,1 Vùng tác động Isl 0,2 2,0 0,3 0,4 =4 Vùng khoá 0,5 Isl 0,2 Idm = 0,2 Idm 0,1 0,5 80 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Isl 0,6 Lớp: Điện khí hoá K49 Hình 6.5: a) đồ thị ổn định sóng hài bậc 2; b) đồ thị ổn định sóng hài bậc 5. Các nguyên nhân phân tích thành phần dòng điện chứa thành phần sóng hài bậc cao nh: - Khi phân tích dòng điện xung kích từ hóa phân tích thành phần sóng hài bậc 2, bậc 3, bậc . nhng thành phần sóng hài bậc hai lớn cả. Còn dòng điện ngắn mạch thành phần sóng hài bậc không có, nên đợc sử dụng cho mục đích ổn định bảo vệ chống lại tợng dòng xung kích từ hóa đóng máy biến áp không tải, thành phần sóng hài bậc hai lớn giá trị đặt bảo vệ bị khoá. Còn xuất kích từ máy biến áp, thành phần sóng hài bậc chiếm phần lớn, thành phần sóng hài bậc đợc dùng cho mục đích ổn định. Bảo vệ bị khoá thành phần sóng hài bậc lớn giá trị đặt. Các đặc tính đợc vẽ hình 6.5. 6.7. Xây dựng đờng đặc tính kiểm tra làm việc so lệch dọc máy biến áp SF-8000 6.7.1. Xây dựng đờng đặc tính Dựa vào đờng đặc tính chức bảo vệ so lệch dọc rơle 7UT512 ta xây dựng đờng đặc tính cụ thể cho máy biến áp SF-8000. Hệ trục toạ độ sử dụng hệ tơng đối định mức, tức so sánh dòng điện hãm với dòng so lệch sở dòng định mức phía 35 kV, có hệ toạ độ I *sl I*m. Kết tính toán dòng định mức phía máy biến áp dòng thứ cấp nhánh bảo vệ đợc thống kê bảng 5.3. Việc tính toán xây dựng đờng đặc tính bảo vệ phía cao áp (phía không bản). Để xác định đợc đờng đặc tính bảo vệ so lệch ta cần xác định toạ độ điểm M, N, P đờng đặc tính cắt: - Điểm M(I*mM; I*slM): Thông số kỹ thuật rơle: Isl = (0,05 ữ 0,2)Iđm = I*slxIđm; Ta chọn Isl = 0,3xIđm, I*sl = 0,3. Từ ta có I m* = I sl* 0,3 = = 1,2 ; tg1 0,25 Điểm M(1,2;0,3). SV: Bùi Xuân Điệp 81 Lớp: Điện khí hoá K49 - Điểm N(I*mN; I*slN): * I mN = tg ì Basepo int 0,5 ì 0,25 = = 5; tg tg 0,5 0,25 I*slN = tg 1xI*mN = 0,25x5 = 1,25; Vậy điểm M(5; 1,25). - Điểm P(I*mP; I*slP): * I slP = = 13,3 ; Un% I*mP = 2,5 + I*slP/ tg = 29,1; Vậy điểm P(29,1; 13,3). Nh nhánh a điểm có hoành độ kết thúc điểm có hoành độ 1,2; nhánh b điểm có hoành độ 1,2 kết thúc điểm có hoành độ 5; nhánh c điểm có hoành độ kết thúc điểm có hoành độ 29,1; nhánh d điểm có hoành độ 29,1. Từ giá trị xác định ta xây dựng đợc đờng đặc tính bảo vệ so lệch máy biến áp SF-8000 nh hình 6.6 SV: Bùi Xuân Điệp 82 Lớp: Điện khí hoá K49 I sl I dm P(29,1; 13,3) 13,3 d Đặc tính cố 8,4 B(8,4; 8,4) Vùng tác động c Vùng khóa bảo vệ 0,3 a M(1,2; 0,3) b A(16,81; 1,51) N(5; 1,25) 2,5 Vùng ổn định sóng hài bậc cao 16,81 Im I dm 29,1 Hình 6.6: Đặc tính tác động rơle so lệch 7UT512. 