XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO 1 KHU VỰC GỒM 1 ĐƯỜNG DÂY KÉP VÀ 1 TRẠM BIẾN ÁP

Xây dựng phương án cung cấp điện là 1 bước rất quan trọng trong qua trình thiết kế cung cấp điện, vì vậy cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu

Đồ án tổng hợp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng PHẦN I XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU VỰC GỒM ĐƯỜNG DÂY KÉP VÀ TRẠM BIẾN ÁP I Xây dựng phương án: Yêu cầu của phương án cung cấp điện: Xây dựng phương án cung cấp điện là bước rất quan trọng qua trình thiết kế cung cấp điện, vì vậy cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu Một phương án cung cấp điện được coi là hợp lý nếu thỏa mãn các yêu cầu sau:  Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải  Thuận tiện việc lắp ráp, vận hành và sữa chữa  Chất lượng điện  Có tính an toàn cao, an toàn cho người vận hành, người sử dụng và an toàn cho chính các thiết bị điện và toàn bộ công trình Từ các yêu cầu đó, kết hợp với đặc điểm của phụ tải, cấu trúc của lưới điện, công suất của phụ tải và của nguồn cung cấp ta vạch phương án cung cấp điện sau: Sơ đồ cung cấp điện TG 110KV TG 35KV ĐZ PT1 HT MBA MC ~ ~ 60 Km PT2 II Chọn máy biến áp, dây dẫn và các khí cụ điện cho mạng điện: Chọn máy biến áp Vì phụ tải yêu cầu cần cấp điện liên tục nên ta dùng MBA cho trạm biến áp, đó máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: S pt max 30 = 21,42( MVA) 1,4 1,4 Chọn máy biến áp điều áp dưới tải: T∆H − 25MVA S đmMBA ≥ = Tra bảng phụ lục sách thiết kế nhà máy điện ta có các thông số kỹ thuật của MBA bảng sau: Loại T∆H Sđm (MVA) 25 UC (KV) 110 SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm UH (KV) 38,5 ∆0 P (KW) 36 Trang 1/63 ∆PN (KW) 120 UN% I0% 10,5 0,75 Đồ án tổng hợp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng Từ các thông số của máy biến áp ta xác định được các tham số R B và XB theo công thức sau:(Tính cho mỗi máy) ∆ PN × U đm 120 × 1152 RB = × 103 = × 103 = 2,54(Ω ) (25 × 10 ) S đm U % × U đm 10,5 × 115 XB = N = = 0,06(Ω) 100 ×S đm 100 × 25 Chọn dây dẫn a Chọn tiết diện dây dẫn Ta chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế Jkt Fkt = I max J kt Nếu ta chọn dây AC và Tmax=5200h thì Jkt=1A/m2 I max = S max 30 = ×103 = 78,7( A) 3U dm ×110 Do đó: Fkt = I max 78,7 = = 78,7(mm ) J kt ⇒ Ta chọn dây AC-95 có Icp=335(A); r0 = 0,33 (Ω/ km) ; x0 = 0,429 (Ω/ km) R = r0 × l = 0,33 × 60 = 19,8 (Ω/ km) X = x0 × l = 0,429 × 60 = 25,74 (Ω/ km) b Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn sự cố Khi sự cố lộ kép bị đứt dây thì dòng điện chạy mạch là lớn nhất Ta kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn theo điều kiện sau: I SC ≤ k I cp Trong đó:  Isc : dòng điện lớn nhất lúc sự cố  Icp : dòng điện cho phép chạy qua dây dẫn  k : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ làm việc khác nhiệt độ tiêu chuẩn.( nếu chọn nhiệt độ môi trường là 350C thì k = 0,82) Ta có: I SC = I max = × 78,7 =157,4( A) I SC ≤ k I cp ( AC −95 ) = 0,82 ×335 = 274,7( A) Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng bị sự cố c Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp • Tởn thất điện áp được tính theo cơng thức: (∑ Pi ri + ∑ Qi xi )li ∆U % max = × 100 nU đm Trong đó:  Pi, Qi : là công suất tác dụng và công suất phản kháng truyền tải li  ri, xi : là điện trở và điện kháng của đường dây xét  n ; số lộ đường dây Các trị số ∆U tính được phải thỏa mãn điều kiện: + Lúc bình thường : ∆U % max BT ≤ 10% SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 2/63 Đồ án tổng hợp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng + Lúc sự cố : ∆U % max SC ≤ 20% • Lúc bình thường: ∆ U % max BT = (25,5 × 0,33 + 15,78 × 0,429) × 60 × 100 = 3,76% < 10% ì 