Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 22011022kV

TÊN ĐỀ TÀI: “Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 22011022kV” Cho hệ thống điện như hình vẽ I. Các thông số 1.Hệ thống: SNmax =2400 MVA ; SNmin = 0.45 SNmax =1080 MVA; X0HTx1HT = 0.7 2.Máy biến áp: Sdđ = 150 MVA ; SII = 0,5Sdđ= 75 Uk(CT) %= 12 % Uk(CH) %= 26 % Uk(TH) %= 18 % 3.Đường dây: Chiều dài = 32km;Loại dây: ACO400 I. Nội dung 1.Mô tả đối tượng được bảo vệ,thông số chính. 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ role. 3.Lựa chọn phương thức bảo vệ. 4.Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle định sử dụng. 5.Tính toán các thông số bảo vệ của bảo vệ,kiểm tra sự làm việc của bảo vệ

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: Lê Quang Huy Lớp: D6H2 Hệ đào tạo: Đại học quy Nghành: Hệ thống điện TÊN ĐỀ TÀI: “Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV” Cho hệ thống điện hình vẽ D1 B1 110kV HTÐ D2 B2 I 220kV I III 22kV Các thông số 1.Hệ thống: II SNmax =2400 MVA ; SNmin = 0.45 SNmax =1080 MVA; X0HT/x1HT = 0.7 2.Máy biến áp: Sdđ = 150 MVA ; SII = 0,5Sdđ= 75 Uk(C-T) %= 12 % Uk(C-H) %= 26 % Uk(T-H) %= 18 % 3.Đường dây: Chiều dài = 32km;Loại dây: ACO-400 Lê Quang Huy-D6H2 Page GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang Đồ án tốt nghiệp I Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Nội dung 1.Mô tả đối tượng bảo vệ,thông số 2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ role 3.Lựa chọn phương thức bảo vệ 4.Giới thiệu tính thông số loại rơle định sử dụng 5.Tính toán thông số bảo vệ bảo vệ,kiểm tra làm việc bảo vệ II Các vẽ (6 vẽ A0) 1.Sơ đồ đấu dây thông số 2.Kết tính toán ngắn mạch 3.Phương thức bảo vệ 4.Tính thông số rơle 5.Kết tính toán bảo vệ 6.Kết kiểm tra làm việc bảo vệ Ngày giao nhiệm vụ: Ngày 05 tháng 10 năm 2015 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày 28 tháng 12 năm 2015 Hà Nội, ngày 05 tháng 10 năm 2015 Trưởng khoa Người hướng dẫn TS.Trần Thanh Sơn TS.Nguyễn Trường Giang Lê Quang Huy-D6H2 Page GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV LỜI CẢM ƠN Thời gian qua, nhờ hướng dẫn tận tình thầy giáo TS.Nguyễn Trường Giang thầy cô giáo khoa hệ thống điện, em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, với khả trình độ hạn chế nên đồ án chắn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý bảo thầy/Cô giáo Hà Nội, Ngày 10 tháng 01 năm 2016 Sinh viên: Lê Quang Huy Lê Quang Huy-D6H2 Page GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV LỜI NÓI ĐẦU Điện dạng lượng phổ biến Trong lĩnh vực sản xuất, sinh hoạt,an ninh cần sử dụng điện Việc đảm bảo sản xuất điện để phục vụ cho nhu cầu sử dụng lượng vấn đề quan trọng Bên cạnh việc sản xuất việc truyền tải vận hành hệ thống điện đóng vai trò quan trọng hệ thống điện Do nhu cầu điện ngày tăng, hệ thống điện ngày mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm đồng nghĩa với việc khả xảy cố chạm chập, ngắn mạch tăng theo Chính ta cần thiết kế thiết bị có khả giảm thiểu, ngăn chặn hậu cố gây Một thiết bị phổ biến để thực chức rơle Qua môn bảo vệ rơle xây dựng cho kiến thức để bảo vệ hệ thống điện trước hậu cố hệ thống gây đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn, phát triển liên tục bền vững Vì lý em chọn đề tài tốt nghiệp “thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Trong trình làm đồ án này, em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy cô môn, đặc biệt thầy giáo TS.Nguyễn Trường Giang Dù cố gắng kiến thức em hạn chế, kinh nghiệm tích lũy nên đồ án khó tránh khỏi sai sót Em mong nhận đánh giá, nhận xét, góp ý thầy cô để đồ án kiến thức thân em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô, đặc biệt thầy TS.Nguyễn Trường Giang giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà Nội tháng năm 2015 Sinh viên thực Lê Quang Huy Lê Quang Huy-D6H2 Page GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) Lê Quang Huy-D6H2 Page GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) Lê Quang Huy-D6H2 Page GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV MỤC LỤC Lê Quang Huy-D6H2 Page GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV MỤC LỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU Lê Quang Huy-D6H2 Page GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ-THÔNG SỐ CHÍNH Trạm biến áp đóng vai trò quan trọng dây chuyền sản xuất điện Vì vậy, việc xây dựng phương thức bảo vệ cho trạm biến áp đóng vai trò đặc biệt quan trọng việc quản lí vận hành hiệu Hệ thống điện 1.1 MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG Đối tượng bảo vệ trạm biến áp 220/110/22kV có hai máy biến áp tự ngẫu B1 B2 mắc song song với nhau.Hai máy biến áp cung cấp từ nguồn HTĐ.Hệ thống điện (HTĐ) cung cấp đến góp 220kV trạm biến áp qua đường dây kép D.Phía trung hạ áp trạm có điện áp 110kV 22 kV để đưa đến phụ tải BI1 D1 HTÐ N1 D2 N2' BI4 BI2 N1' B1 B2 II I III 220kV B1 N2 110kV N3' BI3 N3 22kV Hình 1.1.Sơ đồ nguyên lý vị trí đặt bảo vệ trạm biến áp 1.2 THÔNG SỐ CHÍNH 1.2.1 Hệ thống: Có trung tính nối đất Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: SNmax =2400 MVA ; Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: SNmin = 0,45 2400 =1080 MVA; X0HT = 0,7 x1HT 1.2.2 Máy biến áp: Loại tự ngẫu pha cuộn dây Có cấp điện áp : 230/121/23 kV Công suất : 150/150/75 Điện áp ngắn mạch phần tram cuộn dây Uk(C-T) %= 12 % Lê Quang Huy-D6H2 Page GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Uk(C-H) %= 26 % Uk(T-H) %= 18 % 1.2.3 Đường dây: Chiều dài = 32km; Loại dây: ACO-400 Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 10 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV 5.1.3 MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP Máy biến điện áp chọn theo điều kiện sau: Điện áp: Uđm BU ≥ Umg Cấp xác: phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo Công suất định mức: S2đmBU ≥ S2 Bảng 5-9Thông số máy biến điện áp Thông số BU Uđm(V) Cấp điện áp Loại BU 220 KH-220-58 110 KH-110-57 22 3HOM-24 Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp 220000/ 100/ 110000/ 100/ 24000/ 100/ 5.2 THÔNG SỐ CỦA ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ Bảng 5-10Thông số máy biến áp 230/110/22kV Phía I II III Công suất danh định ( MVA ) 150 150 75 Điện áp danh định ( kV ) 230 121 23 Dòng điện danh định ( A ) 377 761 3765 Tổ đấu dây YN Auto d11 Giới hạn thay đổi đầu phân áp (%) 15 15 15 Tỷ số biến đổi máy biến dòng ( nI = IS/IT ) 400/5 800/5 4000/5 Thông số Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 111 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV 5.