Thiết Kế Bảo Vệ Rơle Cho Trạm Biến Ap 110 KV (Kèm Bản Vẽ Full)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ -   - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/35/22kV – 2x31,5 MVA Giáo viên hướng dẫn : GS.VS.TSKH Trần Đình Long Sinh viên thực : Bùi Minh Hải Lớp : Điện Kỹ Thuật – K.27 Quy Nhơn – 07/2009 LỜI NÓI ĐẦU Điện nguồn lượng vô quan trọng sống người Nó sử dụng hầu hết lónh vực kinh tế quốc dân : công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dòch vụ Chính nên việc hiểu biết hư hỏng tượng không bình thường xảy hệ thống điện với phương pháp thiết bò bảo vệ nhằm phát nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống, cảnh báo xử lý khắc phục chế độ không bình thường mảng kiến thức quan trọng ngành hệ thống điện Vì lý đó, em chọn đề tài tốt nghiệp :“Thiết Kế Bảo Vệ Rơle Cho Trạm Biến p 110 Kv” Đồ án gồm chương: Chương : Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số Chương : Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle Chương : Lựa chọn phương thức bảo vệ Chương : Giới thiệu tính thông số rơle sử dụng Chương : Tính toán thông số rơle, kiểm tra làm việc bảo vệ MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương 1: Mô tả đối tượng bảo vệ thông số 1.1 Mô tả đối tượng 1.2 Thông số 1.2.1 Hệ thống điện 1.2.2 Đường dây 1.2.3 Máy biến áp 1.3 Chọn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp 1.3.1 Máy cắt điện 1.3.2 Máy biến dòng điện 1.3.3 Máy biến điện áp Chương 2: Tính ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle 2.1 Các giả thiết tính toán ngắn mạch 2.2 Chọn đại lượng tính thông số phần tử 2.3 Sơ đồ thay tính ngắn mạch 2.4 Sơ đồ (phương án) tính toán ngắn mạch 10 2.4.1 Sơ đồ : SNmax , máy biến áp làm việc 11 2.4.2 Sơ đồ : SNmax , máy biến áp làm việc song song 20 2.4.3 Sơ đồ : SNmin , máy biến áp làm việc 29 2.4.4 Sơ đồ : SNmin , máy biến áp làm việc song song 38 Chương 3: Chọn phương thức bảo vệ - chọn loại rơle sử dụng .48 3.1 Các hư hỏng chế độ làm việc không bình thường máy biến áp .48 3.2 Các loại bảo vệ cần đặt 49 3.2.1 Những yêu cầu thiết bò bảo vệ hệ thống điện .49 3.2.2 Bảo vệ 50 3.2.3 Bảo vệ 54 3.3 Sơ đồ phương thức bảo vệ 57 Chương4: Giới thiệu tính thông số loại rơ le sử dụng 58 4.1.Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613 .58 4.1.1 Giới thiệu tổng quan rơle 7UT613 58 4.1.2 Nguyên lý hoạt động chung rơle 7UT613 60 4.1.3 Một số thông số kỹ thuật rơle 7UT613 63 4.1.4 Cách chỉnh đònh cài đặt thông số cho rơle 7UT613 64 4.1.5 Chức bảo vệ so lệch máy biên áp rơle 7UT613 65 4.1.6 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế rơle 7UT613 69 4.1.7 Chức bảo vệ dòng rơle 7UT613 71 4.1.8 Chức bảo vệ chống tải rơle 7UT613 71 4.2 Hợp bảo vệ dòng 7SJ621 .72 4.2.1 Giới thiệu tổng quan rơ le 7SJ621 72 4.2.2 Nguyên lý hoạt động chung rơle 7SJ621 .74 4.2.3 Chức bảo vệ rơ le 7SJ621 76 4.2.4 Một số thông số kỹ thuật rơle 7SJ512 78 Chương5: Chỉnh đònh kiểm tra làm việc rơle 81 5.1 Tính toán thông số bảo vệ 81 5.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơ le .81 5.1.2 Tính toán thông số bảo vệ .81 5.2 Kiểm tra làm việc bảo vệ 85 5.