6.7.2. Kiểm tra làm việc bảo vệ so lệch Để kiểm tra làm việc độ nhạy rơle ta cần xác định toạ độ điểm làm việc tơng ứng với dòng so lệch (Isl) dòng hãm (Im) trờng hợp ngắn mạch vùng bảo vệ. - Xét trờng hợp có cố vùng bảo vệ: Theo nguyên lý bảo vệ so lệch xảy ngắn mạch ngoài, dòng qua rơle so lệch phải không, nghĩa bảo vệ không tác động. Tuy nhiên thực tế, xảy ngắn mạch ngoài, biến dòng bị bão hoà, rơle có dòng không cân chảy qua nên trị số dòng so lệch đợc tính là: Dòng so lệch: Isl = kat.Ikcb = 1,2x166,5 = 199,8 A SV: Bùi Xuân Điệp 83 Lớp: Điện khí hoá K49 đó: Ikcb = (kkck.kdn. + U% ).IN.ngmax = 166,5 A; INng.max = 1110A - dòng ngắn mạch lớn (đã quy đổi cao áp). Dòng so lệch tơng đối: I sl* = I sl 199,8 = = 1,51 I dm 132 Dòng hãm: I m = I + I = 2. I = ì 1110 = 2220 A hay I m* = Im 2220 = = 16,81 I dm 132 Điểm làm việc A(16,81; 1,51) hình 6.5, nằm vùng hãm cộng thêm hệ toạ độ đặc tính tác động rơle 7UT512. Bảo vệ không tác động trờng hợp này. Kiểm tra độ hãm bảo vệ: I m* 16,81 kh = * = = 3,04 > đạt yêu cầu. 5,52 I m.tt * Trong đó: I m.tt = I sl* + tg ì 2,5 1,51 + 0,5 ì 2,5 = = 5,52 tg 0,5 - Khi xảy ngắn mạch vùng bảo vệ: Isl = Im = I(3)n.max nên I sl* = I m* - Dòng điện so lệch tơng đối: ) I n(3. max 1,11 ì 10 I = = = 8,4 I dm 132 * sl Điểm làm việc B (8,4: 8,4) nằm đờng đặc tính cố vùng tác động rơle trờng hợp rơle tác động. Độ nhạy bảo vệ: I * sl 8,4 kn = * = = 3,05 > độ nhạy đảm bảo. I sl .tt 2,75 6.7.3. Tính toán bảo vệ tải theo nhiệt độ Vì máy biến áp đợc cung cấp từ phía nên bảo vệ tải cần lắp phía nguồn cung cấp. - Dòng khởi động rơle: SV: Bùi Xuân Điệp 84 Lớp: Điện khí hoá K49 I kd = k at k sd .I dmBA ì 132 = 1,05 ì = 4,08 A k I .k tv 60 ì 0,98 - Cấp cảnh báo nhiệt: cb = 90% cat - Thời gian cắt đợc xác định theo biểu thức: t = . ln I t k .I dm I . t .d k .I dm It .I dm k đó: t - thời gian cắt; - số thời gian, chọn = 20; It - dòng tải; Itd - dòng tải đặt; Idm - dòng điện định mức cuộn dây máy biến áp. Dựa vào đờng đặc tính bảo vệ tải lấy hệ số tải k qt = 1,3, tra đờng đặc tính ứng với ta xác định đợc t = 9s. Sau hình vẽ tổng quát hình thức bảo vệ máy biến áp SF-8000 sử dụng rơle kỹ thuật số. SV: Bùi Xuân Điệp 85 Lớp: Điện khí hoá K49 Thanh 35 kV 7SJ511 50 51 49 50BF 7UT512 87 49 50BF SF-8000 kVA 7SJ511 50 50BF Thanh kV Hình 6.7: Sơ đồ bố trí rơle 7SJ511 7UT512 cho máy biến áp cuộn dây. 6.7.4. Ci đặt cho rơle 7UT512 Việc cài đặt đợc tiến hành theo địa mà nhà cung cấp thiết bị cung cấp. Việc truy cập thông số đến địa dùng phím ấn phím DA, sau đánh dấu vào bàn phím địa cần thiết. Trớc vào thông số cho khối chức bắt buộc phải nhập khoá. Khi cần kết thúc trình cài đặt ấn phím F, sau ấn phím E. Các thông số cài đặt cho chức đợc tiến hành địa chức đó. * Vào thông số chỉnh định cho rơle a. Thông số máy biến áp: SV: Bùi Xuân Điệp 86 Lớp: Điện khí hoá K49 - Điện áp định mức phía cao áp: Vì Uđc = 5% 35kV nên: U dm = 2. U max .U (35 + 0,05).(35 0,05) = 2. =34,99 V U max + U (35 + 0,05) + (35 0,05) Vào thông số máy biến áp địa khối 11: 1100 mở khối liệu máy biến áp. - Nhập số liệu cuộn cao áp: 1101 công suất định mức cuộn cao áp: S = MVA. 1102 điện áp định mức cuộn cao áp: Uđm = 34,99kV nhập: 35kV bớc 0,1. 