110 ã Lúc sự cố: Khi đứt đường dây lúc đó tổn thất điện áp tăng gấp đôi lúc bình thường Do đó: ∆U % max SC = 2∆U % max BT = × 3,76 = 7,52% < 20% Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật d Bảng thông số của đường dây Icp ro xo R ) (A) (Ω/ km) (Ω/ km) (Ω AC-95 335 0,33 0,429 19,8 Loại X (Ω ) 25,74 Isc (A) 157,4 ∆U % max BT ∆U % max SC 3,76 7,52 Chọn máy cắt và dao cách ly Máy cắt được chọn theo điều kiện sau:  Loại máy cắt  Điện áp định mức : UđmMC ≥ Uđmmạng  Ởn định lực điện đợng: iơđđ > ixk  Điều kiện cắt: IcắtMC ≥ I N b Điều kiện chọn dao cách ly:  Loại dao cách ly  Điện áp định mức : UđmDCL ≥Uđmmạng  Ổn định lực điện động: iôđđ > ixk  Điều kiện cắt: IcắtDCL ≥ I N c Tính dòng điện làm việc cưỡng bức phía cao áp MBA  Dòng điện làm việc lúc bình thường a I bt = S pt 3U C ×10 = 30 ×110 ×10 = 0,078( KA)  Dòng điện làm việc lúc cưỡng bức Icb = 2.Ibt = × 0,078 = 0,156(KA) d Tính dòng điện làm việc cưỡng bức phía hạ áp MBA  Dòng điện làm việc lúc bình thường I bt = S pt 3U T × 10 = 30 × 35 × 10 = 0,2474( KA)  Dòng điện làm việc lúc cưỡng bức Icb = 2.Ibt = × 0,2472 = 0,4948(KA)  Dòng điện hệ thống cung cấp IH = I cb110 KV 0,502 = = 1,792( KA) XH 0,28 Bảng tổng hợp chọn MC và DCL SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 3/63 Đồ án tổng hợp Thông số tính Uđm Icb (K (KA) V) 110 0,156 35 0,494 GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng Máy cắt Loại MC BBY11040/2000 BBY3540/2000 Dao cách ly Uđm (KV ) Iđm (KA ) ICđm (KA ) Iôđđ (KA ) 110 40 102 35 40 100 SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 4/63 Loại DCL P ∏H∆ − Uđm (KV ) 110 / 1000 110 P ∏H∆ − 35 / 1000 35 Iđm (KA ) Iôđđ (KA ) 80 80 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng PHẦN TÌM HIỂU BẢO VỆ QUÁ DÒNG, XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN, SƠ ĐỒ THỰC HIỆN I Nguyên lý làm việc: Là bảo vệ phản ứng theo dòng điện chạy qua phần tử được bảo vệ, và bảo vệ sẽ tác động dòng điện này vượt quá dòng chỉnh định (dòng khởi đợng) Ví dụ khảo sát tác động bảo vệ dòng điện cực đại đặt mạng hình tia có1 nguồn cung cấp (hình 2.1), thiết bị bảo vệ bố trí phía nguồn cung cấp tất đường dây Mỗi đường dây có bảo vệ riêng để cắt hư hỏng góp trạm cuối đường dây Dòng khởi động bảo vệ IKĐ, tức dòng nhỏ qua phần tử bảo vệ mà làm cho bảo vệ khởi động, cần phải lớn dòng phụ tải cực đại phần tử bảo vệ để ngăn ngừa việc cắt phần tử khơng có hư hỏng Có thể đảm bảo khả tác động chọn lọc bảo vệ phương pháp khác nguyên tắc:  Phương pháp thứ - bảo vệ thực có thời gian làm việc lớn bảo vệ đặt gần phía nguồn cung cấp Bảo vệ gọi BV dịng điện cực đại làm việc có thời gian  Phương pháp thứ hai - dựa vào tính chất: dịng ngắn mạch qua chỗ nối bảo vệ giảm xuống hư hỏng cách xa nguồn cung cấp Dòng khởi động bảo vệ IKĐ chọn lớn trị số lớn dòng đoạn bảo vệ xảy ngắn mạch đoạn kề (cách xa nguồn hơn) Nhờ bảo vệ tác động chọn lọc không thời gian Chúng gọi bảo vệ dòng điện cắt nhanh Các bảo vệ dịng điện cực đại làm việc có thời gian chia làm hai loại tương ứng với đặc tính thời gian độc lập đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập loại bảo vệ có thời gian tác động khơng đổi, khơng phụ thuộc vào trị số dịng điện qua bảo vệ Thời gian tác động bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn, phụ thuộc vào dòng điện qua bảo vệ bội số dịng so với dịng IKĐ tương đối nhỏ phụ thuộc khơng phụ thuộc bội số lớn II Các bộ phận chính và sơ đồ nguyên lý Có bộ phận chính: SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 5/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng  Bộ phận khởi động: Rơle RI  Bộ phận tạo thời gian: Rơle RT Sơ đồ thực hiện: Hình 2.2 Sơ đồ thực hiện của 51 ngắn mạch Hoạt động của sơ đồ ngắn mạch tại điểm N: Khi ngắn mạch tại điểm