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm .85 5.2.2 Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không .89 5.2.3 Bảo vệ dòng có thời gian 90 5.2.4 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian 91 Tài liệu tham khảo 93 CHƯƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƯNG ĐƯC BẢO VỆ – THÔNG SỐ CHÍNH 1.1 MÔ TẢ ĐỐI TƯNG Trạm biến áp bảo vệ gồm hai máy biến áp ba dây quấn B1 B2 mắc song song với Hai máy biến áp cung cấp từ hai nguồn HTĐ1 HTĐ2 Hệ thống điện HTĐ1 cung cấp đến góp 110kV trạm biến áp qua đường dây D1, hệ thống điện HTĐ2 cung cấp đến góp 110kV trạm biến áp qua đường dây D2 Phía trung hạ áp trạm có điện áp 35kV 22kV để đưa đến phụ tải 110kV HTĐ1 D1 N1 HTĐ2 BI4 BI5 BI1 N1’ N3’ BI3 22kV N3 B1 D2 N2’ B2 BI2 35kV N2 Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý vò trí đặt máy biến dòng dùng cho bảo vệ trạm biến áp 1.2 THÔNG SỐ CHÍNH 1.2.1 Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2: có trung tính nối đất Hệ thống điện HTĐ1: Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: S1Nmax = 2250 MVA Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S1Nmin = 0,7S1Nmax Điện kháng thứ tự không: X0H1 = 1,2X1H1 Hệ thống điện HTĐ2: Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: S2Nmax = 1700 MVA Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S2Nmin = 0,75S2Nmax Điện kháng thứ tự không: X0H2 = 1,35X1H2 1.2.2 Đường dây D1, D2: 1.Đường dây D1: Chiều dài đường dây: L1 = 40 km Điện kháng kilômét đường dây: X11 = 0,409 Ω/km Điện kháng thứ tự không: X0D1 = 2X1D1 Đường dây D2: Chiều dài đường dây: L2 = 55 km Điện kháng kilômét đường dây: X12 = 0,401 Ω/km Điện kháng thứ tự không: X0D2 = 2X1D2 1.2.3 Máy biến áp Công suất danh đònh máy biến áp:Sdđ = Sdđ1 = Sdđ2 = 31,5 MVA Cấp điện áp 121/38,5/24 kV Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây I – II = 10,5 Uk % : I – III = 17 II – III = Tổ đấu dây YN – d11 – yn12 Giới hạn điều chỉnh điện áp: ∆ c = ± 15% 1.3 CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 1.3.1 Máy cắt điện: - Điện áp đònh mức (mMC): Điện áp đònh mức máy cắt chọn phải lớn điện áp lưới điện: mMC ≥ mlưới - Dòng điện đònh mức (IđmMC): Dòng điện đònh mức máy cắt chọn phải lớn dòng điện làm việc cưỡng mạch: IđmMC ≥ Ilvcb - Điều kiện cắt: Dòng điện cắt đònh mức máy cắt phải lớn dòng điện ngắn mạch mạch: ICđm ≥ I”N - Điều kiện ổn đònh lực động điện ngắn mạch: Dòng điện ổn đònh lực động điện máy cắt phải lớn dòng ngắn mạch xung kích qua nó: iđđmMC ≥ ixk -Điều kiện ổn đònh nhiệt: Các máy cắt nói chung thỏa mãn điều kiện ổn đònh nhiệt, đặc biệt với loại máy cắt có dòng đònh mức lớn 1000A Do với máy cắt có dòng đònh mức lớn 1000A không cần kiểm tra điều kiện này: I2nhđm.tnhđm ≥ BN (BN: xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch) Dựa vào cấp điện áp dòng điện làm việc cưỡng lớn mạch kết hợp với giá trò dòng điện ngắn mạch tính chương II ta chọn máy cắt mạch cho cấp điện áp bảng 1.1 Phía điện áp 110kV: Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc SđmB 3.U đmB = 1.4 31,5 = 0,221 kA = 221 A 3.115 I”N = IBI1maxIcb1 = 35,5871 0,1503 = 5,3487 kA (Bảng 2.4.1) Ixk = 1,8.I”N = 1,8 5,3487 = 13,6156 kA Chọn máy cắt có thông số: + Điện áp đònh mức: mMC ≥ 110kV + Dòng điện đònh mức: IđmMC ≥ Ilvcb = 221A + Dòng cắt đònh mức: ICđm ≥ 5,3487 kA + Điều kiện ổn đònh lực động điện: iđđmMC ≥ 13,6156 kA Phía điện áp 35kV: Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc SđmB 3.U đmB = 1.4 31,5 3.37,5 = 0,678 kA = 678 A I”N = IBI2maxIcb2=7,3746 0,4723 = 3,483 kA (Bảng 2.4.1) Ixk = 1,8.I”N = 1,8 3,483 = 8,866 kA Chọn máy cắt có thông số: + Điện áp đònh mức: mMC ≥ 35kV + Dòng điện đònh mức: IđmMC ≥ Ilvcb = 678 A + Dòng cắt đònh mức: ICđm ≥ 3,483 kA + Điều kiện ổn đònh lực động điện: iđđmMC ≥ 8,866 kA Phía điện áp 22kV: Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc SđmB 3.U đmB = 1.4 31,5 3.24 = 1,0608kA = 1060,8 A I”N = IBI3maxIcb3 =6,54 0,7577 = 4,9553 kA (Bảng 2.4.1) Ixk = 1,8.I”N = 1,8 4,9553 = 12,6142 kA Chọn máy cắt có thông số: + Điện áp đònh mức: mMC ≥ 22kV + Dòng điện đònh mức: IđmMC ≥ Ilvcb = 1060,8 A + Dòng cắt đònh mức: ICđm ≥ 4,9553 kA + Điều kiện ổn đònh lực động điện: iđđmMC ≥ 12,6142 kA Bảng 1.1 Điện áp Loại máy Cắt mMC kV IđmMC A ICđmMC kA iđđmMC kA 110kV 3AQ1-FE 123 3150 31,5 80 35kV 8DB10 36 2500 31,5 80 Ghi MC SF6 Siemens MC SF6 22kV 8DB10 24 2500 31,5 80 Siemens MC SF6 Siemens 1.3.2 Máy biến dòng điện: - Điện áp đònh mức (mBI): Điện áp đònh mức máy biến dòng chọn phải lớn điện áp đònh mức lưới điện: mBI ≥ mlưới - Dòng điện đònh mức (IđmBI): Dòng điện đònh mức máy biến dòng chọn phải lớn dòng điện làm việc cưỡng qua BI: I 1đmBI ≥ Ilvcb - Phụ tải đònh mức (Z2đmBI): Phụ tải thứ cấp đònh mức máy biến dòng phải lớn hay tổng trở thứ cấp BI: Z2đmBI ≥ Z2 -Điều kiện ổn đònh lực động điện: dòng điện ổn đònh lực động điện máy biến dòng phải lớn dòng ngắn mạch xung kích qua nó: kđđmI1đm ≥ ixk - Điều kiện ổn đònh nhiệt: Dòng ổn đònh nhiệt máy biến dòng phải thỏa mãn điều kiện: (I1đmknh)2 ≥ BN (BN: xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch) Dựa vào cấp điện áp dòng điện làm việc cưỡng lớn mạch xác đònh phần trên, kết hợp với giá trò dòng điện ngắn mạch tính chương II ta chọn máy biến dòng từøng mạch cho cấp điện áp bảng 1.2 Bảng 1.2 Thông số Kiểu mBI, kV Tỷ số biến Số cuộn thứ cấp Công suất, VA Cấp xác Nhà chế tạo Phía 110kV IBM 123 123 100-200/1/1/1/1 30/30/30/30 0,5/5P20/5P20/5P20 ABB Phía 35kV ASS 36-01 38,5 300-600/1/1/1 15/15/15 0,5/5P20/5P20 WANLER-UND Phía 22kV IWR20W1 24 500-1000/1/1/1 20/20/20 0,5/5P20/5P20 ABB 1.3.3 Máy biến điện áp: - Điện áp đònh mức (mBU): Điện áp đònh mức máy biến điện áp chọn phải lớn điện áp lưới điện: mBU ≥ mlưới - Cấp xác: Phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo - Công suất đònh mức (S2đmBU): Công suất đònh mức máy biến điện áp phải lớn hay tổng công suất mạch thứ cấp BU: S2đmBU ≥ S2 Dựa vào điều kiện trên, ta chọn máy biến điện áp mạch cho cấp điện áp bảng 1.3 Bảng 1.3 Thông số Kiểu mBU, kV Tỷ số biến Số cuộn thứ cấp Công suất, VA Cấp xác Nhà chế tạo Phía 110kV CPA 123 123 110000: / 110: / 110: Phía 35kV VEN 36-14 36 35000: / 110: / 110: Phía 22kV EPR20F 24 22000: / 110: / 110: 2 200/100 0,5/3P ABB 100/100 0,5/6P GERMANY 50/50 0,5/3P WATTSUD CHƯƠNG TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Ngắn mạch tượng pha chập nhau, pha chập đất (hay chập dây trung tính) Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác đònh trò số dòng điện ngắn mạch lớn qua đối tượng bảo vệ để cài đặt chỉnh đònh thông số bảo vệ, trò số dòng ngắn mạch nhỏ để kiểm tra độ nhạy chúng Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình hệ thống, vò trí điểm ngắn mạch dạng ngắn mạch Trong chế độ cực đại, xét dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch pha, ngắn mạch hai pha chạm đất Chế độ cực tiểu xét ngắn mạch hai pha, ngắn mạch hai pha chạm đất ngắn mạch pha 2.1 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN + Các máy phát điện đồng dao động công suất: nghóa góc lệch pha sức từ động máy phát điện giữ nguyên không