Đồ án Bảo vệ Hệ thống điên

ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN SVTH: Lời nói đầu Điện nguồn lượng khơng thể thiếu nước đà phát triển Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành lượng điện phát triển mạnh mẽ chiều rộng chiều sâu, nhiều nhà máy điện xây dựng với quy mô công suất lớn nhằm đáp ứng nhu cầu cung cấp điện cho tất ngành kinh tế quốc dân Ngành điện lực nước ta phát triển tương đối nhanh chóng, đặc biệt nguồn điện, hoàn thành việc xây dựng nhà máy thủy điện nhiệt điện có cơng suất lớn, hệ thống truyền tải điện để đáp ứng nhu cầu dùng điện ngày tăng Nhiệm vụ hàng đầu đặt trước cho ngành điện tính liên tục cung cấp điện chất lượng điện Đối với sinh viên sau thời gian học tập, trau dồi kiến thức giao đồ án môn học nhằm tổng hợp kiến thức biết cách vận dụng điều thầy cô giảng vào công việc cụ thể Đề tài em giao “ Thiết kế bảo vệ rơle đo lường hệ thống điện” Sau thời gian làm đề tài với giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo mơn Hệ Thống Điện đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn “ TS Ngơ Đức Minh” Cùng với nỗ lực thân ý kiến đóng góp thầy giáo, đến em hoàn thành đề tài với đầy đủ nội dung Tuy đề tài làm quen với cơng việc thiết kế kiến thức tích lũy tài liệu tham khảo nhiều hạn chế nên khơng thể khơng có thiếu sót Vì em mong nhận đóng góp ý kiến thầy,cô giáo môn bạn bè để đề tài em hoàn chỉnh Em xin chân thành cám ơn! Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN PHẦN A - -I Giới thiệu lưới điện khu vực: Giới thiệu phần tử chính, chức nhiệm vụ: N1 MC L2 L1 MC MC MC MC MC MCN MCN N2 MC 16 MC 11 MC 10 PT MC MCN MC MC L4 L3 MC 12 MC 13 L6 PT PT L5 MC 15 MC 14 PT PT - nguồn cung cấp N1 , N2 với thông số: +> Công suất ngắn mạch: SN.N1 = 100MVA, SN.N2 = 140MVA +> Điện áp định mức : Uđm = 110KV -5 phụ tải điện : PT1, PT2, PT3, PT4, PT5 -6 lộ đường dây : L1 đến L6 với thông số đường dây: Bảng 1: ĐD Chiều dài(km) L1 74,72 L2 41,23 L3 42,42 Loại dây AC-300 AC-185 AC-150 ĐD L4 L5 L6 Chiều dài (km) 58,31 81,23 41,23 Loại dây AC-240 AC-120 AC-120 Bảng 2: ĐD L1 L2 L3 Công suất (MVA) 64,72+j50 41,23+j25 42,42+j40 ĐD L4 L5 L6 Công suất (MVA) 58,31+j45 41,23+j20 41,23+j35 - MC1 đến MC16 : làm nhiệm vụ đóng cắt dịng ngắn mạch - MCN1, MCN2, MCN3 : máy cắt nối Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN Nguyên lý hoạt động lưới điện: Ta có chiều truyền cơng suất : Phân phối cơng suất xác lưới điện kín vấn đề khó khăn Vì khi giải vấn đề kỹ thuật liên quan tới lưới điện kín phải dùng phương pháp tính tốn gần Từ bảng số liệu ta thấy công suất đường dây L2 nhỏ nhất, đường dây L có điểm phân bố công suất, điểm phân bố công suất đặt góp Chú ý thực tế vận hành điểm phân bố cơng suất tự nhiên không cố định NN L1 L2 S1 S2 PT1 L5 L4 L3 N2 N S3 PT2 S4 PT3 S5 PT4 L6 S6 PT5 - Ở chế độ làm việc bình thường: +> Các máy cắt từ MC1 đến MC16, MCN1, MCN2, MCN3 trạng thái đóng, góp 1.1,1.2, 2.1, 2.2, 3.1, 3.2 làm việc Khi PT PT4 lấy điện TC 1.1 1.2 nguồn N cấp qua MC1 -> đường dây L1 -> qua MC2 ->TC 1.1 1.2 +> PT3 lấy điện TC 3.1 3.2 nguồn N cấp ->qua MC8 -> đường dây L4 -> qua MC7 cấp điện cho TC3.1 3.2 +> PT5 nhận điện từ nguồn N2 +> PT2 nhận điện từ nguồn N1 N2.Vì PT2 lấy điện TC 2.1 2.2 Mà làm việc bình thường ta cho TC làm việc chúng cấp điện từ nguồn N1 -> MC1 -> L1 -> MC2 -> TC1.1,1.2 ->MC3 -> L2 -> MC4 -> TC 2.1 2.2 Từ phía nguồn N2 -> qua MC8 -> L4 -> MC7 -> TC 3.1 3.2 -> L3 -> MC5 -> TC 2.1 2.2 - Ở chế độ cố: +> Giả sử xảy cố nguồn N1 (N2), MC1 (MC8, MC16 ) cắt ra, đường dây L1 (L4, L6 ) điện -> PT1, PT4, PT6 điện +> Giả sử cố xảy đường dây L (L3), MC3, MC4 (MC5, MC6) cắt PT2 nhận điện từ nguồn N1 ( N2) Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN SVTH: +> Giả sử cố xảy đường dây L (L5, L6 ) , MC7 ( MC14, MC15 ) cắt -> PT3 ( PT4, PT5 ) điện +> Giả sử cố xảy TC ,vd TC 1.1 Khi máy cắt nối MCN1 MC nối với TC1.1 cắt ra, cô lập TC1.1 mà khơng làm ảnh hưởng đến TC2.2 PT PT4 cung cấp điện Ở hệ thống TC 2, tương tự Tính tốn thơng số 3.1 Tính tốn thơng số mạch R, X Tra bảng “các số liệu tính tốn dây nhôm lõi thép “ “Lưới điện thống điện “ Trần Bách, ta có thơng số loại đường dây ghi bảng sau: Bảng 3: ĐD L1 L2 L3 L4 L5 L6 Chiều dài (km) 74,72 41,23 42,42 58,31 81,23 41,23 Loại dây AC-300 AC-185 AC-150 AC-240 AC-120 AC-120 r0 (Ω/km) 0,1 0,16 0,19 0,12 0,25 0,25 x0 (Ω/km) 0,404 0,409 0,416 0,401 0,423 0,423 Tổng trở Z (Ω) 7,472+j30,187 6,597+j16,863 8,06+j17,647 6,997+j23,382 20,308+j34,360 10,307+17,440 3.2 Tính tốn dịng điện đoạn đường dây chế độ làm việc bình thường Ta đưa khái niệm: - Chế độ làm việc bình thường mạng điện tình trạng khơng có phần tử khu vực xét bị cắt - Dịng điện làm việc bình thường dịng điện lớn qua phần tử chế độ làm việc bình thường Dịng điện đoạn đường dây tính theo cơng thức: Áp dụng cơng thức ta có kết dịng điện làm việc bình thường đoạn đường dây bảng sau: Bảng 4: Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN Đường Cơng suất (MVA) Dịng điện (A) L1 L2 L3 L4 L5 L6 64,72 + j50 41,23 + j25 42,42 + j40 58,31 + j45 41,23 + j20 41,23 + j35 429,256 253,075 306,021 386,588 240,518 283,859 dây 3.3 Tính tốn thơng số nguồn: Từ cơng thức : Ta tính dịng điện ngắn mạch đầu cực sau: Chọn đại lượng bản: Scb = 100(MVA) Ucb = 115(KV) S 100 cb Dòng điện : I cb = 3.U = 3.115 = 0,502 cb Điện kháng nguồn:   X HT = S cb = 3.U cb I N N X HT = Scb 100 = = 0,683( Ω) 3.U cb I N N 3.115.0,735 100 = 0,956( Ω) 3.115.0,525 Thành lập sơ đồ thay xác định điện kháng phần tử theo hệ đơn vị tương đối hệ bản: N N1 X1 N2 X2 N3 X3 N4 X4 N7 N Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên X N5 X6 N6 Page SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN Xác định thông số phần tử: ( hệ ) X i = X * S cb U cb2 S 100 cb Ta có: X = X 01.L1 U = 0,404.74,72.1152 = 0,228 cb Tính tốn cho đại lượng khác, ta có bảng số liệu sau : Bảng : XHT1 0,956 X1 X2 0,228 0,128 X3 X4 X5 X6 XHT2 0,133 0,177 0,259 0,132 0,683 II Chọn kiểm tra thiết bị • Đặt vấn đề : Các thiết bị điện, sứ cách điện phận khác HTĐ điều kiện vận hành ba chế độ sau : - Chế độ làm việc lâu dài (tức làm việc bình thường) - Chế độ tải (đối với số thiết bị điện cho phép tải đến 1,4 định mức) - Chế độ chịu dòng điện ngắn mạch Trong chế độ làm việc lâu dài, thiết bị điện, sứ cách điện phận khác làm việc tin cậy chúng chọn điện áp dòng điện định mức Trong chế độ tải, dòng điện qua thiết bị điện cá phận dẫn điện khác lớn dịng điện định mức Nếu mức q tải khơng vượt giới hạn cho phép thiết bị điện làm việc tin cậy Trong tình trạng ngắn mạch, khí cụ điện, sứ cách điện phận dẫn điện khác đảm bảo làm việc tin cậy q trình lựa chọn chúng có thơng số theo điều kiện ổn định động ổn định nhiệt Tất nhiên xảy ngắn mạch, để hạn chế tác hại cần loại trừ nhanh chóng tình trạng ngắn mạch Trường Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp Thái Ngun Page SVTH: ĐỒ ÁN MƠN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN Như dòng ngắn mạch số liệu quan trọng để chọn kiểm tra thiết bị điện Ta xét trường hợp ngắn mạch xảy điểm hình vẽ : N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7 N N1 X1 X2 N2 N3 X3 X4 N4 N7 N X5 X6 N5 N6 2.1.Tính ngắn mạch Tổng điện trở tổng điện kháng vòng ngắn mạch : R∑ = R1 + R2 + R3 + R4 = 7,472 + 6,597 + 8,06 + 6,997 + 20,308 + 10,307 = 59,741 X ∑ = X + X + X + X = 30,187 + 16,863 + 17,647 + 23,382 + 34,360 + 17,440 = 139,879 Nhận thấy : R∑ < X∑ = 29,359 => tính tốn ta bỏ qua thành phần điện trở II.1.1 Trường hợp ngắn mạch pha: a/ Xét điểm ngắn mạch N1: Ta có sơ đồ thay thế: N1 XHT1 XE N N Trong đó: XE = X1 +X2 + X3 + X4 + XHT2 = 0,228 + 0,128 + 0,133 + 0,177 + 0,683 = 1,349 Vì nguồn N1, N2 có cơng suất vô lớn nên ta không nhập nguồn - Dòng ngắn mạch nguồn N1 đưa đến: " " Ta có: I N 1( N 1) = I ∞N => I N 1( N 1) = I N 1( N 1) = I ∞N = I N N = 0,525 Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN - - Dịng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị: ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N 1) chọn kxk = 1,8 1( N 1) = ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N 1) = 1,8.0,525 = 1,336( KA)  1( N 1) = Dòng ngắn mạch nguồn N2 đưa đến là: I N" ( N 1) = I => I N3 ( N 1) = I N" ( N 1) = I cb 0,502 = = 0,372( KA) X E 1,349 Dòng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị là: ( 3) ixkN 2.k xk I N( 32) ( N 1) chọn kxk = 1,8 ( N 1) = ( 3) ixkN 2.k xk I N( 32) ( N 1) = 2.1,8.0,372 = 0,947( KA)  ( N 1) = Như tổng dòng ngắn mạch pha điểm N1 là: - I N(31) = I N(31)( N 1) + I N(32) ( N 1) = 0,525 + 0,372 = 0,897( KA) b/ Xét điểm ngắn mạch N2: Ta có sơ đồ thay thế: XD XD2 N N N2 Trong đó: XD1 = XHT1 + X1 = 0,956 + 0,228 = 1,184 XD2 = XHT2 + X2 + X3 + X4 = 0,683 + 0,128 + 0,133 + 0,177 = 1,121 Dòng ngắn mạch nguồn N1 đưa đến: I - - I N3 ( N 1) = I N" ( N ) = I ∞N = - 0,502 " ( 3) cb Ta có: I N 1( N ) = I N 1( N 2) = I ∞N = X = 1,184 = 0,424( KA) D1 Dịng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị: ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N ) chọn kxk = 1,8 1( N ) = ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N ) = 1,8.0,424 = 1,079( KA)  1( N ) = Dòng ngắn mạch nguồn N2 đưa đến là: I cb 0,502 = = 0,448( KA) X D 1,121 Dịng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị là: ( 3) ixkN 2.k xk I N(32) ( N 2) chọn kxk = 1,8 2( N 2) = ( 3) ixkN 2.k xk I N(32) ( N 2) = 1,8.0,448 = 1,140( KA)  2( N 2) = Như tổng dòng ngắn mạch pha điểm N2 là: I N( 32) = I N( 31)( N 2) + I N(32) ( N ) = 0,424 + 0,448 = 0,872( KA) c/ Xét điểm ngắn mạch N3: Ta có sơ đồ thay thế: XH2 XH1 N Trong đó: N N3 Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN - XH1 = XHT1 + X1 + X2 = 0,956 + 0,228 + 0,128 = 1,312 XH2 = XHT2 + X3 + X4 = 0,683 + 0,133 + 0,177 = 0,993 Dòng ngắn mạch nguồn N1 đưa đến: I - - I N( 32) ( N 3) = I N" ( N 3) = I ∞N = - 0,502 " ( 3) cb Ta có: I N 1( N 3) = I N 1( N 3) = I ∞N = X = 1,312 = 0,382( KA) H1 Dịng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị: ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N 3) chọn kxk = 1,8 1( N 3) = ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N 3) = 1,8.0,382 = 1,972( KA)  1( N 3) = Dòng ngắn mạch nguồn N2 đưa đến là: I cb 0,502 = = 0,506( KA) X H 0,993 Dòng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị là: (3) ixkN 2.k xk I N(32) ( N 3) chọn kxk = 1,8 ( N 3) = (3) ixkN 2.k xk I N(32) ( N 3) = 1,8.0,506 = 1,288( KA)  ( N 3) = Như tổng dòng ngắn mạch pha điểm N3 là: I N(33) = I N(31)( N 3) + I N(32) ( N 3) = 0,382 + 0,506 = 0,888( KA) d/ Xét điểm ngắn mạch N4: Ta có sơ đồ thay thế: XG1 XG2 N N N4 - I - - 0,502 " ( 3) cb Ta có: I N 1( N 4) = I N 1( N 4) = I ∞N = X = 1,445 = 0,347( KA) G1 Dòng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị: ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N ) chọn kxk = 1,8 1( N ) = ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N ) = 2.1,8.0,347 = 0,883( KA)  1( N ) = Dòng ngắn mạch nguồn N2 đưa đến là: I N(32) ( N ) = I N" ( N 4) = I ∞N = - Trong đó: XG1 = XHT1 + X1 + X2 + X3 = 0,956 + 0,228 + 0,128 + 0,133 = 1,445 XG2 = XHT2 + X4 = 0,683 + 0,177 = 0,86 Dòng ngắn mạch nguồn N1 đưa đến: I cb 0,502 = = 0,584( KA) XG2 0,86 Dịng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị là: ( 3) ixkN 2.k xk I N( 32) ( N 4) chọn kxk = 1,8 2( N 4) = ( 3) ixkN 2.k xk I N( 32) ( N 4) = 1,8.0,584 = 1,487( KA)  2( N 4) = Như tổng dòng ngắn mạch pha điểm N4 là: I N( 34) = I N( 31)( N ) + I N( 32) ( N ) = 0,347 + 0,584 = 0,931( KA) Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN e/ Xét điểm ngắn mạch N7: Ta có sơ đồ thay thế: XF1 XF2 N N N7 Trong đó: XF1 = XHT1 + X1 + X2 + X3 + X4= 0,956 + 0,228 + 0,128 + 0,133 + 0,177 = 1,622 - XF2 = XHT2 = 0,683 Dòng ngắn mạch nguồn N1 đưa đến: I - - 0,502 " ( 3) cb Ta có: I N 1( N ) = I N 1( N ) = I ∞N = X = 1,622 = 0,309( KA) F1 Dịng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị: ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N ) chọn kxk = 1,8 1( N ) = ( 3) ixkN 2.k xk I N( 31)( N ) = 2.1,8.0,309 = 0,787( KA)  1( N ) = Dòng ngắn mạch nguồn N2 đưa đến là: I N(32) ( N ) = I N" ( N ) = I ∞N = I N N = 0,735( KA) - Dịng ngắn mạch xung kích để kiểm tra ổn định động thiết bị là: ( 3) ixkN 2.k xk I N(32) ( N ) chọn kxk = 1,8 2( N ) = ( 3) ixkN 2.k xk I N( 32) ( N ) = 1,8.0,735 = 1,871( KA)  2( N ) = Như tổng dòng ngắn mạch pha điểm N7 là: I N( 37) = I N( 31)( N ) + I N(32) ( N ) = 0,309 + 0,735 = 1,044( KA) f/ Xét điểm ngắn mạch N5: Ta có sơ đồ thay thế: XI1 XI2 N N X5 N5 Trong đó: XI1 = XHT1 + X1 = 0,956 + 0,228 =1,184 XI2 = XHT2 + X2 + X3 + X4 = 0,683 + 0,128 + 0,133 + 0,177= 1,121 X5 = 0,259 Chuyển điện kháng X5 phía: X I X 1,184.0,259 = 1,184 + 0,259 + = 1,717 XI2 1,121 X X 1,121.0,259 = X I + X + I = 1,121 + 0,259 + = 1,625 X I1 1,184 X I"1 = X I + X + X I" - Dòng ngắn mạch nguồn N1 đưa đến: Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 10 SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN + Đặc tính thời gian bảo vệ khoảng cách: VùngIII Vùng II Vùng I tI (s) tII (s) tIII (s) - Phạm vi bảo vệ cấp: +> vùng I: tI chiếm (70÷85)% chiều dài đường dây đoạn đường dây bảo vệ +> vùng II: tII bao gồm phần lại đường dây thứ (30÷40)% chiều dài đoạn đường dây sau +> vùng III: tIII dùng bảo vệ dự trữ đoạn sau bọc lấy tồn đoạn II.Xác định tham số bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ cho đường dây có nguồn cung cấp (L1, L2, L3, L4) Đây bảo vệ khoảng cách với cấp tác động (xét bảo vệ khoảng cách chống ngắn mạch pha) Cấp I tác động nhanh không thời gian Cấp II tác động khoảng 0,5s Cấp III tác động theo hình bậc thang ngược Ta có sơ đồ bảo vệ: Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 