N thì dòng điện chạy qua bảo vệ là dòng điện ngắn mạch có trị số rất lớn Dòng điện chạy qua rơle vượt quá giá trị khởi động của rơle Rơle RI sẽ đóng tiếp điểm thường mở đưa điện đến cuộn RT, sau khoảng thời gian tiếp điểm của RT đóng lại, và rơle tín hiệu đưa tín hiệu cắt máy cắt III Bảo vệ quá dòng tác động có thời gian (51) Bảo vệ q dịng làm việc theo đặc tính thời gian độc lập (đường 1) phụ thuộc (đường 2) hỗn hợp (đường 3;4) Thời gian làm việc bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập khơng phụ thuộc vào trị số dịng ngắn mạch hay vị trí ngắn mạch, cịn bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thời gian tác động tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ, dịng ngắn mạch lớn thời gian tác động bé Hình 2.3 Đặc tính thời gian bảo vệ dòng độc lập (1), phụ thuộc (2) hỗn hợp (3, 4) SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 6/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng Dòng khởi động BV Theo nguyên tắc tác động, dòng khởi động IKĐ bảo vệ phải lớn dòng điện phụ tải cực đại (Ilvmax) qua chổ đặt bảo vệ, để bảo vệ không tác động cắt máy cắt trường hợp phụ tải cực đại Tuy nhiên thực tế còn có các yêu cầu Bảo vệ phía trước (gần nguồn) không được tác động sau bảo vệ cắt 2MC (lúc này có dòng điện mở máy lớn chạy qua yêu cầu bảo vệ không được tác động, nghĩa là yêu cầu bảo vệ phải trở về) Để bảo vệ trở về đối với Imm , nghĩa là: Imm < Itv ⇔ Itv > Imm Ta có I mm = k mm ×I lvmax (2-1) Sai số dòng trở bảo vệ tính tốn khơng xác kể đến hệ số an tồn kat > (vào khoảng 1,1 ÷1,2) Từ điều kiện đảm bảo trở bảo vệ viết : I tv = k at ×k mm ×I lv max (2-2) Tỉ số dòng trở rơle (hoặc bảo vệ) dòng khởi động rơle (hoặc bảo vệ) gọi hệ số trở ktv k tv = I tv I KĐ (2-3) Như vậy dòng điện khởi động của bảo vệ là: I KÐB = I tv k at × k mm = × I lv max ktv ktv (2-4) Các rơle lí tưởng có hệ số trở k tv = 1; thực tế ln ln có ktv < Dòng khởi động IKĐR rơle khác với dòng khởi động IKĐB bảo vệ hệ số biến đổi nI BI sơ đồ nối dây rơle dòng BI Trong số sơ đồ nối rơle, dịng vào rơle khơng dịng thứ cấp BI Ví dụ nối rơle vào hiệu dòng pha, dòng vào rơle IR(3) tình trạng đối xứng lần dịng thứ cấp IT(3) BI Sự khác biệt dòng rơle tình trạng đối xứng dịng thứ cấp BI đặc trưng hệ số sơ đồ: I ( 3) k sđ = R3) (2-5) ( IT Đối với sơ đồ hoàn toàn khuyết Ksđ(3) =1, cịn sơ đồ số Ksđ(3) = I ( 3) KÐB Kể đến hệ sơ đồ, viết: I KÐR = n × k I Vậy dòng điện khởi động của rơle là: sđ I KÐR = ( k at × k mm × k sđ3) nI × ktv × I lv max Thời gian làm việc của bảo vệ: SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 7/63 (2-6) (2-7) Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng Bảo vệ 51 có dạng đặc tính thời gian làm việc:  Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập  Bảo vệ có đặc tính thời gian phu tḥc có giới hạn a Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập: Thời gian làm việc bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập (hình 2.4) chọn theo Hình 2.4 Các dạng đặc tính nguyên tắc bậc thang (từng thời gian bảo vệ dòng cực đại cấp) , bảo vệ đoạn sau (theo 1- độc lập; 2- phụ thuộc hướng về phía nguồn) chọn thời gian làm việc phải lớn thời gian làm việc cực đại của các bảo vệ phân đoạn trước khoảng thời gian ∆t Ưu điểm dạng bảo vệ cách tính tốn cài đặt bảo vệ đơn giản dễ áp dụng Thời gian đặt bảo vệ phải phối hợp với cho cắt ngắn mạch cách nhanh mà đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ Hiện thường dùng phương pháp phối hợp bảo vệ dòng liền kề phương pháp theo thời gian, theo dòng điện phương pháp hỗn hợp thời gian dòng điện a.1 Phối hợp bảo vệ theo thời gian Đây phương pháp phổ biến thường đề cập tài liệu bảo vệ rơle hành Nguyên tắc phối hợp nguyên tắc bậc thang, nghĩa chọn thời gian bảo vệ cho lớn khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động lớn cấp bảo vệ liền kề trước (tính từ phía phụ tải nguồn) tn = t(n-1)max + Δt (2-8) Trong đó:  tn: thời gian đặt cấp bảo vệ thứ n xét  t(n-1)max: thời gian tác động cực đại bảo vệ cấp bảo vệ đứng trước (thứ n)  Δt: bậc chọn lọc thời gian xác định công thức: Δt = ER 10-2.