đổi trình ngắn mạch Nếu góc lệch pha sức điện động máy phát điện tăng lên dòng nhánh cố giảm xuống, sử dụng giả thiết làm cho việc tính toán đơn giản trò số dòng điện chỗ ngắn mạch lớn Giả thiết không gây sai số lớn, tính toán giai đoạn đầu trình độ (0,1 ÷ 0,2 sec) + Bỏ qua phụ tải Rơle 7SJ621 có hai cách để cài đặt thông số chỉnh đònh chức bảo vệ: thông qua bàn phím mặt trước rơle phần mềm điều khiển DIGSI Các thông số chức bảo vệ cài đặt rơle tổ chức theo đòa Ví dụ cho bảng 4-2 Bảng 4-2: Đòa 112 113 122 142 170 171 Các lựa chọn Cài đặt Disabled Definite Time TOC IEC (4) TOC IEC (4) TOC ANSI (8) User Defined PU User Def Reset Disabled Definite Time TOC IEC Definite TOC ANSI Time User Defined PU User Def Reset Disabled Enabled Diễn giải Đặt bảo vệ dòng có thời gian 50/51 theo chuẩn IEC Đặt bảo vệ chống chạm đất theo đặc tính thời gian độc lập Đặt chức chống tác động Enabled dòng đột biến hài bậc hai Disabled Đặt bảo vệ chống tải 49 With amb No ambient temp có xét đến nhiệt độ môi Temp With amb temp trường Disabled Đặt chức chống hư hỏng Enabled Enabled máy cắt 50BF Disabled Enabled Đặt chức tự động đóng Enabled lại 79 CHƯƠNG CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE 5.1 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ 5.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơle Bảng 5.1.Thông số máy biến áp 110/35/22kV Phía Thông số Công suất danh đònh ( MVA ) Điện áp danh đònh ( kV ) Dòng điện danh đònh ( A ) Tổ đấu dây Giới hạn thay đổi đầu phân áp ( %) Tỷ số biến đổi máy biến dòng ( nI = IS/IT ) I II III 31,5 121 150,3 YN 15 31,5 38,5 472,3 d11 31,5 24 757,7 yn12 200/1 600/1 1000/1 5.1.2 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 5.1 với thông số tính toán sau: - Đoạn đặc tính (a): với dòng so lệch ngưỡng thấp I SL> xác đònh 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(c) Ikcb(fi):Dòng không cân sai số fi BI gây Ikcb(c): Dòng không cân điều chỉnh điện áp tải Trong chế độ làm việc bình thường : Ikcb(fi)=kđn.kkck.fi.IdđB Ikcb(c)=c.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 c:Giới hạn điều chỉnh đầu phân áp , c=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 đònh 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 → α1=14,040 Đoạn (c): xác đònh đường thẳng cắt IH IHcs2, có góc α2 tgα2 =kH2:Hệ số hãm cấp (SLOPE2), tgα2 =0,3 ÷ 0,7 Ta chọn tgα2 = 0,5 → 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 đònh sau: I SL >> = U N % { } Với UNmin% = U NI − II %;U NI − III % = { 10,5;17 } = 10,5% I SL >> = = 9,524 10,5% Ta tính ngưỡng thay đổi hệ số hãm: I 0,3 = SL > = = 1, H tgα 0, 25 I tgα = 2,5.0,5 = I = HCS H tgα − tgα 0,5 − 0, 25 I I I 9,524 = SL >> + I = + 2,5 = 21,548 H3 HCS tgα 0,5 ISL2 = IH2.tgα1 = 5.0,25 = 1,25 I*SL ĐẶC TÍNH SỰ CỐ d 10 ISL>>=9,524 MIỀN TÁC ĐỘNG c MIỀN HÃM MIỀN HÃM BỔ SUNG ISL2=1,25 ISL>=0,3 b a I I I =1,2 I =2,5 I =5 H1 H1 HCS2 HCS2 H2 IH3 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 I =7 I =21,548 HBS I* H H3 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 trò số dòng điện IADD ON STAB=7 Tỷ lệ thành phần bậc hai đạt đến ngưỡng chỉnh đònh, tín hiệu cắt bò khoá tránh cho rơle khỏi tác động nhầm lẫn 15% Thời gian trễ cấp IDIFF> (ISL>) 0s Thời gian trễ cấp IDIFF>>( ISL>>) 0s Thời gian trở rơle 0,1s 2.Bảo vệ chống chạm đất hạn chế ( I0/87) Dòng khởi động bảo vệ chống chạm đất: Ikđ87N=k0.IdđBI k0: Hệ số chỉnh đònh, thường chọn k0=0,2÷0,3, lấy k0=0,3 IdđBI:Dòng danh đònh BI phía 110kV, IdđBI = 200A Ikđ87N=0,3.200=60A 3.