Thiết kế bảo vệ rơ le cho trạm biến áp

Trang 1

án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp

i t ng b o v là tr m bi n áp 220/110/35kV có hai máy bi n áp t

ng u B1 và B2 c m c song song v i nhau Hai máy bi n áp này c cung

220kV c a tr m bi n áp qua ng dây kép D Phía trung và h áp c a tr m có

n áp 110kV và 35kV a n các ph t i

Hình 1.1 S nguyên lý và các v trí t b o v c a tr m bi n áp

1.2.1 th ng n HT : có trung tính n i t

Công su t ng n m ch ch c c i: SNmax = 1500MVA

Công su t ng n m ch ch c c ti u: SNmax = 0,75.1500 = 1125MVA

Trang 2

Ilvcb – dòng làm vi c c ng b c l n nh t qua máy c t ng v i dòng công

su t l n nh t i qua khi quá t i s c

Thông s tính toánp

I''(kA)

Ixk(kA)

n ápxung (kV)

I t

(kA)

I(kA)d (mm) h (mm)

U N %

Trang 3

Ph t i)

I(kA)

ng 1.4 Thông s máy bi n n áp

Trang 4

- Các máy phát n không có hi n t ng dao ng công su t ngh a là góc

ch pha gi a các véct s c n ng c a máy phát là không thay i và x p x

ng không

- Tính toán th c t cho th y ph t i h u nh không tham gia vào dòng

ng n m ch quá ban u, do v y ta b qua ph t i khi tính toán ng n m chquá ban u

- th ng t không bão hoà: gi thi t này làm cho phép tính n gi n i

t nhi u b i vì ta xem m ch là tuy n tính nên có th dùng ph ng pháp x p

Trang 5

cb1

cb cb2

cb2

cb cb3

Trang 6

21 = 11% + 19% - 31% = - 0,5% = 0

21

Trang 7

Trang 8

2.3 CÁC S TÍNH TOÁN:

Tính toán dòng ng n n ng n m ch c th c hi n trong ch c c i

và ch c c ti u bao g m 4 s :

1: khi h th ng ch c c i và tr m v n hành 1 máy bi n áp c l p(SN max, 1MBA);

2: khi h th ng ch c c i và tr m v n hành 2 máy bi n áp songsong (SN max, 2MBA);

3: khi h th ng ch c c ti u và tr m v n hành 1 máy bi n áp c l p(SN min, 1MBA);

4: khi h th ng ch c c ti u và tr m v n hành 2 máy bi n áp songsong (SN min, 2MBA);

Trang 9

Trong ó:

1D 1H max

2 =

X

20,120(0,100 + ) (0,115 + 0,195)

200,100 +

=

,120 + 0,115 + 0,1952

Trang 10

0D 0H

X = X + X = 0,113 + 0,106∆ =0, 219Các thành ph n dòng n và n áp t i ch ng n m ch

Trang 11

Trang 12

2 = 0,114

Trang 13

IBI1 = I = 4,386

IBI2 = I = 4,386không có dòng qua các BI

Σ Σ

ITT = 3 I0ch = 3 1,140 = 3,420kAPhân b dòng qua các BI:

m N2:

Trang 15

Dòng th t không t h th ng v m ng n m ch

0HT

0D 0HT

Dòng th t không ch y qua cu n cao v m ng n m ch N2

I0C = I0HT = 0,727

Dòng th t không ch y qua cu n dây chung c a máy bi n áp

I0ch = I0T Icb2 – I0C Icb1

= 1,754.0,656 – 0,727.0,328 = 0,912kADòng qua dây trung tính c a máy bi n áp

ITT = 3.I0ch = 3 0,912 = 2,736kAPhân b dòng qua các BI

m N’2:

IBI1 = 4,235

IBI4 = ITT = 2,736kA Dòng qua các BI khác b ng không

3) Ng n m ch phía 35kV.