[t(n-1)max + tn ] + tMC(n-1) + tdp ≈ 2.10-2.ER t(n-1)max + t MC (n-1) + t qt + tdp Với:  ER: sai số thời gian tương đối chức q dịng cấp xét (có thể gây tác động sớm hơn) cấp bảo vệ trước (kéo dài thời gian tác động bảo vệ), rơle số thường E R = ( ÷ 5)% tuỳ rơle SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 8/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng  tMC (n-1): thời gian cắt máy cắt cấp bảo vệ trước, thường có giá trị lấy (0,1 ÷ 0,2) sec MC khơng khí, (0,06 ÷ 0,08) sec với MC chân khơng (0,04 ÷ 0,05) sec với MC khí SF6  tqt: thời gian sai số quán tính khiến cho rơle trạng thái tác động ngắn mạch bị cắt, với rơle số t qt thường nhỏ 0,05 sec  tdp: thời gian dự phòng Xét sơ đồ mạng hình 2.5, việc chọn thời gian làm việc bảo vệ bảo vệ đoạn đường dây xa nguồn cung cấp nhất, tức từ bảo vệ 1’ 1” trạm C Giả thiết thời gian làm việc bảo vệ biết, tương ứng t1’ t1” Thông thường người ta cho sẵn thời gian làm việc của bảo vệ các nhánh có mũi tên t1”, t2” Nhiệm vụ xác định thời gian làm việc của các bảo vệ còn lại Nguyên tắc tính từ bảo vệ xa nguồn đến gần nguồn  t2’= max (t1”, t1’) + ∆t  t3 = max (t2’, t2”) + ∆t Nếu ∆t = thì ngắn mạch ở bất cứ phân đoạn nào thì tất cả các rơle đều tác động đưa tín hiệu cắt tất cả các máy cắt a.2 Phối hợp bảo vệ theo dòng điện Thơng thường ngắn mạch gần nguồn dịng ngắn mạch lớn dòng ngắn mạch giảm dần vị trí điểm ngắn mạch xa nguồn Yêu cầu đặt phải phối hợp bảo vệ tác động theo dòng ngắn mạch cho rơle gần điểm ngắn mạch tác động cắt máy cắt mà thời gian tác động bảo vệ chọn theo đặc tính thời gian độc lập Nhược điểm phương pháp cần phải biết công suất ngắn mạch nguồn tổng trở ĐZ hai đầu ĐZ đặt rơle mà ta cần phải phối hợp để đảm bảo tính chọn lọc, độ xác bảo vệ khơng đảm bảo ĐZ gần nguồn có cơng suất ngắn mạch biến động mạnh ngắn mạch qua tổng trở có giá SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 9/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng trị lớn Do nhược điểm mà phương pháp phối hợp theo dòng điện thường sử dụng để bảo vệ ĐZ có cơng suất nguồn biến động cho dạng ngắn mạch Phương pháp tính theo dịng ngắn mạch pha lựa chọn giá trị đặt bảo vệ cho rơle gần điểm cố tác động Giả sử xét ngắn mạch pha N(3) điểm N2 hình 4.3, giá trị dòng ngắn mạch N2 xác định theo công thức: I N2 = c.U nguôn (2-9) ( Z ngn + Z AB ) Trong đó:   c = 1,1  bằng: Unguồn: điện áp dây nguồn c: hệ số thay đổi điện áp nguồn, lấy Znguồn: tổng trở nguồn, xác định Z nguôn = U nguôn (2-10) S NM Với SNM công suất ngắn mạch nguồn Hình 2.6 Đặc tuyến thời gian bảo vệ dòng lưới điện hình tia cho trường hợp phối hợp theo dòng điện Chúng ta nhận thấy dòng ngắn mạch phía sau điểm N2 (tính phía tải) có giá trị nhỏ IN2(bỏ qua trường hợp ngắn mạch qua tổng trở lớn) giá trị đặt dòng điện cho bảo vệ đặt A chọn lớn dịng IN2 Trong trường hợp tổng quát, giá trị dòng điện cấp thứ n (tính phía phụ tải) chọn theo phương pháp phối hợp dịng điện tính theo cơng thức: I KÐn = k at c.U nguôn m ( Z nguôn max + ∑ Z ( n−1) ) n =1 Trong đó: SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 10/63 (2-11) Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng Khi 2MC được cắt thì toàn bộ IN sẽ chạy theo mạch vòng qua B đó dòng I N này sẽ lớn IKĐRB nên bộ B tác động cắt 4MC Hiện tượng này không tốt vì nó kéo dài thời gian ngắn mạch không đảm bảo tính tác động nhanh nên cần loại bỏ Tính toán dòng khởi động: Dòng