Thiết kế trạm biến áp 22011022 KV theo nhu cầu của phụ tải

Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp PHẦN I PHẦN ĐIỆN Trang - – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp CHƯƠNG I TỒNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP I GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp cơng trình dùng để chuyển đổi điện từ cấp điện áp sang cấp điện áp khác.Nó đóng vai trò quan trọng hệ thơng cung cấp điện.Trạm biến áp phân loại theo điện áp địa dư  Theo điện áp,trạm biến áp trạm tăng áp,cũng trạm hạ áp hay trạm trung gian :  Trạm tăng áp thường đặt nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát lên điện áp cao để tải điện xa  Trạm hạ áp thường đặt hộ tiêu thụ để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp thích hợp với hộ tiêu thụ điện  Trạm biến áp trung gian làm nhiệm vụ liên lạc hai lưới điện có cấp điện áp khác  Theo địa dư,trạm biến áp phân loại thành trạm biến áp khu vực trạm biến áp địa phương :  Trạm biến áp khu vực cung cấp từ mạng điện khu vực hệ thống điện để cung cấp điện cho khu vực rộng lớn bao gồm thành phố,các khu cơng nghiệp Điện áp trạm khu vực phía sơ cấp là: 500,220,110 KV; phía thứ cấp là: 220,110,35,22,10 hay KV  Trạm biến áp địa phương trạm biến áp cung cấp điện từ mạng phân phối,mạng địa phương hệ thống điện cấp cho xí nghiệp hay trực tiếp cho hộ tiêu thụ điện với điện áp thứ cấp thấp  Về phương diện cấu trúc,người ta chia trạm ngồi trời trạm nhà:  Trạm biến áp ngồi trời: trạm thiết bị phía điện áp cao đặt ngồi trời phần phân phối điện áp thấp đặt nhà hay tủ sắt chế tạo sẵn chun dùng để phân phối phần hạ thế.Xây dựng trạm ngồi trời tiết kiệm kinh phí xây dựng so với xây dựng trạm nhà  Trạm biến áp nhà: trạm tất thiết bị điện đặt nhà  Cùng với hệ thống phát triển lượng quốc gia phục vụ cho q trình cơng nghiệp hố đại hố đất nước Việc thiết kế trạm biến áp nhằm tạo hệ Trang - – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp thống điện rộng lớn cung cấp điện cho nhu cầu phương hướng phát triển kinh tế - xã hội khu vực giai đoạn co dự tính đến phát triển sau  Về dung lượng máy biến áp, vị trí, số lượng phương thức vận hành trạm biến áp có ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế - kỹ thuật hệ thống cung cấp điện.Vì vậy,việc thiết kế trạm biến áp gắn liền với lựa chọn phương án cung cấp điện  Việc thiết kế trạm biến áp tốt phải nhiều mặt phải tiến hành tính tốn so sánh kinh tế - kỹ thuật tính đảm bảo cung cấp điện liên tục phương án đề II KẾT CẤU TRẠM BIẾN ÁP Một trạm biến áp phài có máy biến áp,các thiết bị phân phối,các thiết bị phân phối có nhiệm vụ nhận điện từ nguồn sau phân phối đến phụ tải nhờ đường dây  Thiết bị phân phối gồm có thiết bị phân phối cao áp thiết bị phân phối hạ áp,thường bao gồm :  Khí cụ để đóng cắt lưới điện: máy cắt,cầu dao,dao cách ly, áptomát  Các khí cụ đo lường: BU,BI,các đồng đo A,V,Wh,cosφ  Khí cụ bảo vệ mạch : relay,CB,FCO III NHIỆM VỤ THIẾT KẾ  Nội dung Luận Văn Tốt Nghiệp gồm ba phần :  Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 KV theo nhu cầu phụ tải  Thiết kế chống sét lưới nối đất cho trạm  bảo vệ rơle (bảo vệ cho máy biến áp)  Mục tiêu việc thiết kế đề tài phục vụ nhu cầu điện khu