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=maxBI1{IN2max;IN3max}=7,3746; Dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 35kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc (Bảng 2.4.1, trang 19 ) Ikđ50=1,2.7,3746 = 8,8495 Thời gian làm việc bảo vệ :t = 4.Bảo vệ dòng có thời gian (I>/51) Dòng khởi động bảo vệ dòng có thời gian : Ikđ51=kIdđB k: Hệ số chỉnh đònh ,thường chọn k=1,5÷1,6,lấy k =1,5 IdđB: Dòng danh đònh máy biến áp +Phía 110kV Ikđ51(110) = 1,5.150,3 = 225,45 A +Phía 35 kV Ikđ51(35) = 1,5.472,3=708,45 A +Phía 22 kV Ikđ51(22)=1,5.757,7 = 1136,55 A 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 35kV t35=max{tD35} +t max{tD35} =0,7÷2s Chọn max{tD35} =1,6s t=0,3s t35=1,6+0,3=1,9s +Phía 110kV t110 = max{t22,t35} +t =max{1,4;1,9}+t t110 = 1,9+0,3=2,2s 5.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 đònh ,thường chọn k0 = 0,2÷0,3,lấy k=0,3 IdđBI: Dòng danh đònh máy biến dòng +Phía 110kV I0kđ51N(110)=0,3.200=60 A +Phía 22 kV I0kđ51N(22)=0,3.1000=300 A Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian : chọn đặc tính độc lập +Phía 22kV t22=max{tD22} +t max{tD22} =0,5÷1,5s Chọn max{tD22} =1,1s t=0,3s t22=1,1+0,3=1,4s +Phía 110kV t110=max{t22} +t =1,4 +0,3=1,7s 5.2 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 5.2.1.Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 1.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 35kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc ISL=0,25.INngmax=0,25.IN2max=0,25.7,3746=1,8436 IH=2INngmax=2IN2max=2 7,3746=14,7492 Giao điểm đường thẳng ISL=1,8436với đường đặc tính tác động nằm đoạn c (hình 5.2) I I 1,8436 SL = tgα ⇒ I = SL + 2,5 = + 2,5 = 6,1872 Hng tgα I − 2,5 0,5 Hng Hệ số an toàn hãm: k atH = I I H Hng = 14, 7492 = 2,3838 6,1872 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=0,25.5,0479 = 1,2619 IH=2INngmax=2IN3max=2 5,0479 =10,0958 Giao điểm đường thẳng ISL=1,2619 với đường đặc tính tác động nằm đoạn c (hình 5.2) I I 1, 2619 SL = tgα ⇒ I = SL + 2,5 = + 2,5 = 5, 0238 Hng tgα I − 2,5 0,5 Hng Hệ số an toàn hãm: k atH = I H = 10, 0958 = 2, 0095 I 5, 0238 Hng I*SL ĐẶC TÍNH SỰ CỐ d 10 ISL>>=9,524 MIỀN TÁC ĐỘNG c MIỀN HÃM MIỀN HÃM BỔ SUNG N2(14,7492;1,8436) ISL2=1,25 ISL>=0,3 N3(10,0958;1,2619) b a I I I =1,2 I =2,5 I =5 H1 H1 HCS2 HCS2 H2 IH3 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 I =7 I =21,548 HBS I* H H3 Hình 5.2 Đặc tính an toàn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ Bảng 5.2 Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm bảo vệ Thông số ISL IH IHng katH Điểm ngắn mạch N2 1,8436 14,7492 6,1872 2,3838 N3 1,2619 10,0958 5,0238 2,0095 2.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 trò 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 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 đònh theo công thức : kn= I N min(−0) I SLng INmin(-0): Dòng cực tiểu ngắn mạch vùng bảo vệ (đã loại trừ thành phần thứ tự không ) ISLng:Trò 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' ( SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): (trang 30 ) IBI1=12,0114 Dạng ngắn mạch N(1,1): (trang 31 )  3  3 IBI1(-0)=  − − j ÷÷.9,5877 +  − + j ÷÷.