khởi động của bảo vệ được chọn theo điều kiện: a Không được tác động đối với dòng không cân bằng ngắn mạch ngoài tại góp trạm đối diện I KÐB ≥ K at I kcbmaxtt Với I kcbmaxtt = đn K kck f i I Nngmax K Trong đó:  Ikcb maxtt: trị số hiêị dụng của dòng không cân bằng cực đại tính toán tương ứng với dòng ngắn mạch ngoài cực đại  Kđn: hệ số đồng nhất của các BI (Kđn = 1)  Kat: hệ số an toàn (Kat = 1,5)  Kkck: hệ số kể đến thành phần không chu kỳ dòng điện ngắn mach (Kkck = 1)  fi: sai số cực đại của các BI (fi = 0,1)  INngmax: dòng ngắn mạch pha ở phía ngoài góp trạm biến áp điều kiện đường dây vận hành song song Tra bảng phụ lục tính toán ngắn mạch của bảo vệ đường dây kép ta có: I (3) Nngmax = 5,02(KA) Vậy I kcbmaxtt =1 ×1×0,1×5,02 = 0,502(KA) Dòng khởi đợng của bảo vệ: I KÐB ≥ K at I kcbmaxtt =1,5 × 0,502 = 0,753( KA) = 753( A) b Bảo vệ không được tác động một các đường dây song song bị cắt từ đầu Muốn vậy dòng điện khởi động IKĐ của bảo vệ phải chọn lớn dòng phụ tải tổng của đường dây I KÐB = S ptmax Với I ptmax = 3.U TG k at I ptmax k tv 10 = 30 10 = 157,46(A) 3.110 Chọn Kat = 1,5 Ktv = 0,8 → I KÐB = k at 1,5 I ptmax = 157,46 = 295,238( A) k tv 0,8 Từ điều kiện ta chọn dòng khởi động của bảo vệ IKĐB = 753(A) Chọn máy biến dòng có tỷ số biến đổi nI = 800/5 Dòng khởi động của rơle là: I KÐR = 295,238 = 4,7( A) 800 ⇒ Chọn rơle kiểu điện từ DT-521/10 có giới hạn dòng điện đặt (2,5 ÷ 10A) Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ: SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 48/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng Độ nhạy của bảo vệ được đánh giá thông qua hệ số độ nhạy k n, được kiểm tra với điểm ngắn mạch tính toán ở cái cao áp của trạm biến áp phụ tải đồng thời máy cắt đầu cắt kn = I Nmin I KÐB INmin: dòng nhỏ có chỗ ngắn mạch ngắn mạch trực tiếp vùng bảo vệ Tra phụ lục tính toán ngắn mạch ta có: INmin = 4,35(KA) → kn = I Nmin 4,35 = 10 = 5,8 > I KÐB 753 Vậy độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 49/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng PHẦN THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ (TĐD) I Ý nghĩa của TĐD: • Sơ đồ nối điện hệ thống điện cần đảm bảo độ tin cậy cung cấp cho hộ tiêu thụ điện Sơ đồ cung cấp từ hai hay nhiều nguồn điện đảm bảo độ tin cậy cao, cắt cố nguồn không làm cho hộ tiêu thụ bị điện Dù việc cung cấp cho hộ tiêu thụ từ nhiều phía có ưu điểm rõ ràng phần lớn trạm có hai nguồn cung cấp trở lên làm việc theo sơ đồ nguồn cung cấp Tự dùng nhà máy điện ví dụ Cách thực sơ đồ tin cậy đơn giản nhiều trường hợp làm giảm dòng ngắn mạch, giảm tổn thất điện MBA, đơn giản bảo vệ rơle Khi phát triển mạng điện, việc cung cấp từ phía thường giải pháp lựa chọn thiết bị điện bảo vệ đặt trước khơng cho phép thực làm việc song song nguồn cung cấp • Nhược điểm việc cung cấp từ phía cắt cố nguồn làm việc làm ngừng cung cấp cho hộ tiêu thụ Khắc phục cách đóng nhanh nguồn dự trữ hay đóng máy cắt mà thực việc phân chia mạng điện Để thực thao tác người ta sử dụng thiết bị TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ (TĐD) II Yêu cầu bản đối với thiết bị TĐD Hình 6.1 : Các nguyên tắc thực hiện TĐD  Sơ đồ TĐD không tác động trước máy cắt nguồn làm việc bị cắt để tránh đóng nguồn dự trữ vào nguồn làm việc chưa bị cắt Ví dụ sơ đồ hình 6.1a, ngắn mạch đường dây AC bảo vệ đường dây SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 50/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng cắt 1MC cịn 2MC đóng, TĐD tác động đóng đường dây dự trữ BC ngắn mạch lại xuất  Sơ đồ TĐD phải tác động điện áp góp hộ tiêu thụ lí gì, chẳng hạn cắt cố, cắt nhầm hay cắt tự phát máy cắt nguồn làm việc, điện áp góp nguồn làm việc Cũng cho phép đóng nguồn dự trữ ngắn mạch góp hộ tiêu