Cu n dây 35kV c a máy bi n áp n i do v y ch tính ng n m ch 3 pha N(3)

thay th

Trang 16

2Dòng ng n m ch t h th ng n m ng n m ch N2

NM

mNM

Trang 17

N(1,1) 4,295 0 0 3,420N'2

N1

Trang 18

Trong ó:

1D 1H max

Trang 19

0 N 0HT

0HT

0 N 0B

ITT = 3.I0ch = 3.I0C = 3 0,308 = 0,924kAPhân b dòng qua các BI:

m N1:

IBI1 = I0C = 0,939

IBI4 = ITT = 0,924kADòng qua các BI khác b ng không

I = I + I = - 3,658 - j7, 640 - 0,939 = - 4,579 - j7,640 =8,916

Trang 20

0N 0B

m N1:

IBI1 = I0C = 0,836

Trang 21

Trang 23

0 0T

C 0HT

m N2:

1 1BI1

2 2BI1

0HT 0BI1

2 2BI2

Trang 24

0 0BI2

C 0HT

Trang 25

I0ch = I0T Icb2 – I0C Icb1

= 1,220.0,656 – 0,381.0,328 = 0,675kADòng qua dây trung tính c a m i máy bi n áp

I0TT = 3.I0ch = 3 0,675 = 2,025kAPhân b dòng qua các BI

m N2:

1 1BI1

2 2BI1

3) Ng n m ch phía 35kV.

Cu n dây 35kV c a máy bi n áp n i do v y ch tính ng n m ch 3 pha N(3)

S thay th

Trang 26

Trong ó:

1D 1H max

NM

mNM

Trang 27

0,115XC 0,195XHN'1

X0

U0N

I0

Trang 28

0,195 = 0,139

Trang 29

0 0HT

0 0B

Trang 30

0B cb1

I = 0,937.I = 0,937.0,328 = 0,307kAPhân b dòng qua các BI

Trang 31

+

=

120 + 0,115 + 0,195 = 0,127

m N’2:

IBI1 = I = 3,028

Trang 32

Σ Σ

Trang 33

X = X + X = 0, 286 + 0,127∆ =0,413Các thành ph n dòng n và n áp t i ch ng n m ch

Trang 34

Dòng qua dây trung tính c a máy bi n áp

ITT = 3.I0ch = 3 0,780 = 2,340kAPhân b dòng qua các BI

m N’2:

IBI1 = 3,369

IBI4 = ITT = 2,340kA Dòng qua các BI khác b ng không

Trang 35

NM

mNM

Trang 37

0,253 0,155 0,096

0 N 0HT

0HT

0 N 0B

Trang 38

ITT = 3.I0ch = 3.I0C = 3 0,280 = 0,841kAPhân b dòng qua các BI:

m N1:

IBI1 = I0C = - 0,855

I = I + I = - 2, 427 - j5,075 - 0,855 = - 3, 282 - j5,075 =6,044

0N 0HT

0HT

0N 0B

Trang 39

Dòng th t không qua cu n dây phía cao c a m i MBA

0B 0C

m N1:

IBI1 = I0C = 0,712

Trang 41

a) Ng n m ch 2 pha N (2)

Dòng ng n m ch 3 pha

(3) N

Trang 42

0 N 0HT

m N2:

1 1BI1

2 2BI1

0 0BI2

Trang 43

ITT = 3.I0ch = 3 0,541 = 1,623kA

Trang 44

Dòng qua BI1.

1 1BI1

2 2BI1

Trang 45

0,115 + 0,195

2Dòng ng n m ch 3 pha

(3) N

NM

mNM

Trang 46

N 1 N' 2 N 2

N 3

N' 3

I max = 9,013 (S Nmax ,2MBA,N' 1(1))

I min = 0,701kA (S Nmin ,2MBA,N 1 (1) )

3

2 1

Hình 2.33 K t qu tính ng n m ch dòng n I Nmax , I Nmin qua các BI.

Trang 47

phân ra làm hai nhóm: h h ng bên trong và h h ng bên ngoài

H h ng bên trong bao g m:

- Quá bão hoà m ch t

Tu theo công su t, v trí, vai trò c a máy bi n áp trong h th ng mà

Ch m ch p các vòng dây

Trang 48

ng và nhi m v khác nhau Các r le b o v th ng ph i tho mãn các yêu c uchung nh :

3.2.1 Tác ng nhanh:

Khi phát sinh ng n m ch, thi t b n ph i ch u tác ng c a l c ng

n và tác d ng nhi t do dòng ng n m ch gây ra Vì th vi c phát hi n và c tnhanh ph n t b ng n m ch s h n ch c m c h h ng c a các ph n t

ó, nâng cao hi u qu c a thi t b t ng óng l i m ng l i n và h th ngthanh cái, rút ng n c th i gian s t th p n áp các h tiêu th và t ng kh

ng gi n nh cho h th ng n

3.2.2 Tính ch n l c.

Là kh n ng phát hi n và cách ly úng ph n t b h h ng m b o các

ph n t bình th ng khác liên t c ho t ng L i có c u hình càng ph c t pcàng khó m b o tính ch n l c N u tính ch n l c không m b o thì làm cho

Trang 49

B o v làm vi c d a trên nguyên t c so sánh tr c ti p dòng n hai u

ph n t c b o v B o v s tác ng a tin i c t máy c t khi s c x y ratrong vùng b o v (vùng b o v là vùng gi i h n gi a các BI m c vào m ch soch)

Nguyên lý c a b o v so l ch dòng n có hãm dùng cho MBA t ng u

Trang 50

V i ngu n cung c p t phía 1, còn phía 2,3 là ph t i B qua dòng nkích t c a máy bi n áp, trong ch làm vi c bình th ng ta có.