32 SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO V H THNG IN 110 KV Sơ đồ nối rơle bảo vệ khoảng cách MC TH1 TrG TH2 TH4 ThG1 TH3 TH5 ThG2 ThG3 3.RU a b c KUA RIA RWA KUB RIB RWB KUc RIc RWc RZab RZbc RZac RZa RZb BI a b c · - Vùng I: Thời gian làm việc bảo vệ cấp I tính theo thời gian tác động riêng rơle mạch bảo vệ: ttđr = (0,02 ÷ 0,05)(s) Tổng trở khởi động vùng I: Zkđ(I) = K1.Z1D Z1D: Tổng trở thứ tự thuận đường dây bảo vệ K1: Hệ số kể đến ảnh hưởng sai số tổng trở (DZ), làm tăng giá trị khởi động Zk, K1 lấy 0,85 · - Vùng II: Vì vùng thứ khơng bảo vệ hết đoạn đường dây cần bảo vệ, vùng thứ II bảo vệ bảo vệ phần lại đường dây tiếp đến phần đầu đường dây bảo vệ bảo vệ Thời gian tác động bảo vệ cấp II xác định: t tdbv ( n )( II ) = t tdbv ( n +1)(I ) + ∆t Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 33 RZc ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN SVTH: ttđbv(n):Thời gian tác động bảo vệ tác động nhanh đoạn thứ (n+1) ∆t : Cấp chọn lọc thời gian tác động bảo vệ: ∆t = (0,3 ÷ 0,5) (s) Tổng trở khởi động bảo vệ xác định: Z kđđB ( n )( II ) = K ( Z ID + k1 Z kđđV ( n+1)( I ) ) K2 : Hệ số kể đến khả tăng ZKĐBV(n)(II) sai số phận khoảng cách vùng II bảo vệ cấp n, lấy K2 = 0,85 I kđđB ( II ) Độ nhạy bảo vệ: K nh = Z kđđB ( II ) ·- Vùng III: Vùng III bảo vệ khoảng cách dùng làm bảo vệ dự trữ cho bảo vệ để bảo vệ cho phần tử nối vào trạm Tham số khởi động bảo vệ cấp III chọn theo điều kiện tránh dòng điện phụ tải, thời gian tác động bảo vệ chọn theo điều kiện chọn lọc Dòng điện khởi động xác định: I kđđB = K dt K mm I lv max K tv Kdt : Hệ số dự trữ lấy 1,1 ÷ 1,2 Kmm: Hệ số mở máy, lấy 1,5 ÷ Ilvmax: Dịng điện làm việc cực đại phụ tải Ktv : Hệ số trả rơle, Ktv = 0,85 Độ nhạy bảo vệ xác định K nh = I N I kđđB INmin: Dòng ngắn mạch nhỏ cuối vùng bảo vệ Áp dụng ta tính toán tham số cho BV: Xác định tham số bảo vệ khoảng cách: Bảng số liệu dùng để tính BV1, BV3, BV5: Bảng 15: Đường dây L1 Chiều truyền cs Nguồn N1 đến L1 Smax (MVA) 64,72 + j50 Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Ilvmax (A) 429,256 Page 34 SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN L2 L3 L1 đến L2 L2 đến L3 41,23 + j25 42,42 + j40 253,075 306,021 Bảng số liệu dùng để tính BV2, BV4, BV6: Bảng 16: Đường dây L2 L3 L4 Chiều truyền cs L2 đến L1 L3 đến L2 Nguồn N2 đến L3 Smax (MVA) 41,23 + j25 42,42 + j40 58,31 + j45 Ilvmax (A) 253,075 306,021 386,588 Tổng trở đoạn đường dây: Trong tính tốn bảo vệ khoảng cách, tổng trở thứ tự thuận Z1D đường dây ZĐD bảo vệ sử dụng cấp bảo vệ Ta có: Z1D(L1) = 31,098 (Ω) Z1D(L2) = 18,107 (Ω) Z1D(L3) = 19,4 (Ω) Z1D(L4) = 24,40 (Ω)  Tính tham số cho BV7 • Vùng I: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđB ( I ) = 0,02( S ) Tổng trở khởi động: ZkđBV7(I) = K1.Z1D(L4) = 0,85.24,406=20,745 (Ω) • Vùng II: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđB ( I ) = t tđđB 7( I ) + ∆t = 0,02 + 0,5 = 0,52( s) -Tổng trở khởi động vùng II chọn theo điều kiện đảm bảo độ nhạy: ZkđBV7(II) = 1,25.Z1D(L4)=1,25.24,406=30,508 (Ω)  Tính tham số BV5 • Vùng I: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 5( I ) = 0,02( s) Tổng trở khởi động: ZkđBV5(I) = K1.Z1D(L3) = 0,85.19,4=16,49 (Ω) • Vùng II: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđB 5( II ) = t tđđB 5( I ) + ∆t = 0,02 + 0,5 = 0,52( s ) Tổng trở khởi động: ZkđBV5(II) = K2.(.Z1D(L3) + K1.ZkđBV7(I) )= 0,85.