cơng nghiệp,nhu cầu sinh hoạt dịch vụ cho khu dân cư IV TRÌNH TỰ THIẾT KẾ  Theo số liệu ban đầu cho,thiết kế trạm biến áp theo trình tự sau: 1.Cân cơng suất phụ tải 2.Lựa chọn phương án thiết kế 3.Chọn máy biến áp 4.Chọn sơ đồ nối điện 5.Tính tốn dòng điện ngắn mạch-dòng cưỡng 6.Tính tốn tổn thất cơng suất điện máy biến áp 7.Chọn khí cụ điện phần dẫn điện 8.Tính tốn kinh tế - kỹ thuật định phương án thiết kế Trang - – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp 9.Thiết kế chống sét lưới nối đất cho trạm 10.Bảo vệ rơle cho máy biến áp trạm CHƯƠNG II CÂN BẰNG CƠNG SUẤT PHỤ TẢI I.KHÁI NIỆM Cân cơng suất xem khả cung cấp điện tiêu thụ điện có cân hay khơng.Cân cơng suất đóng vai trò quan trọng tring thiết kế cung cấp điện trạm biến áp.Biết vận hành bình thường hệ thống khơng đảm bảo cơng suất hệ thống đưa đếnchỉ phụ tải nó.Như vậy,việc cân cơng suất cần thiết kế để đảm bảo nhu cầu cung cấp điện liên tục chất lượng điện Phụ tải phận quan trọng hệ thống cung cấp điện,nó biến đổi điện thành dạng lượng khác, để phục vụ cho sản suất sinh hoạt Tuỳ theo tầm quan trọng phụ tải kinh tế mà phụ tải chia thành loại:  Phụ tải loại 1: phụ tải mà xảy cố nguồn cung cấp gây thiệt hại lớn kinh tế, đe doạ đến tính mạng người có ảnh hưởng lớn đến trị  Phụ tải loại 2: phụ tải có tầm quan trọng lớn,nhưng có cố nguồn cung cấp điện thiệt hại kinh tế ngưng sản xuất,hư hỏng sản phẩm,thiết bị ,lãng phí cơng nhân  Phụ tải loại 3: phụ tải cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp,cho phép điện thời gian sữa chữa thay thiết bị có cố II CÂN BẰNG CƠNG SUẤT Cân cơng suất đóng vai trò quan trọng cung cấp điện,thiết kế nhà máy điện hay trạm biến áp.Cân cơng suất cân cơng suất phản kháng cơng suất tác dụng.Sự thiếu hụt hai đại lượng ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện u cầu cung cấp điện.Vì vậy,việc cân cơng suất cần thiết để đảm bảo nhu cầu cung cấp chất lượng điện Ở đây,cơng suất hệ thống SHT=141,17 MVA cung cấp từ hai đường dây 220KV dài 120km cho cấp điện áp 110KV cho phụ tải khu vực cấp điện áp 22KV theo phát triển phụ tải điện Trang - – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp III ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TỪNG CẤP ĐIỆN ÁP Mức tiêu thụ điện ln thay đổi theo thời gian Qui luật biến thiên phụ tải theo thời gian biểu diễn hình vẽ gọi đồ thị phụ tải  Đồ thị phụ tải phân loại theo cơng suất,theo thời gian theo địa dư  Đồ thị phụ tải cần thiết việc thiết kế vận hành hệ thống điện  Khi biết đồ thị phụ tải tồn hệ thống điện phân bố tối ưu cơng suất cho trạm biến áp hệ thống điện, xác định mức tiêu thụ Đồ thị phụ tải hàng ngày trạm biến áp dùng để chọn dung lượng máy biến áp, tính tốn tổn thất điện máy biến áp, chọn sơ đồ nối dây, thiết bị bảo vệ 1.Cấp 220 KV : Là cấp hệ thống có: SHT=141,17 MVA X*HT=0,2 Đồ thị phụ tải : P% 100 80 60 40 20 12 15 18 21 24 2.Cấp 110 KV : Có S110max=94,11 MVA Đồ thị phụ tải : Trang - – t(gi?) Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp P% 100 80 60 40 20 t(gi?) 12 15 18 21 24 3.Cấp 22 KV : Có S22max=18,75 MVA Đồ thị phụ tải : P% 100 80 60 40 20 Trang - – 12 15 18 21 24 t(gi?) Luận văn tốt nghiệp t S110 (MVA) S22 (MVA) S∑ = S110+ S22 0-3 75,29 9,375 84,665 Thiết kế trạm biến áp 3-6 56,47 9,375 65,84 6-9 65,88 15 80,88 9-12 94,11 15 109,11 12-15 15-18 94,11 84,7 18,75 18,75 112,86 103,45 18-21 21-24 84,7 75,29 13,12 9,375 97,82 84,66  Vậy ta xây dựng nhu cầu phụ tải năm theo biểu thức sau : Pn=P0(1+g)n Trong :  Pn : phụ tải vào cuối năm thứ năm n  P0 : phụ tải ban đầu  g : suất tăng trưởng hàng năm phụ tải  n : số năm (tra theo sách Hệ thống điện_truyền tải phân phối Hồ Văn Hiến mục 13.9 Sự phát triển phụ tải điện trang 509) Với số liệu cho ta có chung hệ số cơng suất năm : Cosφ=0,8 Thì cơng thức viết sau : (chia vế cho Cosφ) Sn=S0(1+g)n CHƯƠNG III SƠ ĐỒ CẤU TRÚC I KHÁI NIỆM Sơ đồ cấu trúc trạm biến áp sơ đồ diễn tả liên quan nguồn,tải hệ thống Đối với trạm biến áp nguồn thường đường dây cung cấp từ hệ thống đến trạm biến áp,có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp cho phụ tải mà trạm biến áp đảm nhiệm Với trạm biến áp tiêu thụ có máy phát dự phòng để cung cấp Trang - – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp điện cho phụ tải có cố hệ thống Trường hợp máy phát dự phòng xem nguồn Do đó, hệ thống ln xem thành phần quan trọng, cấu trúc trạm biến áp phải ln giữ liên lạc chặt chẽ Khi thiết kế trạm biến áp, chọn sơ đồ cấu trúc thành phần quan trọng có ảnh hưởng định đến tồn q trình thiết kế  Các u cầu chọn sơ đồ cấu trúc : Có tính khả thi : tức chọn thiết bị : máy biến áp,máy cắt,dao cách ly có khả thi cơng,xây lắp vận hành trạm Đảm bảo liên tục chặt chẽ cấp diện áp, đặc biệt với hệ thống bình thường cưỡng (có phần tử khơng làm việc ) Tổn hao qua máy biến áp thấp,tránh trường hợp cung cấp cho phụ tải qua hai máy biến áp khơng cần thiết Vốn đầu tư hợp lý, chiếm diện tích nhỏ tốt Có khả phát triển tương lai gần,khơng cần thay cấu trúc chọn  Thường thiết kế trạm biến áp có nhiều phương án khác nhau, để chọn phương án ta cần cân nhắc khía cạnh sau :  Số lượng máy biến áp  Tổng cơng suất máy biến áp  Tổng vốn đầu tư mua máy biến áp  Tổn hao điện tổng qua máy biến áp II SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP Trạm biến áp cơng trình nhận điện hay nhiều nguồn cung cấp với điện áp cao để phân phối cho phụ tải cấp điện áp nhỏ điện áp hệ thống Phần cơng suất phân phối điện áp ằng điện áp hệ thống khơng qua máy biến áp hạ,phần lại qua máy biến áp giảm áp có điện áp phù hợp với phụ tải  Phụ thuộc vào cấp điện áp, vào cơng suất phụ tải sử dụng ba phương án sau :  Qua máy biến áp giảm dần từ điện áp cao xuống  Dùng máy biến áp ba cuộn dây máy biến áp tự ngẫu UT≥ 220KV  Qua máy biến áp cuộn dây cung cấp cho cấp điện áp thấp  Các điều kiện chọn máy biến áp  Điều kiện làm việc bình thường : Strạm > Sphụ tải Trang - – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp  Khi có cố máy biến áp : (máy biến áp lại làm việc theo điều kiện q tải cố)  Thời gian q tải : tq tải < /(1 ngày đêm) ngày đêm liên tục  Hệ số q tải : S2 K2 = Kqt = < 1,4 S đmMBA  Hệ số mang tải (trước q tải) : S(đtS t ) K1 = = < 0,93  i i S đmMBA Phương án 10  Sơ đồ cấu trúc phương án S đmMBA HT 220 (KV) 125 (MVA) 110 (KV) 30 (MVA) 22 (KV) a.Giai đoạn Lắp MBA 230/115 KV cơng suất 125 (MVA) vận hành song song  Đồ thị phụ tải cấp 110 KV : Trang - – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp P% 100 80 60 40 20 12 15 18 21 24  Đồ thị phụ tải cấp 22 KV : Trang - 10 – t(gi?) Luận văn tốt nghiệp U RUL Thiết kế trạm biến áp b a RT RT c?t/tín hi?u Ngun lý rơle kép áp Ngun tắc chỉnh định rơle áp Chỉnh định rơle áp thiết đặt giá trị điện áp làm việc rơle : Điện áp làm việc rơle điện áp cực tiểu xác định theo cơng thức sau : Ukđ = Ulvmin / (Ktc Ktv KU) Trong : Ulvmin : điện áp làm việc cực tiểu chế độ bình thường Ktc : hệ số tin cậy KU : hệ số máy biến điện áp Ktv : hệ số trở rơle Độ nhạy bảo vệ : Knhạy = Ulv KU / UNmmax Trong : UNmmax trị số lớn có điện áp dư vị trí đặt bảo vệ ngắn mạch khu vực cuối bảo vệ VII RƠLE SO LỆCH DỌC DỊNG ĐIỆN (R.87) Ngun tắc bảo vệ Rơle so lệch dọc rơle làm việc dựa so sánh trực tiếp dòng điện nhánh đối tượng Theo định luật Kirchoff, tổng véctơ tất dòng điện vào đối tượng bảo vệ khơng điều kiện làm việc bình thường Trang - 125 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Vùng bảo vệ rơle so lệch dọc dòng điện phạm vi giới hạn biến dòng đặt nhánh đối tượng bảo vệ Khi có ngắn mạch vùng bảo vệ, tổng dòng điện qua rơle khác khơng rơle tác động Khi cố bên ngồi vùng bảo vệ, tổng dòng điện qua rơle khơng, rơle khơng tác động * Đ?i tu?ng * du?c b?o v? IR R Sơ đồ ngun lý bảo vệ so lệch dọc dòng điện Rơle so lệch dọc dòng điện thường dùng để bảo vệ cho thiết bị máy biến áp, máy phát, hệ thống quan trọng Rơle tác động cắt máy cắt có cố ngắn mạch bên vùng bảo vệ Rơle so lệch dọc dòng điện làm việc tức thì, khơng có thời gian trì hỗn Ngun tắc chỉnh định rơle so lệch dọc dòng điện Về ngun tắc, rơle so lệch dọc dòng điện tác động có dòng điện sai lệch qua rơle IR khác Tuy nhiên thực tế khơng đồng biến dòng, sai lệch tỉ số biến dòng, nên làm việc bình thường dòng điện qua rơle có trị số định Dòng điện gọi dòng khơng cân Ikcb Trong trường hợp ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, tình trạng q độ, dòng điện khơng cân Ikcb có giá trị lớn Để tránh bảo vệ tác động sai, dòng điện khởi động bảo vệ chọn cho : Ikđ = Kat Ikcbmax Trong : Ikđ : dòng điện khởi động rơle Trang - 126 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Kat > : hệ số an tồn, nhằm tránh tác động sai sai số rơle mạch Ikcbmax : dòng điện khơng cân tính tốn cực đại CHƯƠNG XIV BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP TRẠM I CÁC BẢO VỆ CHO MBA LOẠI TRUNG BÌNH VÀ LỚN Trang - 127 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp  Lựa chọn :  Bảo vệ q tải  Bảo vệ so lệch  Bảo vệ q dòng, bảo vệ khoảng cách  Bảo vệ dòng điện thứ tự khơng  Bảo vệ q áp  Bảo vệ  Bảo vệ dòng dầu cho điều áp tải  Bảo vệ nhiệt độ  Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt  Bảo vệ chống chế độ khơng đồng pha máy cắt có truyền động đơn pha  Lựa chọn :  Bảo vệ q tải  Bảo vệ q dòng cắt nhanh  Bảo vệ dòng thứ tự khơng  Bảo vệ  Bảo vệ nhiệt độ  Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt Như vậy, vấn đề bảo vệ rơle cho trạm biến áp phức tạp Các u cầu bảo vệ rơle cho trạm đa dạng nhiều thời gian, với thời gian hạn hẹp giới hạn đề tài ta thực tính tốn cho loại bảo vệ sau :  Bảo vệ q dòng điện  Bảo vệ dòng thứ tự khơng  Bảo vệ so lệch máy biến áp  Bảo vệ bảo vệ dòng dầu II TÍNH TỐN CỤ THỂ Bảo