I = +I IDòng n i vào cu n dây làm vi c b ng

I = −I (I +I )Các dòng n hãm

kH 0,5 là h s hãm c a b o v so l ch

Ngoài ra, ng n ch n tác ng sai do nh h ng c a dòng n t hoákhi óng máy bi n áp không t i và khi c t ng n m ch ngoài, b o v còn chãm b ng thành ph n hài b c hai trong dòng n t hoá IHM

0

I

∆ s d ng b o v ch ng các s c ch m t trong các cu n dây uhình sao có trung tính n i t

Khi ng n m ch ngoài vùng b o v thì dòng n th t không qua BI1,

I0 – dòng th t không ch y trong cu n dây máy bi n áp

ID– dòng n ch y qua cu n dây trung tính máy bi n áp

ð I0 - không tác ng

Trang 51

le có hai c p tác ng g m có 2 phao b ng kim lo i mang b u thu tinh có

ti p m thu ngân hay ti p m t ch làm vi c bình th ng trong bình

Trang 52

y phao s 1 xu ng, role g i tín hi u c p 1 c nh báo N u khí b c ra m nh(ch ng h n do ng n m ch cu n dây MBA t trong thùng d u) lu ng khí dichuy n t thùng d u lên bình dãn d u y phao s 2 xu ng g i tín hi u i c tmáy c t c a MBA.

M t van th c l p trên r le: khi th nghi m r le, l p máy b m khí nénvào u van th M khoá van, không khí nén bên trong r le cho n khi phao

xu ng óng ti p m

M t nút nh n th ki m tra s làm vi c c a 2 phao khi nh n nút th n

a hành trình, s tác ng c khí cho phao trên h xu ng(lúc này c 2 phaoang nâng lên vì r le ch a y d u) óng ti p m báo hi u (c p 1) c a phaotrên Ti p t c nh n nút th n cu i hành trình, s tác ng c khí cho phao d i

ng b h xu ng (do phao trên ã h xu ng r i) óng ti p m m may c t(c p 2 ) c a phao d i

D a vào thành ph n và kh i l ng h i sinh ra ta có th xác nh c tính

ch t và m c s c Do ó trên r le h i còn có thêm van l y h n h p khísinh ra nh m ph c v cho vi c phân tích s c R le h i tác ng ch m, th igian làm vi c t i thi u là 0,1s; trung bình là 0,2s

I = kat IN.ng.maxTrong ó:

I – Dòng n ch nh nh b o v c t nhanh

Kat – h s tin c y, ch n b ng 1,2 – 1,3

IN.ng.max– Dòng ng n m ch ch c c i khi ng n m ch ngoài (cu i

o v )

Trang 53

2.3.6 o v quá dịng cĩ th i gian I >

Thơng th ng t t t c các phía, là b o v d phịng cho b o v so l ch

và các b o v c a ng dây xu t tuy n

2.3.7 o v quá dịng th t khơng I0>

Th ng t phía cu n dây cĩ trung tính n i t, d phịng cho b o v so

ch th t khơng, cho các b o v ch ng ch m t B o v quá dịng th tkhơng cĩ u m là th i gian b o v ng n, nh y cao, s t ng i n

gi n

2.3.8 o v quá t i I≥

Do tr m ch cĩ m t ngu n cung c p nên n u x y ra quá t i phía 110kV

d n t i quá t i cu n dây phía ngu n vì v y trong s b o v c n t m t

o v ch ng quá t i phía cĩ ngu n cung c p (phía 220kV) ngồi ra do cu n35kV cĩ cơng su t b ng 0,5S nên c ng c n t b o v ch ng quá t i

2.3.9 o v ch ng h h ng máy c t 50BF

o v ch ng h h ng máy c t là m t b o v d phịng c t 3 phíamáy bi n áp cĩ tác d ng phát hi n h h ng máy c t