(19,4 + 0,85.20,745) = 31,478 Độ nhạy bảo vệ: Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 35 SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN k nh = Z kđđB 5( II ) Z 1D ( L 3) = 31,478 = 1,62 19,4 • Vùng III: -Thời gian tác động bảo vệ: t tđđB 5( III ) = t tđđB 5( I ) + ∆t = 0,52 + 0,5 = 1,02(s ) Dòng điện khởi động bảo vệ: I kđđB 5( III ) = k dt k mm I lv max 1,1.1,5.306,021 = = 594,04( A) k tv 0,85 Độ nhạy bảo vệ: k nh = I N(13) I kđđB 5( III ) = 379 = 0,7 594,04 Tính tham số BV3: • Vùng I: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 3( I ) = 0,02( s) Tổng trở khởi động: ZkđBV3(I) = K1.Z1D(L2) = 0,85.18,107 = 15,391 (Ω) • Vùng II: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 3( II ) = t tđđB 3( I ) + ∆t = 0,02 + 0,5 = 0,52( s) Tổng trở khởi động: ZkđBV3(II)=K2.(.Z1D(L2)+K1.ZkđBV5(I))=0,85(18,107+0,85.31,478) = 38,133 (Ω) Độ nhạy bảo vệ:  k nh = Z kđđB 3( II ) Z 1D ( L ) = 38,133 = 2,1 18,107 • Vùng III: Thời gian tác động bảo vệ: ttđđB 3( III ) = ttđđB 3( I ) + ∆t = 0,52 + 0,5 = 1,02( s ) Dòng điện khởi động bảo vệ: I kđđB 3( III ) = k dt k mm I lv max 1,1.1,5.253,075 = = 491,263( A) ktv 0,85 Độ nhạy bảo vệ: k nh = I N(12) I kđđB 3( III ) = 654 = 1,33 491,263  Tính tham số BV1: • Vùng I: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 5( I ) = 0,02( s) Tổng trở khởi động bảo vệ:Z kđBV5(I)=K1.Z1D(L3) =0,85.31,098=26,433 (Ω) • Vùng II: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 1( II ) = t tđđB 1( I ) + ∆t = 0,02 + 0,5 = 0,52( s) Tổng trở khởi động: ZkđBV1(II)=K2.(.Z1D(L1)+K1.ZkđBV3(I))=0,85(31,098+0,85.15,391) = 37,553 (Ω) Z 38,553 kđđB 1II ) = = 1,25 Độ nhạy bảo vệ: k nh = Z 31,098 1D ( L1) Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 36 SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN • Vùng III: Thời gian tác động bảo vệ: ttđđB 1( III ) = ttđđB 1( I ) + ∆t = 0,52 + 0,5 = 1,02( s) Dòng điện khởi động bảo vệ: I kđđB 1( III ) = k dt k mm I lv max1 1,1.1,5.429,256 = = 833,261( A) k tv 0,85 Độ nhạy bảo vệ: k nh = I N(11) I kđđB 1( III ) = 673 = 0,9 833,261  Tính tham số BV2: • Vùng I: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 5( I ) = 0,02( s) Tổng trở khởi động bảo vệ: ZkđBV2(I) = K1.Z1D(L1) =0,85.31,098=26,433 (Ω) • Vùng II: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 1( II ) = t tđđB 1( I ) + ∆t = 0,02 + 0,5 = 0,52( s ) Tổng trở khởi động: ZkđBV2(II)=1,25.Z1D(L1)=1,25.31,098=38,873(Ω) Z 38,873 Z 34,488 kđđB II ) = = 1,26 Độ nhạy bảo vệ: k nh = Z 31,098 D ( L1) • Vùng III: khơng đặt bảo vệ dịng cực đại  Tính tham số BV4: • Vùng I: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV ( I ) = 0,02( s) Tổng trở khởi động bảo vệ: ZkđBV4(I) = K1.Z1D(L2) =0,85.18,107=15,391 (Ω) • Vùng II: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 4( II ) = t tđđB 4( I ) + ∆t = 0,02 + 0,5 = 0,52( s) Tổng trở khởi động: ZkđBV4(II)=K2.(.Z1D(L2)+K1.ZkđBV2(I))=0,85(18,107+0,85.26,433) = 34,488 (Ω) kđđB II ) = = 1,9 Độ nhạy bảo vệ: k nh = Z 18 , 107 1D ( L ) • Vùng III: Thời gian tác động bảo vệ: ttđđB 4( III ) = ttđđB 4( I ) + ∆t = 0,52 + 0,5 = 1,02( s ) Dòng điện khởi động bảo vệ: I kđđB 4( III ) = k dt k mm I lv max1 1,1.1,5.253,075 = = 491,263( A) k tv 0,85 Độ nhạy bảo vệ: Trường Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp Thái Ngun Page 37 SVTH: ĐỒ ÁN MƠN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN k nh = I N(11) I kđđB ( III ) = 673 = 1,4 491,263  Tính tham số BV6: • Vùng I: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 6( I ) = 0,02( s) Tổng trở khởi động bảo vệ: ZkđBV6(I) = K1.Z1D(L3) =0,85.19,4=16,49(Ω • Vùng II: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 6( II ) = t tđđB 6( I ) + ∆t = 0,02 + 0,5 = 0,52( s ) Tổng trở khởi động: ZkđBV6(II)=K2.