thụ  Thiết bị TĐD tác động lần để tránh đóng nguồn dự trữ nhiều lần vào ngắn mạch tồn Ví dụ, ngắn mạch góp C (hình 6.1a) TĐD đóng 4MC, thiết bị bảo vệ rơle lại tác động cắt 4MC, điều chứng tỏ ngắn mạch cịn tồn tại, khơng nên cho TĐD tác động lần thứ  Để giảm thời gian ngừng cung cấp điện, việc đóng nguồn dự trữ cần phải nhanh sau cắt nguồn làm việc Thời gian điện t mđ phụ thuộc vào yếu tố sau: - tmđ < ttkđ - tmđ > tkhử ion Trong đó:  ttkđ : khoảng thời gian lớn từ lúc điện đến đóng nguồn dự trữ mà động nối vào góp hộ tiêu thụ cịn tự khởi động  tkhử ion : thời gian cần thiết để khử mơi trường bị ion hóa hồ quang chổ ngắn mạch (trường hợp ngắn mạch góp C - hình 6.1a)  Để tăng tốc độ cắt nguồn dự trữ ngắn mạch tồn tại, cần tăng tốc độ tác động bảo vệ nguồn dự trữ sau thiết bị TĐD tác động Điều đặc biệt quan trọng hộ tiêu thụ bị nguồn cung cấp thiết bị TĐD nối với nguồn dự trữ mang tải Cắt nhanh ngắn mạch lúc cần thiết để ngăn ngừa việc phá hủy làm việc bình thường nguồn dự trữ làm việc với hộ tiêu thụ khác III TĐD đường dây: Sơ đồ: Trong chế độ vận hành bình thường, đường dây AC làm việc (1MC, 2MC đóng), đường dây BC dự trữ (3MC đóng, 4MC mở) Rơle RGT có điện (hình 6.3), tiếp điểm đóng Nếu lí góp C điện (ví dụ ngắn mạch đường dây AC, thao tác nhầm ), tiếp điểm rơle RU đóng mạch rơle thời gian RT (đường dây dự trữ BC có điện) Sau thời gian chậm trễ yêu cầu chọn lọc bảo vệ rơle, tiếp điểm RT đóng lại Cuộn cắt CC máy cắt có điện, máy cắt 2MC mở Tiếp điểm phụ 2MC3 đóng, cho dịng điện chạy qua cuộn đóng CĐ máy cắt 4MC đường dây dự trữ BC đóng vào để cung cấp cho hộ tiêu thụ Tính toán tham số của các phần tử sơ đồ: a Thời gian của rơle RT: Khi ngắn mạch điểm N1 N2 (hình 6.2), điện áp dư góp C giảm xuống thấp làm cho rơle điện áp RU< khởi động Muốn TĐD tránh tác động trường hợp cần phải chọn thời gian rơle RT lớn thời gian làm việc bảo vệ đặt máy cắt 7MC 9MC: tRT = tBVA + ∆ t (6-1) SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 51/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng tRT = tBVC + ∆ t (6-2) Trong đó:  tBVA, tBVC : thời gian làm việc lớn bảo vệ phần tử nối vào góp A góp C  ∆ t : bậc chọn lọc thời gian, (0,3 ÷ 0,5 sec) Thời gian rơle RT chọn trị số lớn tính theo biểu thức (1) (2) Tuy nhiên, thời gian nhỏ thời gian ngừng cung cấp điện cho hộ tiêu thụ bé, tính chọn cần phải đặt điều kiện để thời gian rơle RT nhỏ Hình 6.2 : Sơ đồ nối điện để tính toán tham số TĐD b Thời gian rơle RGT: Để đảm bảo thiết bị TĐD tác động đóng máy cắt 4MC lần, cần chọn: tRGT = tĐ(4MC) + tdự trữ (6-3) Trong đó:  tĐ(4MC) : thời gian đóng máy cắt 4MC  tdự trữ : thời gian dự trữ Nếu thiết bị TĐD tác động đóng nguồn dự trữ vào ngắn mạch tồn thiết bị bảo vệ rơle cắt ra, rơle RGT ngăn ngừa việc đóng trở lại vào ngắn mạch lần trường hợp thời gian rơle RGT chọn theo (6-3) thỏa mãn điều kiện: tRGT = tĐ(4MC) + tBV + tC(4MC) (6-4)  tBV : thời gian làm việc bảo vệ đặt máy cắt 4MC mạch dự trữ  tC(4MC) : thời gian cắt máy cắt 4MC c Điện áp khởi động rơle điện áp giảm RU: SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 53/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng Rơle RU> không trở mạch dự trữ có điện áp cao điện áp làm việc cực tiểu Ulvmin (Ulvmin điện áp nhỏ mà động cịn tự khởi động được) U KĐĐR > = U lv (6-7) kat × nU × ktv Trong đó:  nU : hệ số biến đổi máy biến điện áp 2BU (hình 6.3) IV TĐD trạm biến áp: Ở trạm biến áp người ta sử dụng loại TĐD khác TĐD máy biến áp, TĐD máy cắt phân đoạn, TĐD máy cắt nối Trên hình 6.4 sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn Bình thường hai máy biến áp làm việc, máy cắt 5MC mở Giả thiết máy biến áp B2 bị hư hỏng, thiết bị bảo vệ rơle tác động cắt máy cắt 3MC MC, sau thiết bị TĐD khởi động đóng máy cắt 