1103 dòng sơ cấp BI đặt phía cao áp: 300A. 1104 tổ đấu dây máy biến áp: Y/-11. - Nhập số liệu cuộn hạ áp: 1121 số hiệu tổ đấu dây cuộn hạ áp : d/11. 1122 điện áp định mức cuộn hạ áp: Uđm = 6kV. 1123 công suất định mức cuộn hạ áp: S = MVA. 1124 dòng sơ cấp BI đặt phía hạ áp: 1000A. 1125 điểm đấu BI đặt cuộn hạ áp. b. Cài đặt thông số bảo vệ so lệch. Vào thông số bảo vệ so lệch địa khối 16: 1600 mở khối liệu bảo vệ so lệch. 1601 bật chức bảo vệ so lệch: ON. 1603 ngỡng khởi động có hãm bảo vệ so lệch: I*sl = 0,3 bớc 0,01. 1604 giá trị khởi động ngỡng cao bảo vệ so lệch: Isl>>= 13,3xIđm bớc 0,1. 1605 điểm bắt đầu nhánh b: 0. 1606 độ dốc nhánh b: 0,25. 1607 điểm bắt đầu nhánh c: 2,5. 1608 độ dốc nhánh c: 0,5. 1610 bật chức hãm sóng hài bậc 2: ON. 1611 khoảng hãm sóng hài bậc 2: 15%. SV: Bùi Xuân Điệp 87 Lớp: Điện khí hoá K49 1613 bật chức hãm sóng hài bậc 5: ON. 1614 khoảng hãm sóng hài bậc 5: 40%. 1618 dòng hãm cộng thêm: 8. c. Cài đặt thông số bảo vệ tải máy biến áp. Vào thông số bảo vệ tải theo nhiệt địa khối 24: 2400 khối bảo vệ tải nhiệt độ theo áp. 2401 bật chức tải theo nhiệt độ: ON. 2402 hệ số tải: 1,3. 2403 số thời gian nhiệt: 20. 2404 cấp cảnh báo nhiệt: 90%. 2405 cấp cảnh báo dòng: 0,1. 2406 xác định kiểu đặc tính nhiệt: MAX . SV: Bùi Xuân Điệp 88 Lớp: Điện khí hoá K49 kết luận Sau thời gian làm việc khẩn trơng dựa số liệu thực tế hệ thống cung cấp điện Công ty than Mạo Khê, với giúp đỡ nhiệt tình PGS. TS Nguyễn Anh Nghĩa thầy cô giáo môn Điện Khí Hoá đến đồ án em hoàn thành. Qua đồ án em có số nhận xét: bố trí phụ tải điện Công ty hợp lý, tính toán chỉnh định bảo vệ rơle máy biến áp 35/6kV đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Do trình độ thân nhiều hạn chế kết bớc đầu trình thiết kế em, chắn nhiều thiếu sót. Vì em kính mong đợc giúp đỡ bảo thêm thầy cô giáo môn để đồ án em đợc hoàn thiện hơn. Hà nội, ngày 05 tháng 06 năm 2009 Sinh viên SV: Bùi Xuân Điệp 89 Lớp: Điện khí hoá K49 tài liệu tham khảo 1. PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa, Rơle bảo vệ hệ thống điện mỏ, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà nội 2006. 2. Chủ biên: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa, TS. Trần Bá Đề, Giáo trình điện khí hoá mỏ, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà nội 1997. 3. VS.GS. Trần Đình Long, Bảo vệ hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật. Hà nội2007. 5. PTS. Nguyễn Hồng Thái, Phần tử tự động hệ thống điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2000. 6. TS. Trần Bá Đề, Giáo trình trạm điện, Hà nội 2003 7. Chủ biên: Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê, Cung cấp điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà nội 1998. 8. TS. Nguyễn Hanh Tiến, Giáo trình máy điện, Trờng đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội. 9. Siemens, Inc. 7UT51 Instruction Manual. 