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ Bảng 5-11Thông số máy biến áp 230/110/22kV Phía I II III 150 150 75 Điện áp danh định ( kV ) 230 121 23 Dòng điện danh định ( A ) 377 761 3765 Tổ đấu dây YN Auto d11 Giới hạn thay đổi đầu phân áp (%) Tỷ số biến đổi máy biến 15 15 15 400/5 800/5 4000/5 Thông số Công suất danh định ( MVA ) dòng ( nI = IS/IT ) 5.2.1 Tính toán thông số bảo vệ Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm ( ∆I/87 ) Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch có hãm gồm đoạn ( a, b, c, d ) hình 5.1với thông số tính toán sau: - Đoạn đặc tính (a): với dòng so lệch ngưỡng thấp ISL> xác định theo dòng không cân chế độ làm việc bình thường Thường chọn :ISL> = kat.Ikcb Kat:Hệ số an toàn Chọn kat=1,2÷1,3 Ikcb:Dòng không cân chế độ làm việc bình thường Với rơle số : Ikcb=Ikcb(fi)+ Ikcb(∆Uđc) Ikcb(fi):Dòng không cân sai số fi BI gây Ikcb(∆Uđc): tải Dòng không cân điều chỉnh điện áp Trong chế độ làm việc bình thường : Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 112 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Ikcb(fi)=kđn.kkck.fi.I dđB Ikcb(∆Uđc)=∆Uđc.IdđB kđn:Hệ số đồng BI ,lấy kđn=1 kkck:Hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần không chu kỳ dòng ngắn mạch, lấy kkck=1 fi:sai số cho phép lớn BI, lấy fi=0,1 ∆Uđc:Giới hạn điều chỉnh đầu phân áp , ∆Uđc=15% Ikcb=(1.1.0,1+0,15)IdđB=0,25.IdđB Ikcb* =0,25 ISL>=(1,2÷1,3).0,25 chọn ISL>= 0,3 -Đoạn (b) :được xác định đường thẳng qua gốc tọa đo, có góc α1 tgα1 =kH1 :Hệ số hãm cấp (SLOPE1), tgα1 = 0,2 ÷ 0,4 Ta chọn tgα1 = 0,25 -> α2 = 14,040 -Đoạn (c): xác định đường thẳng cắt IH IHcs2, có góc α2 tgα2 =kH2:Hệ số hãm cấp (SLOPE2), tgα2 =0,3 ÷ 0,7 Ta chọn tgα2 = 0, -> α2 = 26,60 Dòng hãm sở 2: IHCS2 = ( ÷ 2,5) ta chọn IHCS2 = 2,5 - -Đoạn đặc tính (d) : Dòng điện so lệch ngưỡng cao ISL>> xác định sau: I SL> > = U MIN N % Với: U NMIN % = min{U NC − T %;U NC − H %} = min{12;26} = 12% I SL >> = = 8,333 Ta tính ngưỡng thay đổi hệ số hãm: 12 Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 113 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV IH1 = I SL > 0,3 = = 1,2 tan α 0,25 IH = I HCS tan α 2,5.0,5 = =5 tan α − tan α 0,5 − 0, 25 IH = I SL >> 8,333 + I HCS = + 2,5 = 19,166 tan α 0,5 I SL = I H tan α = 5.0,25 = 1,25 Hình 5.1 Đặc tính làm việc rơle 7UT613 Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm lẫn BI bão hoà trường hợp xảy ngắn mạch ngoài, giới hạn đường kéo dài đoạn đặc tính b bắt đầu trị số dòng điện IADD ON STAB =7 Tỷ lệ thành phần bậc hai đạt đến ngưỡng chỉnh định, tín hiệu cắt bị khoá tránh cho rơle khỏi tác động nhầm lẫn 15% Thời gian trễ cấp IDIFF>(ISL>) 0s Thời gian trễ Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 114 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV cấp IDIFF>>(ISL>>) 0s Thời gian trở rơle 0,1s Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không (∆I0/87) Dòng khởi động bảo vệ chống chạm đất: Ikđ87N=k0.IdđBI k0: Hệ số chỉnh định, thường chọn k0=0,2÷0,3, lấy k0=0,3 IdđBI:Dòng danh định BI phía 220kV, I dđBI = 400A Ikđ87N=0,3.400 = 120A Bảo vệ dòng cắt nhanh (I>>/50) Dòng khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh : Ikđ50=kat.INngmax kat:Hệ số an toàn ,kat=1,2 INngmax:Dòng ngắn mạch cực đại qua bảo vệ INngmax=max{IN2max;IN3max}=11,41 kA; Dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 110kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc Ikđ50=1,2.8,795 = 10,554 kA Thời gian làm việc bảo vệ :t = Bảo vệ dòng có thời gian (I>/51) Dòng khởi động bảo vệ dòng có thời gian : Ikđ51=kIdđB k: Hệ số chỉnh định ,thường chọn k=1,5÷1,6,lấy k =1,5 IdđB: Dòng danh định máy biến áp +Phía 220kV Ikđ51(220) = 1,5.377 = 565,5A +Phía 110 kV Ikđ51(110) = 1,5.761= 1141,5 A +Phía 22 kV Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 115 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Ikđ51(22)= 1,5.3765= 5647,5A Thời gian làm việc bảo vệ dòng có thời gian : chọn đặc tính độc lập +Phía 22kV t22=max{tD22} +∆t tD22=0,5÷1,5s Chọn max{tD22} =1,1s ∆t=0,3s t22=1,1+0,3=1,4s +Phía 110kV t110=max{tD110} +∆t max{tD110} =0,7÷2s Chọn max{tD110} =1,6s ∆t=0,3s t110=1,6+0,3=1,9s +Phía 220kV t220 = max{t22,t110} +∆t =max{1,4;1,9}+∆t t220 = 1,9+0,3=2,2s Bảo vệ dòng thứ tự thời gian (I0>/51N) Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự thời gian : I0kđ51N=k0IdđBI k0: Hệ số chỉnh định ,thường chọn k = 0,2÷0,3,lấy k=0,3 IdđBI: Dòng danh định máy biến dòng +Phía 220kV I0kđ51N(220)=0,3.1000 = 300 A +Phía 110 kV I0kđ51N(110)=0,3.2000= 600 A Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian : chọn đặc tính độc lập +Phía 110kV t110=max{tD110} +∆t max{tD110} =0,5÷1,5s Chọn max{tD110} =1,1s ∆t=0,3s t110=1,1+0,3=1,4s +Phía 220kV t220=max{t110} +∆t =1,4 +0,3=1,7s Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 116 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV 5.3 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 5.3.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm Kiểm tra hệ số an toàn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ (N2,N3) Để kiểm tra hệ số an toàn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ ,ta kiểm tra hệ thống có công suất ngắn mạch cực đại, xét với dòng điện lớn qua bảo vệ ngắn mạch N2,N3 (vì nguồn cung cấp từ phía nên không cần xét N1) a Khi ngắn mạch điểm N2 Dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 110kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc 1,045 ISL=0,25.INngmax = 0,25.IN2max=0,25.4,18 = IH=2INngmax=2IN2max=2.4,18 =8,36 Giao điểm đường thẳng ISL=2,853 với đường đặc tính tác động nằm đoạn c (hình 5.2) I SL I 1,045 = tan α ⇒ I Htt = SL + 2,5 = + 2,5 = 3,023 I Htt tan α 0,5 Hệ số an toàn hãm: katH = I H 8,36 = = 2,766 I Htt 3,023 b Khi ngắn mạch điểm N3 Dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 22kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc ISL=0,25.INngmax = 0,25.IN3max=0,25.4,488 = 1,122 IH=2INngmax=2IN3max=2.4,488 =8,976 Giao điểm đường thẳng ISL=1,122 với đường đặc tính tác động nằm đoạn c (hình 5.2) I SL I 1,122 = tan α ⇒ I Htt = SL + 2,5 = + 2,5 = 4,744 I Htt tan α 0,5 Hệ số an toàn hãm: katH = I H 8,976 = = 1,892 I Htt 4,744 Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 117 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV N3(8,976;1,122) N2(8,36;1,045) Hình 5.2 Đặc tính an toàn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ Bảng 5-12Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm bảo vệ Thông số ISL Điểm ngắn mạch N2 1,045 N3 1,122 IH IHtt 8,36 8,976 3,023 4,744 katH 2,766 1,892 Kiểm tra hệ số độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ (N'1,N'2,N'3) Khi ngắn mạch vùng bảo vệ so lệch ,trạm cấp điện từ phía 110kV,do ISL trường hợp dòng qua cuộn dây phía 110kV Dòng hãm trường hợp tổng trị số dòng điện phía máy biến áp qui đổi phía 110kV Để kiểm tra độ nhạy bảo vệ ta xét dòng ngắn mạch nhỏ xảy ngắn mạch vùng bảo vệ (các điểm N' 1,N'2,N'3) chế độ công suất ngắn mạch cực tiểu, máy biến áp làm việc Để tránh tác động nhầm lẫn cố ngắn mạch chạm đất vùng bảo vệ, dòng