5MC Lúc máy biến áp B1 làm nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải phụ tải hai phân đoạn Hình 6.4 : Sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn Lưu ý máy biến áp B1 thiết kế đủ để cung cấp cho phụ tải phân đoạn I thiết bị TĐD cần phải có thêm mạch đưa tín hiệu cắt bớt phụ tải quan trọng hai phân đoạn trước đóng máy cắt 5MC Trong sơ đồ, mạch điện mở máy cắt 4MC nối qua tiếp điểm phụ 3MC nhằm tạo liên động để mở máy cắt 3MC đồng thời mở máy cắt 4MC Để cắt nhanh máy cắt phân đoạn ngắn mạch tồn góp hạ áp trạm, sơ đồ TĐD cần có thêm phận tăng tốc độ tác động bảo vệ máy cắt phân đoạn sau TĐD (không vẽ phận hình 6.4) Khác với sơ đồ TĐD đường dây xét trước (hình 6.3), sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn khơng có phận khởi động điện áp giảm khơng cần thiết trường hợp Cả máy biến áp cung cấp từ góp cao áp chung trạm, điện góp tác động thiết bị TĐD vơ ích SVTH: Ngũn Phan Thanh Lâm Trang 54/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng V TỦ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS Tổng quan: • Tủ ATS hệ thống chuyển đổi nguồn tự động, có tác dụng điện lưới máy phát tự động khởi động đóng điện cho phụ tải Khi nguồn lưới phục hồi hệ thống tự chuyển nguồn trở lại tự động tắt máy phát • Ngồi ra, Tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS) thường có chức bảo vệ Điện Lưới Điện Máy bị cố như:mất pha, trung tính, thấp áp (tuỳ chỉnh) thời gian chuyển đổi điều chỉnh Quy cách chọn tủ ATS: Tủ thường chọn có yếu tố sau: • • • Phù hợp với cơng suất máy Phù hợp với mơi trường nhiệt đới, khơng khí nhiễm muối ven biển hải đảo Bảo đảm yêu cầu tính điều khiển Chức hoạt động tủ ATS: • • • • • Tự động gửi tín hiệu khởi động máy khi: điện lưới hồn tồn, điện lưới pha, điện lưới có điện áp thấp giá trị cho phép (giá trị điều chỉnh được) Thời gian chuyển đổi sang nguồn máy phát – 30 giây Khi điện lưới phục hồi, ATS chuyển phụ tải sang nguồn lưới Máy tự động tắt sau chạy làm mát -2 phút Có khả vận hành tự động nhân công Điều chỉnh thời gian chuyển mạch Có hệ thống đèn thị Một số đèn báo nút nhấn chức thường gặp: SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 55/63 Đờ án tớt nghiệp • • • • • • • • • • • • GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng Đèn báo Mains Available sáng báo hiệu Điện Lưới nằm phạm vi cho phép Đèn báo Mains On Load sáng báo hiệu Điện Lưới cung cấp cho phụ tải Đèn báo Generator Available sáng báo hiệu Điện Máy có giá trị cho phép Đèn báo Generator On Load sáng báo hiệu Điện Máy cung cấp cho phụ tải Hoãn khởi động máy phát (Delay Start), thời gian tuỳ chỉnh Hoãn phục hồi điện lưới trở lại (Delay On Restoration), thời gian tuỳ chỉnh Hỗn đóng điện lưới vào phụ tải (Delay On Transfer), thời gian tuỳ chỉnh Hỗn đóng điện máy vào phụ tải (Warm Up), thời gian tuỳ chỉnh Chạy làm mát máy ( Cool Down ), thời gian tuỳ chỉnh Cho phép máy cố gắng khởi động tối đa 03 lần Sạc bình accu tự động (Automatic Battery Charger) điều tiết nguyên tắc xung Bộ ATS cho phép người sử dụng chọn nguồn Điện Lưới hay Điện máy cung cấp phụ tải cần thiết thông qua công tắc Manual Switch Lắp ráp cài đặt: • • Tủ ATS có cấu tạo đơn giản, lắp ráp ngòai nước Chất lượng tủ ATS phụ thuộc vào thiết bị đóng cắt Thiết bị linh kiện G7 lắp ráp Việt Nam Thường sử dụng Contactor máy cắt điện lưới MCCB phase tùy theo công suất máy SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 56/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CỦA BẢO VỆ 51 SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 57/63 SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CỦA BẢO VỆ QUÁ DÒNG CÓ KIỂM TRA ÁP Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CỦA BẢO VỆ SO LỆCH NGANG CÓ HƯỚNG SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 58/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng SƠ ĐỒ TĐD MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 59/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng SƠ ĐỒ THIẾT BỊ TĐD ĐƯỜNG DÂY SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 60/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng MỤC LỤC I II I II III IV V PHẦN I XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO KHU VỰC GỒM ĐƯỜNG DÂY KÉP VÀ TRẠM BIẾN ÁP Xây dựng phương án Yêu cầu của phương án cung cấp điện Sơ đồ cung cấp điện .1 Chọn máy biến áp,dây dẫn và các khí cụ điện cho mạng điện Chọn máy biến áp Chọn dây dẫn Chọn máy cắt và dao cách ly PHẦN II TÌM HIỂU BẢO VỆ QUÁ DÒNG, XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN, SƠ ĐỒ THỰC HIỆN Nguyên lý làm việc .5 Các bộ phận chính và sơ đồ nguyên lý Sơ đồ thực hiện .6 Hoạt động của sơ dồ ngắn mạch tại điểm N Bảo vệ quá dòng tác động có thời gian (51) Dòng khởi động của bảo vệ Thời gian làm việc của bảo vệ .8 Độ nhạy của bảo vệ 13 Đánh giá bảo vệ dòng cực đại làm việc có thời gian 13 Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) 14 Nguyên tắc làm việc 14 Vùng tác động 17 Bảo vệ q dịng có kiểm tra áp .17 PHẦN III TÌM HIỂU VỀ RƠLE QUÁ DÒNG SỐ SEL-551 I Tổng quan về role SEL-551 .20 Khái quát chung .20 Những đặc tính kỹ thuật 21 a Dòng điện xoay chiều đầu vào 21 b Tiếp điểm đầu .21 c Các đầu vào quang định mức 22 d Cảm biến mức 23 e Phần tử qua dòng 24 f Bảo vệ máy biến dòng bảo hòa 25 g Đặc tính bộ thời gian 25 II .Các phần tử role và nguyên lý hoạt động .26 Mã nhị phân và SELogic điều khiển tính toán 26 SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 61/63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS Lê Kim Hùng a Mã nhị phân của rơle 26 b SELogic điều khiển tính toán 26 c Sự giới hạn 26 d Xử lý có thứ tự và khoảng thời gian xử lý 27 Các đầu vào quang 28 Chuyển mạch điều khiển vị trí 29 Chuyển mạch điều khiển từ xa 31 Phần tử quá dòng cắt nhanh .31 Phần tử quá dòng có thời gian 34 Logic cắt 37 Logic đóng .38 PHẦN IV I II TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Sơ đồ thay thế, xác định các đại lượng tính toán 40 Sơ đồ thay thế 40 Xác định các đại lượng bản 40 Điện kháng của các phần tử 40 Tính toán ngắn mạch 40 Tính toán dòng ngắn mach pha ở cuối đường dây 40 Tính toán ngắn mạch pha cuối đường dây và sau máy biến áp .40 Tính toán dòng ngắn mạch pha góp TBA 42 Dòng ngắn mạch thứ tự không .42 PHẦN V TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY I Giới thiệu chung về bảo vệ đường dây 44 1.Phân loại đường dây 44 2.Các dạng cố bảo vệ để bảo vệ đường dây tải điện 44 II Tính toán thông số cho rơle bảo vệ so lệch ngang có hướng 45 1.Nhiệm vụ của bảo vệ 45 2.Sơ đồ nguyên lý 45 3.Các bộ phận của bảo vệ 45 4.Phân tích sự làm việc của bảo vệ N 46 5.Tính toán dòng khởi động 47 6.Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ 48 PHẦN VI THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ (TĐD) I II III Ý nghĩa của TĐD 49 Yêu cầu bản đối với thiết bị TĐD 49 TĐD đường dây 50 Sơ đồ 50 Tính toán tham số của các phần tử sơ đồ 50 SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 62/63 ... 51P1,51P2,51N1,51Q1,51Q2, (51P1TC,51P2TC,51N1TC,51G, 51P1T,51P2T,51N1T,51G1T,51Q1T,51Q2T, 51Q1TC,51Q2TC ) Trip logic ( TR, ULTR ) Close logic ( 52A,CL,ULCL ) 51P1R,51P2R,51N1R,51G1R,51Q1R,51Q2R... bảo vệ cho đường dây kép mà ta đã xây dựng phương án cung cấp điện cho một khu vực ở phần I thì ta dùng bảo vệ so lệch ngang có hướng để bảo vệ cho đường dây kép Khi... 0 ,1 N1 X1 XB1 Dòng ngắn mạch hệ thống cung cấp: ( I N 31) = I cb1 0,502 = = 5,02( KA) X1 0 ,1 Tính toán ngắn mạch pha cuối đường dây và sau máy biến áp a Khi ngắn mạch cuối đường