(.Z1D(L3)+K1.ZkđBV4(I))=0,85(19,4+0,85.15,391) = 27,61 (Ω) Z 27,61 kđđB II ) = = 1,42 Độ nhạy bảo vệ: k nh = Z 19,4 1D ( L ) • Vùng III: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđB ( III ) = t tđđB ( I ) + ∆t = 0,52 + 0,5 = 1,02(s ) Dòng điện khởi động bảo vệ: I kđđB ( III ) = k dt k mm I lv max 1,1.1,5.306,021 = = 594,04( A) k tv 0,85 Độ nhạy bảo vệ: k nh = I N(12) I kđđB ( III ) = 654 = 1,1 594,04  Tính tham số BV8: • Vùng I: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 8( I ) = 0,02( s) Tổng trở khởi động bảo vệ: ZkđBV8(I) = K1.Z1D(L4) =0,85.24,406=20,745 (Ω) • Vùng II: Thời gian tác động bảo vệ: t tđđBV 8( II ) = t tđđB 8( I ) + ∆t = 0,02 + 0,5 = 0,52( s) Tổng trở khởi động: ZkđBV8(II)=K2.(.Z1D(L4)+K1.ZkđBV6(I))=0,85(24,406+0,85.16,49) = 32,659 (Ω) Z 32,659 kđđB II ) = = 1,34 Độ nhạy bảo vệ: k nh = Z 24,406 1D ( L ) • Vùng III: Thời gian tác động bảo vệ: ttđđB 8( III ) = ttđđB 8( I ) + ∆t = 0,52 + 0,5 = 1,02( s) Dòng điện khởi động bảo vệ: I kđđB 8( III ) = k dt k mm I lv max 1,1.1,5.386,588 = = 750,435( A) ktv 0,85 Độ nhạy bảo vệ: Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 38 SVTH: ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN k nh = I N(13) I kđđB 8( III ) = 379 = 0,5 750,435 Kết luận: Tính tốn tham số bảo vệ thấy độ nhạy Vùng I Vùng II đạt yêu cầu Nhưng Vùng III độ nhạy nhỏ, điều chấp nhận thiết kế bảo vệ rơle yêu cầu phải nhanh, chọn lọc, nhạy tin cậy nên Vùng III bỏ qua, khơng xét đến • Dựa vào dịng điện lớn đoạn đường dây điều kiện chọn, ta chọn sau: Stt Tên đại lượng Loại máy Đường dây Đường dây Đường dây Đường dây L1 L2 L3 L4 BV1 ΦHД BV2 ΦHД BV3 ΦHД BV4 ΦHД BV5 ΦHД BV6 ΦHД BV7 ΦHД BV8 ΦHД - - - - - - - - 110M 110M 110M 110M 110M 110M 110M 110M Điện áp định mức (KV) Tỷ số máy biến dòng Tổ đấu dây Cấp xác 110 110 110 110 110 110 110 110 500/5 500/5 400/5 400/5 400/5 400/5 500/5 500/5 Y Y Y Y Y Y Y Y 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5  Phạm vi bảo vệ bảo vệ khoảng cách Bảo vệ khoảng cách coi bảo vệ hoàn hảo để bảo vệ cho mạng điện áp cao dùng làm bảo vệ cho mạng (110-220 Kv) So với bảo vệ q dịng điện có hướng thơng thường có đặc tính thời gian nhiều cấp bảo vệ khoảng cách có nhiều ưu điểm Vùng tác động bảo vệ khoảng cách không thay đổi khoảng lớn, tức phụ thuộc vào tình trạng hệ thống Đảm bảo cắt cố nghiêm trọng, đặc biệt với cố gần nguồn với thời gian tác động bé Bảo vệ tác động có hướng với lưới phức tạp Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 39 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN SVTH: Bảo vệ có độ nhạy cao, đặc tính bảo vệ ổn định dòng điện ngắn mạch thay đổi khoảng lớn  Thiết kế bảo vệ cho góp Để bảo vệ cho góp ta sử dụng bảo vệ so lệch toàn phần Sơ đồ bảo vệ: RI1 RI2 Đi cắt PĐI PĐI Đi cắt MCPĐ MCP PĐI I Đ BI G BIG RI3 Đi cắt PĐII BIG Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 40 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN SVTH: Chọn kiểm tra thiết bị sơ đồ ta làm tương tự bảo vệ dòng cực đại cho đường dây Nguyên lý làm việc: Dựa nguyên tắc tổng dòng