ngắn mạch đem so sánh Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 118 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV cần loại bỏ thành phần thứ tự không máy biến áp có trung điểm nối đất trực tiếp Đối với hợp bảo vệ so lệch Siemens chế tạo : ISL=IH=INmin(-0) Hệ số độ nhạy xác định theo công thức : I N min( − 0) kn = I SLtt INmin(-0): Dòng cực tiểu ngắn mạch vùng bảo vệ (đã loại trừ thành phần thứ tự không ) ISLtt:Trị số ngưỡng dòng so lệch ứng với INmin(-0) a) Khi ngắn mạch điểm N'1 Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'1 ( SNmin,2 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): IBI1=1,804kA Dạng ngắn mạch N(1,1): IBI1 = 0,569kA Dạng ngắn mạch N(1): IBI1=2,335kA Từ kết ta :ISL=INmin(-0) = 0,569kA Giao điểm đường thẳng ISL=0,569với đường đặc tính tác động nằm đoạn c (hình 5.3) tan α = Hệ số nhạy: kn = I SLtt ⇒ I SLtt = tan α ( I SL − 2,5) = 0,5(0,569 − 2,5) = − 0,966 I SL − 2,5 I N min( − 0) 0,569 = = 0,589 I SLtt 0,966 b Khi ngắn mạch điểm N'2 Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'2 (SNmin ,2 máy biến áp) Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 119 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Dạng Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV ngắn mạch N (1) : IBI1=0,525kA Từ kết ta :ISL=INmin(-0)= 0,525 kA Giao điểm đường thẳng ISL=0,525 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.3) tan α = Hệ số nhạy: kn = I SLtt ⇒ I SLtt = tan α I SL = 0, 25.0,525 = 0,131 I SL I N min( − 0) 0,525 = =4 I SLtt 0,131 c Khi ngắn mạch điểm N'3 Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'3(SNmin ,2 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): IBI1= 0,525kA Từ kết ta :ISL=INmin(-0)= 0,525 kA Giao điểm đường thẳng ISL=0,525 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.3) tan α = Hệ số nhạy: kn = I SLtt ⇒ I SLtt = tan α I SL = 0, 25.0,525 = 0,131 I SL I N min( − 0) 0,525 = =4 I SLtt 0,131 Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 120 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV N2'(0,525;0,525) N3'(0,525;0,525) N1'(2,335;2,335) Hình 5.3 Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ Bảng 5-13Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ Điểm ngắn mạch Thông số ISL N'1 2,335 N'2 0,525 N'3 0,525 ISLtt 0,966 0,131 0,131 kn 0,589 4 5.3.2 Bảo vệ dòng có thời gian I>/51 Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau kN = I N I kd 51 INmin(cuối vùng): Dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 121 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Ikđ51:Dòng khởi động bảo vệ a) Phía 220 kV INmin(cuối vùng)= {IN2min;IN3min} Từ kết tính ngắn mạch, ta có :INmin(cuối vùng)= 0,525 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kN = I N 525 = = 0,928 < {1,1 ÷ 1,3} I kd 51 565,5 Như độ nhạy khởi động không đạt yêu cầu phải kết hợp thêm bảo vệ dòng thứ tự nghịch cho phía 220kV Dòng khởi động dòng thứ tự nghịch chọn: I220kdI2> = 0, 3IddB = 0, 3.377 = 113, A Độ nhạy bảo vệ: kn = I N 220 I kdI 2> I2Nmin dòng thứ tự nghịch nhỏ qua bảo vệ Theo kết tính toán ngắn mạch: I 2Nmin = 0,431.377 = 162,487 A Vậy: kn = I N 162, 487 = = 1, 437 > 1,3 220 I kdI 113,1 2> Độ nhạy đạt yêu cầu b) Phía 110kV IN2min qua BI2 = 1,369 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kN = I N 1369,8 = = 1, ∈ {1,1 ÷ 1,3} I kd 51 1141,5 Như độ nhạy khởi động đạt yêu