RK12

0

12

6'810

B Hợp bộ quá dòng

Hợp bộ so lệch

BI4

Trang 55

GI I THI U CÁC TÍNH N NG VÀ

Hi n nay, các r le k thu t s hi n i th ng c ch t o h p b , bao

m nhi u ch c n ng Trong ch ng này ch y u gi i thi u các ch c n ng c

Trang 56

1) ng d ng.

le 7UT513 là r le b o v so l ch k thu t s c a hãng Siemens ây là

lo i r le tác ng nhanh và ch n l c dùng b o v MBA 3 dây qu n và các

m nút có 3 u cung c p nó c ng có th dùng cho máy phát và ng c Ngoài ra, 7UT513 còn có th dùng b o v ch ng ch m t h n ch cho MBA,kháng n, hay máy n quay có trung m n i t và b o v ch m v choMBA, kháng n có v cách ly v i t 7UT513 còn c trang b b ph n b o quá dòng có th i gian và b ph n ch ng quá t i Hai b ph n này có th t

t kì cu n dây hay u ra nào c a i t ng c b o v

Trong su t th i gian t n t i s c , biên c a các giá tr t c th i c l u

tr trong th i gian t i a là 5s dùng phân tích s c ti p theo

Các giá tr o l ng (dòng n, n áp) liên t c c ki m tra m b o

n n m trong sai s cho phép

H th ng giao di n hoàn toàn cho phép liên l c v i các b u khi n và l u

tr k thu t s khác

H th ng x lý c a r le 7UT513 dùng b vi x lý 16 bit

Quá trình u khi n và x lí tín hi u, vi c thu th p d li u, s hoá giá tr o

n vi c phát l nh c t máy c t u hoàn toàn b ng s

Các m ch x lý bên trong: o l ng, u khi n, m ch cung c p c a h

th ng v i các b chuy n i u vào hi n th trên màn hình, các mo un vào ra

nh phân và b chuy n i m t chi u làm vi c tin c y và hoàn toàn b ng n.Kém nh y v i sai s c a máy bi n dòng, các hi n t ng thoáng qua vànhi u

Toàn b các ch c n ng u có th th c hi n c nh th t c tu ch n.Liên t c tính toán các giá tr o c trong v n hành và hi n th trên mànhình phía tr c

Ch nh nh và v n hành n gi n b ng b ng u khi n tích h p, ho c n i

i máy tính cá nhân có ph n m m tr giúp b ng th c n

Ghi nh d li u s c , các giá tr t c th i trong th i gian s c vào b l u

Trang 57

- n nh cao ngay c khi m c bão hoà máy bi n dòng khác nhau

- Không ph thu c vào cách n i t m trung tính c a thi t b

c) Khi dùng b o v thanh cái:

Trang 58

- nh y cao khi có s c ch m t trong vùng b o v

- Tính n nh cao khi có s c ch m t ngoài vùng b o v nh s d ng

ph ng pháp hãm d a vào biên c ng nh góc pha c a các dòng n

e) o v quá dòng có th i gian:

- Có th dùng b o v quá dòng làm b o v d tr , c t cho b t k cu ndây hay xu t tuy n nào c a thi t b c b o v V i 7UT513 k c cho thi t bo

- B o v quá dòng có th làm vi c v i c tính th i gian c l p hay phthu c, c tính th i gian ph thu c có th c l a ch n

- Có c p ch nh nh ng ng dòng n cao v i c tính th i gian c l p

f) o v quá t i theo nhi t :

- Hai ch c n ng b o v quá t i nhi t c l p v i nhau v logic có th tcho b t k cu n dây hay xu t tuy n nào c a thi t b c b o v V i 7UT513ngay c cho thi t b o

- Mô hình nhi t c a t n th t nhi t do dòng n

ng nh y cao (giá tr t nh nh t là 10mA)

h) Ph i h p (k t n i) các tín hi u nh phân bên ngoài:

- x lý ho c truy n d n các tín hi u bên ngoài ho c các l nh Ví d tín

hi u r le h i

- N i t i các r le tín hi u, các led, h th ng giám sát và u khi n t i tr m(LSA) b ng các giao di n n i ti p

i) t n i v i các tín hi u c t bên ngoài:

- Ph i h p các tín hi u bên ngoài vào vi c x lý c nh báo

- C t b i tín hi u bên ngoài qua ma tr n c t có ho c không có th i gian tr

j) h p ma tr n c t:

Trang 59

- V i 7UT513 có 5 r le c t cho b t k l nh c t nào c a b o v