(−4, 2905) = 12,3072     (1) Dạng ngắn mạch N : (trang31) IBI1=2.4,9358=9,8716 Từ kết ta :ISL=INmin(-0) = 9,8716 Giao điểm đường thẳng ISL= 9,8716 với đường đặc tính tác động nằm đoạn c (hình 5.3) tgα = I I SLng →I = tgα ( I − 2,5) = 0,5(9,8716 − 2,5) = 3, 6858 SLng SL − 2,5 SL Hệ số độ nhạy : kn= I N min(−0) 9,8716 = = 2, 6782 I 3, 6858 SLng b) Khi ngắn mạch điểm N'2 Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N' (SNmin ,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): (trang 33) IBI1=4,8218 Từ kết ta :ISL=INmin(-0)= 4,8218 Giao điểm đường thẳng ISL=4,8218 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.3) I SLng tgα = →I = tgα I = 0, 25.4,8218 = 1, 2054 SLng SL I SL Hệ số độ nhạy : kn= I N min(−0) 4,8218 = =4 I 1, 2054 SLng c) Khi ngắn mạch điểm N'3 Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N' Dạng ngắn mạch N(2): (trang 34) IBI1=3,5770 Dạng ngắn mạch N(1,1): (trang 35 )  3  3 IBI1(-0)=  − − j ÷÷.3, 4281 +  − + j ÷÷.(−0, 7034) = 3,8284     (1) Dạng ngắn mạch N : (trang 35) IBI1=2.1,8291=3,6582 Từ kết ta :ISL=INmin(-0)= 3,5770 Giao điểm đường thẳng ISL=3,5770 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.3) I SLng tgα = →I = tgα I = 0, 25.3,5770 = 0,8942 SLng SL I SL Hệ số độ nhạy : kn= I N min(−0) 3,5770 = =4 I 0,8942 SLng I* SL ĐẶC TÍNH SỰ CỐ N1'(9,8716;9,8716) 10 d ISL>>=9,524 MIỀN TÁC ĐỘNG c N2'(4,8218;4,8218) N3'(3,577;3,577) MIỀN HÃM BỔ SUNG ISL2=1,25 ISL>=0,3 b a I I I =1,2 I =2,5 I =5 H1 H1 HCS2 HCS2 H2 I =7 IH3 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 I* H I =21,548 HBS H3 Hình 5.3 Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ Bảng 5.3 Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ Thông số ISL IH ISLng kn Điểm ngắn mạch N'1 N'2 9,8716 4,8218 9,8716 4,8218 3,6858 1,2054 2,67 N'3 3,577 3,577 0,8942 5.2.2.Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không Hệ số độ nhạy bảo vệ xác đònh sau: 3I N kn87N= I kd 87 N I0Nmin:Dòng điện thứ tự không cực tiểu điểm ngắn mạch(N'1,N'3) Ikđ87N: Dòng khởi động bảo vệ a)Khi ngắn mạch điểm N'1: Từ kết tính ngắn mạch chương2 ,dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N'1, trường hợp SNmin,1 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): (1,1) I0Nmin= I0 ∑ = 5, 2971 (trang 32) Dạng ngắn mạch N(1): (1) I0Nmin= I0 ∑ = 4,9358 (trang 34) Từ kết ta I0N'1min= min{5,2971;4,9358}=4,9358 b) Khi ngắn mạch điểm N'3 Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N'3 trường hợp SNmin, máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): I0Nmin=2,7246 (trang 34) Dạng ngắn mạch N(1): I0Nmin=1,8291 (trang 35 ) Từ kết ta I0N'3min=min{1,8291 ; 2,7246}=1,8291 Từ kết tính ngắn mạch điểm N'1,N'3 ta được: I0Nmin= min{1,8291 ; 4,9358}=1,8291 Theo mục phần 5.1.2 ta có Ikđ87N=60 A=0,06 kA Trong hệ đơn vò tương đối bản: I 0, 06 kd 87 N = = 0,3992 Ikđ87N*= I 0,1503 cb1 Hệ số độ nhạy : 3I kn87N= I N = 3.1,8291 = 13, 7457 0,3992 kd 87 N * 5.2.3.Bảo vệ dòng có thời gian Hệ số độ nhạy bảo vệ xác đònh sau : kn51= I N min(cuoivung ) I kd 51 INmin(cuối vùng): Dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ Ikđ51:Dòng khởi động bảo vệ a) Phía 110 kV INmin(cuối vùng)=min {IN2min;IN3min} Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(2) điểm N3 chế độ SNmin,hai máy biến áp làm việc (trang 44) INmin(cuối vùng)=2,7562 Trong hệ đơn vò có tên : INmin(cuối vùng)= 2,7562.0,1503=0,4142 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác đònh sau: I N min(cuoivung ) 0, 4142.103 = = 1,8372 kn51(110)= I 