điện vào nút nút Người ta đặt cá BI giống tất đường dây vào ra, dòng điện vào rơle tổng hình học dịng điện thành phần Trong chế độ làm việc bình thường ngắn mạch ngồi dịng điện qua rơle 0, ngắn mạch vùng bảo vệ tức dịng điện cấp cho phụ tải thường đảo chiều làm cho dòng điện qua rơle khác 0, dịng điện vượt q IkđR bảo vệ khởi động Bảo vệ có tính chất cục khơng dự phịng cho bảo vệ khác -> thuộc loại bảo vệ tác động nhanh IV Thiết kế hệ thống đo lường 4.1 Thiết kế sơ đồ đo lường Để theo dõi tình trạng làm việc lưới điện ta phải thiết kế hệ thống đo, đếm theo dõi trình vận hành lưới điện, để đáp ứng yêu cầu ta dùng thiết bị đo lường sau: + đồng hồ ampe để đo dòng điện 1pha + voonkees có cơng tắc chuyển đổi để đo điện áp pha + 1oatmet đo công suất tác dụng + công tơ tác dụng đếm điện tác dụng + công tơ đếm điện phản kháng đếm điện phản kháng Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 41 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN 110 KV l A BI A A V SVTH: KW KVAr KWh KVArh a b c 4.2 Chọn kiểm tra thiết bị sơ đồ đo lường 4.2.1 Chọn kiểm tra máy biến dòng đo lường Máy biến dòng đo lường cho đường dây chọn kiểm tra máy biến dòng bảo vệ dòng cực đại cho đường dây 4.2.2 Chọn máy biến áp đo lường Phụ tải thứ cấp máy biến áp đo lường bao gồm tất cuộn áp đồng hồ đo, đếm Điều kiện chọn: U đmBU ≥ U đmHT = 110kV S1đm ≥ 2S tt Sơ dồ nối dây kiểu biến điện áp: Sơ đồ nối dây kiểu biến điện áp phải phù hợp với nhiệm vụ nó, để cấp cho công tơ cần dùng máy biến áp pha nối Y/Y Nếu đồng thời dùng máy biến biến điện áp để kiểm tra cách điện mạng pha trung tính cách điện 3-20 Kv dùng biến điện áp pha trụ Y 0/Y0/ ∆ Đối với mạng từ 35 kV trở lên người ta dùng biến điện áp pha nối Y0/Y0/ ∆ Vì mạng điện có điện áp 110Kv có trung tính trực tiếp nối đất nên ta dùng biến điện áp pha trụ nối Y0/Y0/ ∆ Trong cn tam giác hở để bảo vệ chống chạm đất, cuộn tam giác hở để nhận điện áp thứ tự không, hệ số biến đổi cuộn phụ cuộn sơ cấp chọn cho điện áp thứ cấp cực đại 3U0 khơng vượt q 100V T a có điện áp pha phía sơ thứ cấp biến điện áp có quan hệ sau: U đmHT 100(V ) / / 100(V ) 3 Ta có sơ đồ nới biến điện áp sau: Trong đó: Trường Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp Thái Nguyên Page 42 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN SVTH: Phụ tải S2fa pha là: A C B A B c b a Sab C Sbc a b c - Pha ab: Sab - Pha bc: Sbc T a có bảng sau: Dụng cụ vơnmet oatmet Varmet Công tơ tác dụng Công tơ phản kháng Cộng Số lượng 1 1 Phụ tải pha ab bc 2,6 0,5 0,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 7,6 5,0 Từ bảng ta thấy phụ tải pha ab lớn nên ta chọn làm phụ tải tính tốn - Phụ tải pha a: Sa = 1 ∑ S ab = 7,6 = 3,38(VA) 2 - Phụ tải pha b: Sb = 1 (∑ S ab + ∑ S bc ) = (7,6 + 5,0) = 6,3(VA) 2 - Phụ tải pha c: Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Page 43 ĐỒ ÁN MÔN HỌC BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN Sc = SVTH: 1 ∑ Sbc = 5,0 = 2,5(VA) 2 Ta thấy phụ tải pha b lớn nên ta chọn làm phụ tải tính tốn: S2tt = 3.Sb = 3.6,3 = 18,9 (VA) Mà ta có : S đm ≥ 2.S 2tt = 37,8(VA) U đmBU ≥ U đmHT = 100( kV ) Tra phụ lục trang 117 – TKNMĐ – TBA ( PGS: Nguyễn Hữu Khải) ta chọn máy biến áp đo lường sau: Kiểu Uđm (V) Cấp HKφ-11057 (kV) 110 Smax xác (VA) Thứ Thứ Sơ cấp cấp cấp 0,5 66000/ 100/ phụ 100 400 600 120 điện áp Sđm ứng với cấp 3 Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 2000 Page 44