10. TS. Nguyễn Hồng Thái, Ks. Vũ Văn Tẩm, Rơle số lý thuyết ứng dụng, NXB Giáo dục. SV: Bùi Xuân Điệp 90 Lớp: Điện khí hoá K49 Mục lục Chơng Giới thiệu chung công ty than mạo khê .1 1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm địa chất khí hậu công ty 1.1.1. Vị trí địa lý .1 1.1.2. Địa chất thuỷ văn .1 1.1.3. Điều kiện khí hậu 1.2. Tình hình khai thác, vận tải, thông gió thoát nớc .2 1.2.1. Tình hình khai thác 1.2.2. Công tác vận tải .2 1.2.3. Công tác thông gió .3 1.2.4. Công tác thoát nớc .3 1.3. Tổ chức quản lý công ty than Mạo Khê .4 Chơng Tình Hình Cung Cấp Điện Của công ty than Mạo Khê 2.1. Nguồn cung cấp điện mỏ .6 2.2. Trạm biến áp 35/6kV mỏ 2.2.1. Máy biến áp 2.2.2. Các thiết bị đặt nhà trạm .9 2.2.3. Hệ thống đo lờng nguồn điện chiều .9 2.2.4. Thông số kĩ thuật thiết bị trạm .10 2.2.5. Nguyên lý vận hành trạm biến áp 35/6kV .12 2.3. Hệ thống bảo vệ .13 2.3.1. Bảo vệ áp thiên nhiên .13 2.3.2. Bảo vệ rơle trạm .14 2.4. Mạng điện kV mỏ .16 2.5. Đồ thị phụ tải điện 18 Chơng 23 Lý thuyết chung bảo vệ rơle 23 3.1. Khái niệm chung bảo vệ rơle 23 3.2. Các yêu cầu bảo vệ rơle máy biến áp 23 3.2.1. Tính chọn lọc .23 3.2.2. Tác động nhanh .23 3.2.3. Độ tin cậy 24 3.2.4. Độ nhạy . 24 3.3. Các hình thức bảo vệ máy biến áp 25 3.3.1. Bảo vệ máy biến áp rơle khí 25 3.3.2. Bảo vệ tải 27 3.3.3. Bảo vệ khỏi ngắn mạch 28 3.3.4. Bảo vệ so lệch dọc .30 Chơng 37 SV: Bùi Xuân Điệp 91 Lớp: Điện khí hoá K49 Tính toán ngắn mạch 37 4.1. Khái niệm chung ngắn mạch 37 4.2. Các đại lợng dòng ngắn mạch .38 4.3. Tính ngắn mạch nguồn hệ thống điện quốc gia .39 4.3.1. Xác định điện kháng quy đổi theo hệ dơn vị tơng đối 39 4.3.2. Tính toán ngắn mạch trờng hợp hai máy T3, T4 máy 110/35/6kV làm việc, dự phòng 41 4.3.3. Tính toán ngắn mạch trờng hợp hai máy biến áp T3, T4 làm việc song song. 43 4.4. Tính ngắn mạch nguồn máy phát NMNĐ Uông Bí 45 4.4.1. Tính toán ngắn mạch trờng hợp máy biến áp 110/35/6kV làm việc độc lập, dự phòng 50 4.4.2. Tính toán ngắn mạch trờng hợp hai máy biến áp 110/35/6kV làm việc song song. .52 Chơng 54 tính toán chỉnh định bảo vệ rơle trạm biến áp 35/6kV 54 công ty than mạo khê .54 5.1. Bảo vệ tải máy biến áp SF 8000 .54 5.2. Bảo vệ cực đại máy biến áp SF 8000 .54 5.3. Bảo vệ so lệch dọc máy biến áp SF- 8000 55 5.3.1 Xác định dòng thứ cấp nhánh bảo vệ nh bảng 5.3 55 5.3.2. Kiểm tra khả dùng rơle bão hoà từ trung gian hãm PHT-565 .56 5.3.3. Xác định số vòng dây cuộn dây 56 5.4. Tính toán chỉnh định cho khởi hành .58 5.4.1. Tính toán chỉnh định bảo vệ cực đại khởi hành .58 5.4.2. Lý thuyết tính toán 60 Chơng 61 ứng dụng rơle số bảo vệ trạm biến áp 35/6kV .61 công ty than mạo khê .61 6.1. Khái niệm chung . 