225, 45 kd 51(110) b) Phía 35 kV INmin(cuối vùng)=min {IN2min} Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(2) điểm N2 chế độ SNmin, hai máy biến áp làm việc (trang 42) INmin(cuối vùng)= 3,4420 Trong hệ đơn vò có tên : INmin(cuối vùng)= 3,4420.0,4723 = 1,6256 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác đònh sau: I N min(cuoivung ) 1, 6256.103 = = 2, 2945 kn51(35)= I 708, 45 kd 51(35) c) Phía 22 kV INmin(cuối vùng)=min {IN3min} Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(2) điểm N3 chế độ SNmin, hai máy biến áp làm việc (trang 44 ) INmin(cuối vùng)=2,7562 Trong hệ đơn vò có tên : INmin(cuối vùng)= 2,7562.0,7577=2,0883 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác đònh sau: I N min(cuoivung ) 2, 0883.103 = = 1,8374 kn51(22)= I 1136,55 kd 51(22) 5.2.4 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian 3I kn51N= I bảo vệ kd 51N qua bảo vệ I0min :Dòng điện thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng Ikđ51N: Dòng khởi động bảo vệ a) Phía 110 kV I0min=minBI1{ I0N'1min} Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(1,1) điểm N'1 chế độ SNmin, máy biến áp làm việc (trang 31): I0BI1=I0H=2,4126 Khi ngắn mạch N(1): I0BI1=I0H=2,2480 (trang 32) I0minBI1=min{2,4126 ; 2,2480}=2,2480 Trong hệ đơn vò có tên : I0min=2,2480.0,1503=0,3378 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác đònh sau: kn51N(110)= I 3I kd 51N (110) = 3.0,3378.103 = 5, 6312 60 b) Phía 22 kV I0min=min{ I0N3min} Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(1,1) N(1) điểm N3 chế độ SNmin, hai máy biến áp làm việc (1,1) I N(1,1): I0BI3= ∑ = 4,5564 = 2, 2782 (trang 44) N(1): 2 (1) I I0BI3= ∑ = 2,8951 = 1, 4475 (trang 45) 2 Trong hệ đơn vò có tên : I0min=1,4475.0,7577=1,0968 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác đònh sau: kn51N(22)= I 3I kd 51N (22) = 3.1, 0968.103 = 10,968 300 TÀI LIỆU THAM KHẢO VS.GS.TSKH Trần Đình Long Bảo vệ hệ thống điện Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội – 2005 VS.GS.TSKH Trần Đình Long Hướng dẫn thiết kế bảo vệ rơle TS Phạm Văn Hòa Ngắn mạch đứt dây hệ thống điện Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội – 2004 PGS Nguyễn Hữu Khái Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp Nhà xuất Khoa học Và Kỹ thuật – 2006 5.Nguyễn Quang Khanh (dòch) Hướng dẫn sử dụng rơle bảo vệ dòng 7SJ621,rơ le bảo vệ so lệch 7UT613 Trung tâm thí nghiệm [...]... 0,1075  X1H2 min  XT  ÷ 11 0kV  0,0247  0 XH 2 2kV 0,0625 XH 0,0625 3 5kV 2 Sơ đồ thứ tự không: X 0H1max X 0D1 XC 0,0168 0,0703 0,1075  X0H1min  XT  ÷  0,024  0 X0H2 max X 0D2 XC 0,025 0,0949 0,1075  X 0H2 min  XT  ÷ 11 0kV  0,0597  0 XH 2 2kV 0,0625 XH 0,0625 2.4 CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH • Sơ đồ 1 : SNmax; 1 máy biến áp làm việc • Sơ đồ 2 : SNmax; 2 máy biến áp làm việc Dạng ngắn... 2.2.CHỌN CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN VÀ TÍNH THÔNG SỐ CÁC PHẦN TỬ Chọn Scb = SdđB = 31,5 MVA Ucb= Utb(121/38,5/24) kV Cấp điện áp 110 kV có Utb1= 121 kV Scb 31,5 Icb1 = = = 0,1503kA 3.U cb1 3.121 Cấp điện áp 35 kV có Utb2= 38,5 kV Icb2 = Scb 31,5 = = 0, 4723kA 3.U cb2 3.38,5 Cấp điện áp 22 kV có Utb3= 24 kV Scb 31,5 Icb3 = = = 0, 7577 kA 3.U cb3 3.24 Thông số các phần tử: • Hệ thống điện1: Chế độ Max: S 1Nmax... Sơ đồ 3 : SNmin; 1 máy biến áp làm việc • Sơ đồ 4 : SNmin; 2 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch cần tính toán: N(2), N(1,1); N(1) 2.4.1 Sơ đồ 1: SNmax, 1 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch cần tính toán: N(3), N(1,1); N(1) 1 Ngắn mạch phía 11 0kV (điểm ngắn mạch N1) Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghòch E=0) E E X1H1max 0,014 N1 X1D1 0,0351 N1’ BI1 X1H2 max 0,0185 X1D2 0,0474 11 0kV X1∑ E N1 0,0281 I1∑... 