cầu Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 122 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV a) Phía 22 kV IN2min qua BI3 = 5,245 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kN = I N 5245 = = 0,929 ∈ {1,1 ÷ 1,3} I kd 51 5647 Như độ nhạy khởi động không đạt yêu cầu phải kết hợp thêm bảo vệ dòng thứ tự nghịch cho phía 22kV Dòng khởi động dòng thứ tự nghịch chọn: I220kdI2> = 0, 3IddB = 0, 3.3765 = 1129,5 A Độ nhạy bảo vệ: kn = I N 220 I kdI 2> I2Nmin dòng thứ tự nghịch nhỏ qua bảo vệ Theo kết tính toán ngắn mạch: I2Nmin = 5245 A Vậy: kn = I N 5245 = = 4,657 > 1,3 220 I kdI 1129 2> Độ nhạy đạt yêu cầu 5.3.3 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian I0>/51 Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau kN = 3.I N I kd 51N I0Nmin(cuối vùng): Dòng điện thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ.(sơ đồ 4) Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 123 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Ikđ51:Dòng khởi động bảo vệ a) Phía 220 kV I0Nmin(cuối vùng)= 0,188 kA Trong hệ đơn vị có tên: IN2min = 0,188.377=70,876kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kN = b) Phía 110kV 3.I N 3.70,876 = = 0,709 I kd 51 300 IN2min qua BI2 = 0,29 Trong hệ đơn vị có tên: IN2min = 0,29.716=207,64kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kN = 3.I N 3.207,64 = = 1,038 I kd 51 600 5.3.4 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không ∆I0>/87N Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định kn87 N = 3.I N I 0kd 87 N sau I0Nmin: Dòng điện thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch N’1;N’2( sơ đồ 3) Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 124 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Ikđ87N:Dòng khởi động bảo vệ Tại điểm N’1: I0Nmin1= {I(1)0N’1; I(1,1)0N’1} = {0,782;2,531}=0,782 Tại điểm N’2: I0Nmin2= {I(1)0N’2; I(1,1)0N’2} = {1;0,777}=0,777 Vậy I0Nmin =0,777 Trong hệ đơn vị có tên: IN2min = 0,777.328=254,856kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kN = 3.I N 3.254,856 = = 6,371 I kd 87 N 120 5.4 KẾT LUẬN Qua kết tính toán, kiếm tra ta thấy hai bảo vệ 7UT613 cài đặt thông số giới hạn cho phép thiết bị để bảo vệ an toàn cho máy biến áp trước cố ngắn mạch trạm DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PSG.TS Phạm Văn Hòa: Ngắn mạch đứt dây Hệ thống điện, Nhà xuất KH&KT, 2006 PSG.TS Phạm Văn Hòa, Ths Phạm Ngọc Hùng, Thiết kế phần điện nhà máy điện Trạm biến áp, Nhà xuất KH&KT, 2006 GS.VS Trần Đình Long: Bảo vệ hệ thống điện, Nhà xuất KH&KT, 2005 Một số tài liệu, hình vẽ, catalogue Siemens, nguồn internet Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 125 GVHD: T.S Nguyễn Trường [...].. .Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Trong chương này, phương pháp tính toán ngắn mạch và kết quả tính toán ngắn mạch được thực hiện đối với các chế độ lựa chọn nhằm phục vụ cho thiết kế hệ thống bảo vệ cho đối tượng bảo vệ 2.1 Khái niệm về ngắn mạch, nguyên nhân và hậu của... 2.4.2 Phương pháp tính dòng ngắn mạch Để tính dòng ngắn mạch chạy qua BI phục vụ cho bảo vệ ta xét 4 chế độ sau: Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 12 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Sơ đồ 1: khi hệ thống ở chế độ cực đại và trạm vận hành 1 máy biến áp song song (SNMax,1MBA); Sơ đồ 2: khi hệ thống ở chế độ cực đại và trạm vận hành 2 máy biến áp độc lập (SNMax,2MBA);... kiện sau: − Điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp phải lớn hơn điện áp của lưới điện; − Tỷ số biến của hai máy biến áp bằng nhau; Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 18 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV − Hai máy biếp áp phải cùng tổ đấu dây; − Hai máy biếp áp phải cùng UN% Hai máy biến áp phải có cùng điện áp ngắn mạch Uk% hoặc độ chênh điện áp ngắn mạch không... 