61 6.2. Đặc điểm rơle số .61 6.3. Chức rơle số 61 6.4. Nguyên lý làm việc rơle số 62 6.4.1. Nguyên lý làm việc rơle số 62 6.4.2. Ưu nhợc điểm rơle số .63 6.4.3. Tính toán chỉnh định rơle số .64 6.5. Giới thiệu rơle 7SJ511 .65 6.5.1. Đặc điểm .65 6.5.2. Các số liệu kỹ thuật .65 6.5.3. Thông số chức bảo vệ tích hợp rơle 7SJ511 66 6.5.4. Nguyên lý làm việc rơle số 7SJ511 .67 6.5.5. Chức bảo vệ chống qua tải 70 6.5.5. Kết tính toán chỉnh định bảo vệ tải ngắn mạch rơle 7SJ511 .72 6.6. Tính toán chỉnh định bảo vệ so lệch dọc sử dụng rơle số 7UT512 75 6.6.1. Giới thiệu rơle 7UT512 .75 SV: Bùi Xuân Điệp 92 Lớp: Điện khí hoá K49 6.6.2. Nguyên tắc làm việc rơle 7UT512 .77 6.6.3. ổn định thành phần sóng hai bậc cao .80 6.7. Xây dựng đờng đặc tính kiểm tra làm việc so lệch dọc máy biến áp SF-8000 81 6.7.1. Xây dựng đờng đặc tính .81 6.7.2. Kiểm tra làm việc bảo vệ so lệch 83 6.7.3. Tính toán bảo vệ tải theo nhiệt độ .84 6.7.4. Ci đặt cho rơle 7UT512 .86 kết luận . 89 tài liệu tham khảo 90 Mục lục . 91 SV: Bùi Xuân Điệp 93 Lớp: Điện khí hoá K49 [...]... 23 24 t Hình 2.4 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình SV: Bùi Xuân Điệp 22 Lớp: Điện khí hoá K49 Chơng 3 Lý thuyết chung về bảo vệ r le 3.1 Khái niệm chung về bảo vệ r le Bảo vệ r le là bảo vệ hệ thống điện và các thiết bị điện khỏi các h hỏng có thể xảy ra ở các chế độ làm việc không bình thờng, nhờ các thiết bị bảo vệ có tiếp điểm hoặc không có tiếp điểm Nhiệm vụ chính của bảo vệ r le là phát hiện chính... này hệ thống bảo vệ rơ le không tác động bảo vệ MBA Để bảo vệ MBA khỏi các sự cố nói trên trạm biiến áp đã dùng rơ le khí có sơ đồ nguyên lý nh hình 3.1 Nguyên lý làm việc của r le khí: ở chế độ bình thờng trong bình r le đầy dầu, các phao nổi lơ lửng trong dầu, tiếp điểm của r le ở trạng thái hở Khi bị sự cố nhẹ (nh quá tải), khí tập trung lên phía trên của bình r le đẩy phao số 1 xuống, r le gửi tín... MBA và làm gián đoạn việc cung cấp điện cho mỏ Để bảo vệ MBA tránh khỏi các sự cố và chế độ làm việc không bình thờng để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho mỏ Công ty than Mạo Khê đã trang bị các hình thức bảo vệ sau cho MBA: + Bảo vệ bằng r le khí + Bảo vệ quá tải và cực đại + Bảo vệ so lệch dọc + Bảo vệ chống chạm đất 3.3.1 Bảo vệ máy biến áp bằng r le khí Những h hỏng bên trong thùng dầu của máy biến... Để r le khí làm việc đợc dễ dàng ngời ta tạo một góc nghiêng nhất định của ống dầu so với mặt phẳng ngang Góc nghiêng khoảng từ 2 đến 50 đối với r le khí có một phao từ 3 đến 70 đối với r le có 2 phao Sơ đồ bảo vệ bằng r le khí đợc thể hiện cụ thể trên hình 3-2 Hình 3.1 Vị trí đặt r le khí ở máy biến áp Hình 3.2 Sơ đồ bảo vệ MBA bằng r le khí SV: Bùi Xuân Điệp 26 Lớp: Điện khí hoá K49 3.3.2 Bảo vệ. .. kV FZ-35 PBO-6 35 6 1000 1000 90 19 Hình 2.2 Sơ đồ bảo vệ quá điện áp thiên nhiên trạm 35/6kV 2.3.2 Bảo vệ r le trong trạm Các hình thức bảo vệ r le trong trạm đợc ghi trong bảng 2.8 Bảng 2.8 Các hình thức bảo vệ trong trạm SV: Bùi Xuân Điệp 14 Lớp: Điện khí hoá K49 R le Hình thức SST Số l- bảo vệ So lệch Mã hiệu 1 So lệch dọc So