2.2,18 = 4,36 IBI3= 3 I1∑ =3.2,18 = 6,54 IBI4=0 IBI5= 3 I 0 ∑ =3.2,18 = 6,54 IBI2=0 • Điểm N3’: IBI1= 4,36 IBI4=0 IBI5= 6,54 IBI2=0 IBI3=0 Bảng tổng kết sơ đồ2.4.1: SNmax,1 Máy biến áp làm việc Dòng điện ngắn mạch qua các BI Phía ngắn mạch Điểm ngắn mạch N1 11 0kV N1’ 3 5kV N2 Dạng ngắn mạch BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 N(3) 0 0 0 0 0 N(1,1) -3,3023 0 0 -9,9069 0 N(1) 3,5255 0 0 10,5767 0 N(3) 35,5871 0 0 0 0 N(1,1)... N(3) 5,0479 0 0 0 0 N(1,1) 4,6374 0 0 0 -9,2853 N(1) 4,36 0 0 0 6,54 2 2kV N3’ 2.4.2 Sơ đồ 2: SNmax ,2 máy biến áp làm việc song song Dạng ngắn mạch cần tính toán: N(3), N(1,1); N(1) 1 Ngắn mạch phía 11 0kV (điểm ngắn mạch N1) Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghòch E=0) E E X1H1max 0,014 X1D1 0,0351 X1H2 max 0,0185 X1D2 0,0474 N1 11 0kV X1∑ E 0,0281 I1∑ N1 U1N (X +X )( X +X ) 1D1 1H 2 max 1D 2 = (0, 014... 3 3 IBI5= 2 I 0 ∑ = 2 3,8850 = 5,8275 IBI2=0 • Điểm N3’: IBI1 = 3,8850 IBI3 = -5,8275 IBI4 = 0 IBI5 = 5,8275 IBI2 = 0 Bảng tổng kết sơ đồ2.4.2: SNmax, 2 Máy biến áp làm việc song song Dòng điện ngắn mạch qua các BI Phía ngắn mạch Điểm ngắn mạch Dạng ngắn mạch BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 11 0kV N1 N(3) 0 0 0 0 0 Dòng qua các BI N(1,1) -3,0232 0 0 -9,0697 0 N(1) 2,9366 0 0 8,8099 0 N(3) 35,5871 0 0 0 0 N(1,1)... 3 5kV N3 2 2kV N3’ 2.4.3 Sơ đồ 3: SNmin, 1 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch cần tính toán: N(2), N(1,1); N(1) Do yêu cầu sửa chữa đường dây nên ta sử dụng hệ thống nào có điện kháng tổng lớn hơn và tính toán ngắn mạch trong trường hợp đó Ta có: Max((X1H1min+X1D1); (X1H2min+X1D2))=Max((0,02+0,0351);(0,0247+0,0474)) Max(0,0551;0,0721) = 0,0721 Do đó ta tính toán cho hệ thống điện 2 1 Ngắn mạch phía 11 0kV. .. toán cho hệ thống điện 2 1 Ngắn mạch phía 11 0kV (điểm ngắn mạch N1) Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghòch E=0) X1H2 min 0,0247 E 110 kV X1D2 0,0474 N1’ N1 BI1 X1∑ N1 0,0721 E I1∑ U1N X 1∑ = X 1H 2min + X 1D 2 = 0, 0247 + 0, 0474 =0,0721 X 2 ∑ = X 1∑ = 0,0721 Sơ đồ thay thế thứ tự không X0H2 min 0,0333 X 0D2 0,0949 N1 XC 0,1075 XT 0 XOH 0,1282 N1’ N1 BI IOH 11 0kV X0 ∑ 0,0584 I0∑ XOB 0,1075 IOB U0N N1 U0N... 1H 2max + X 1D 2 0, 014 + 0, 0351 + 0, 0185 + 0, 0474 X 1∑ = X 2 ∑ = 0, 0281 Sơ đồ thay thế thứ tự không: X 0H1max 0,0168 X 0D1 0,0703 N1’ N1 XC 0,1075 BI X0H2 max 0,025 X 0D2 0,0949 U0N 11 0kV XOH 0,0504 N1’ N1 11 0kV X0 ∑ 0,0343 XOB 0,1075 BI IOH IOB U0N N1 I0 ∑ U0N XT 0 ∆ X 0H = (X 0H1max + X 0D1 )(X 0H2max + X 0D2 ) 0, 0871.0,1199 = = 0, 0504 X 0H1max + X 0D1 + X 0H2max + X 0D2 0, 0871+ 0,1199 X0B... thiết này không gây sai số lớn, ngoại trừ trường hợp tính toán đường dây cao áp tải điện đi cực xa thì mới xét đến dung dẫn của đường dây + Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp + Hệ thống điện ba pha lúc bình thường là đối xứng: sự mất đối xứng chỉ xảy ra đối với từng phần tử riêng biệt khi nó bò hư hỏng Việc tính toán ngắn mạch được thực hiện trong hệ đơn vò tương đối 2.2.CHỌN CÁC ĐẠI LƯNG CƠ BẢN