2.5.2 Sơ đồ thay thế: 1)Thứ tự thuận: XC X1D HT X1HT XT XH Hình 2-1.Sơ đồ thay thế TTT 2)Thứ tự nghịch: Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 17 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV X2D XC X2HT XT XH Hình 2-2Sơ đồ thay thế TTN 3)Thứ tự không; X0D XC XT X0HT XH Hình 2-3Sơ đồ thay thế TTK 2.5.3 Kiểm tra điều kiện hai máy biến áp hoạt động song song Các máy biến áp làm... IBI1(kA) = IBI1.Icb1=0,907.0,377 = 0,342 kA Dòng qua các BI khác bằng không Từ kết quả tính toán trên ta có bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 1(SNMax,1MBA) Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 31 GVHD: T.S Nguyễn Trường N3 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV Bảng 2-2Bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 1 Phía NM 220kV Điểm NM N N(1,1) N(1) N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(1,1) N(1) N3 N(3)... Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV 2.6.2 Sơ đồ 2 (SNMax,2MBA) 1)Ngắn mạch phía 220kV Sơ đồ thay thế thứ tự thuân,thứ tự nghịch và thứ tự không X1Dmax BI 0.042 HT N1' HT N1 X1HTmax 0.063 X1? 0.084 N1 Hình 2.12.Sơ đồ thay thế TTT X2Dmax 0.042 X2HTmax 0.063 BI N1' X2? 0.084 N1 N1 Hình 2.13.Sơ đồ thay thế TTN Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 33 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt. .. cần tính toán bảo vệ rơ le để chọn thiết bị bảo vệ rơ le, chỉnh định cài đặt thong số và kiểm tra độ nhạy Đối với những nút có dòng ngắn mạch lớn ta có thể lựa chọn được kháng điện,máy biến áp nhiều cuộn dây phân chia… nhằm mục đích giảm dòng ngắn mạch 2.3 Các giả thiết và phương pháp tính toán ngắn mạch Khi tính toán ngắn mạch bằng phương pháp thủ công người ta thường sử dụng một số giả thiết đơn giản... khí rất lớn giữa các bộ phận của thiết bị làm biến dạng − Gây sụt áp lưới điện làm động cơ ngừng quay ảnh hưởng đến năng suất các thiết bị − Gây mất ổn định hệ thống do các máy phát mất cân bằng công suất nếu không kịp thời khắc phục sẽ gây ra hiện tượng mất đồng bộ rã lưới Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 11 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV − Nhiều thành... Ia0 = 0 Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 14 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV 2.5 Điện kháng các phần tử và sơ đồ thay thế Ta chọn Scb = SddB = 150 MVA; Ucb =Utb (điện áp trung bình của các cấp tương ứng): -Ucb1 =230 kV -Ucb2 =121 kV -Ucb3 =23 kV Do đó dòng điện cơ bản tương ứng với các cấp điện áp là : I cb1 = Scb 150 = = 0,377(kA) 3.U cb1 3.230 I cb 2 = Scb... cuộn cao về điểm ngắn mạch N2 IOC = IOHT = 0,108 Dòng thứ tự không qua cuộn dây chung của máy biến áp I Och = I OT I cb 2 − I OC I cb1 = 1,946.0,787 − 0,108.0,394 = 1,095 Dòng qua dây trung tính của máy biến áp: Lê Quang Huy-D6H2 Giang Page 29 GVHD: T.S Nguyễn Trường Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV ITT=3.IOch=3.1,095=3,284 kA Phân bố dòng qua các BI: Điểm N2: Dòng qua BI1 I1BI1=I1∑=1,946