lệch BCH - 2TM 3 CJ 2 R le khí Khí TJ3 - 80 1 WSJ 3 Quạt nhiệt WT2 - 228... đợc giao bảo vệ, không đợc tác động với các chế độ mà bảo vệ không có nhiêm vụ bảo vệ Để bảo vệ có độ tin cậy cao cần dùng sơ đồ đơn giản, giảm số lợng r le và tiếp xúc, cấu tạo đơn giản, thết bị phải đảm bảo chất lợng, đồng thời kiểm tra thờng xuyên trong quá trình vận hành 3.2.4 Độ nhạy Độ nhạy của bảo vệ đợc đánh giá thông qua hệ số nhạy (kn) Hệ số nhạy biểu thị cho mức độ phản ứng của bảo vệ khi... nhiệm vụ, các bảo vệ đợc phân ra: + Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: là những bảo vệ chỉ làm việc khi có sự cố xảy ra trong phạm vi nhất định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho các bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận + Bảo vệ có độ chọn lọc tơng đối: ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính còn có thể thực hiện chức năng dự phòng cho bảo vệ đặt ở phần tử lân cận Để có yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có độ chọn... Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá tải đợc thể hiện trên hình 3.3 35kV (+) MC 1 Tín Hiệu R TG RI R TH MBA MC 2 6 kV Hình 3.3 Sơ đồ bảo vệ quá tải Dòng chỉnh định của bảo vệ quá tải: I cd = k at I d b k tv Dòng khởi động của r le: I kd = trong đó: k at k sd I d b k tv k I kat = 1,05 ữ 1,1 - hệ số an toàn; Id.b - dòng định mức của cuộn dây máy biến áp; ktv - hệ số trở về của r le, với r le cơ bằng 0,85 với r le. .. tính đến quá tải khoảnh khắc cho phép - Dòng tơng thích để đảm bảo tính tơng thích với các bảo vệ ở trớc bảo vệ đang xem xét Với sơ đồ bảo vệ nh trên hình 3.4 bảo vệ trớc là bảo vệ đặt ở đầu vào (các MC phụ tải) Bảo vệ này có dòng chỉnh định bằng I cđ.trớc Nh vậy dòng tơng thích It.th bằng: It.th = ktt Icđ.trớc - Dòng chỉnh định của bảo vệ đợc lấy là giá trị lớn nhất trong 3 giá trị tới hạn kể trên... mạch trụ cạnh R le thừa hành PT40 Wn=200 vòng, C 0,8 2 ì Wc = 2 ì 750 vòng, B Rn=10 ; Rs=39 Ftđ =100A.vòng Ssự cố = 105 VA c Bảo vệ so lệch dùng r le biến dòng bão hoà từ trung gian có hãm từ Nguyên lý hãm dòng: Để tăng độ nhạy của bảo vệ so lệch thờng sử dụng loại bảo vệ dựa trên nguyên lý hãm dòng Dựa trên sơ đồ nguyên lý của bảo vệ có hãm (hình 3.7) khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, dòng này . 19 Hình 2.2. Sơ đồ bảo vệ quá điện áp thiên nhiên trạm 35/6kV. 2.3.2. Bảo vệ r le trong trạm Các hình thức bảo vệ r le trong trạm đợc ghi trong bảng 2.8. Bảng 2.8. Các hình thức bảo vệ trong trạm SV:. 5 200 =k . - Bảo vệ bằng r le khí loại TJ3-80 có đối lu dầu từ 250-300(cm 3 /s). - Các thông số kỹ thuật của r le bảo vệ cực đại đợc cho trong bảng 2.10. Bảng 2.10. Thông số kỹ thuật của r le cực đại. SV:. đảm bảo cho sản xuất. 2.3. Hệ thống bảo vệ Để bảo vệ cho máy biến áp chính 35/6 kV của mỏ tránh khỏi những sự cố, công ty than Mạo Khê đã trang bị những hình thức bao vệ sau: 2.3.1. Bảo vệ quá