vệ q dòng điện Máy biến áp lớn 100 KVA có trang bị máy cắt thường bảo vệ ngun tắc q dòng điện Đặc tính thời gian làm việc phối hợp với bảo vệ mạch thứ cấp máy biến áp Bảo vệ cắt nhanh thêm vào, trị số đặt tính để tránh tác động ngắn mạch phía thứ cấp máy biến áp, cầu chì tác động cắt nhanh (HRC) dùng để dự trữ cho máy cắt Nhiệm vụ bảo vệ cắt nhanh cắt nhanh ngắn mạch đầu cực máy biến áp số chỉnh định tương đối cao Trang - 128 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Bảo vệ dòng điện bảo vệ cho máy biến áp nhỏ bảo vệ dự trữ cho máy biến áp lớn a Bảo vệ q tải máy biến áp  Sơ đồ thay dùng rơle 49 hãng ABB : MC 49 Các b?o v? khác BI-A BI-B BI-C Chức : Báo tín hiệu q tải máy biến áp Cách bố trí : Bố trí cuộn cao MBA tự ngẫu Bảo vệ q tải bố trí pha báo tín hiệu sau thời gian định trước  Dòng chỉnh định : IcZ = ktc InT / kv = (1,05 x 294)/0,85 = 363,18 (A) Trong : ktc = 1,05 kv = 0,85 InT : dòng danh định phía đặt bảo vệ MBA (InT = 294 A)  Thời gian chỉnh định : tcZ = tbvmax + 2∆t Thơng thường : tcZ = (9-10) sec.Chọn tcZ = 10 sec b Bảo vệ cắt nhanh Trang - 129 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Với máy biến áp dây quấn điện áp đến 35 KV bảo vệ cắt nhanh dùnglàm bảo vệ chống ngắn mạch pha cho máy biến áp Đối với máy biến áp cấp điện áp cao bảo vệ cắt nhanh bảo vệ cuộn cao phần cuộn trung, hạ nên cần có bảo vệ q dòng làm bảo vệ chống khu chết bảo vệ dự phòng cho bảo vệ cắt nhanh tạo thành BVQI cấp  Sơ đồ thay bảo vệ cắt nhanh dùng rơle 50 hãng ABB :  Dòng chỉnh định : IcZ = ktc Ik,ng,max = 1,2 x 1970 = 2364 (A) Trong :  Ik,ng,max : dòng lớn qua chỗ đặt bảo vệ ngắn mạch N2  ktc : hệ số tin cậy (ktc = 1,2 – 1,3) c Bảo vệ q dòng : Với máy biến áp dây quấn tự ngẫu, BVQI bố trí phía phía Trang - 130 – Luận văn tốt nghiệp MC Thiết kế trạm biến áp 51DT BI 51DT 51DT N3  Dòng chỉnh định phía thứ i : IcZ(i) = ktc.kmm.InT(i)/kv = 1,2 x 1,5 x 294/0,85 = 622,59 (A) Trong :  InT(i) : dòng danh định phía đặt bảo vệ (phía i)  ktc : hệ số tin cậy (ktc = 1,15 – 1,25)  kmm : hệ số mở máy (kmm = 1,3 – 1,8)  kv : hệ số trở rơle (kv = 0,85)  Kiểm tra độ nhạy : 1,5 knh = Ik / IcZ Trong : Ikmin : dòng ngắn mạch nhỏ qua chỗ đặt bảo vệ  knh = 1330/363,18 = 3,66  Đạt u cầu Nếu độ nhạy khơng đạt phải sử dụng bảo vệ q dòng có phận khởi động điện áp (BVQIHU) dòng chỉnh định trường hợp tính sau : IcZ(i) = ktc.InT(i) / kv  Điện áp chỉnh định : UcZ = Ulv / ktc.kv ; Trang - 131 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp U2cZ = 6%Un Trong :  Ulv : điện áp nhỏ (0,85 – 0,9) Un  ktc = 1,2  kv = 1,15  Un : điện áp danh định phía đặt bảo vệ  Thời gian chỉnh định :  Phía cao áp : (đi cắt máy cắt thứ cấp) TcZ(2) = tL max + ∆t tL max : thời gian bảo vệ lớn đường dây nối tới thứ cấp, kể máy cắt phân đoạn/liên lạc  Phía hạ áp : thường phân cấp thời gian Cấp : cắt MC hạ áp : tcZ(1).1 = tcZ(2) + ∆t Cấp : cắt tất MC máy biến áp : tcZ(1).1 = tcZ(1).1 + ∆t Bảo vệ dòng điện thứ tự khơng (BVI0) Bảo vệ thứ tự khơng máy biến áp bảo vệ cuối I mạch cấp điện áp, chủ yếu làm bảo vệ dự trữ cho mạng chống cố pha máy biến áp Bảo vệ sử dụng loại khơng có hướng, cắt máy biến áp  Dòng chỉnh định : IcZ = ktc.Ikcb,max / kv Trong :  ktc = 1,25 : Hệ số tin cậy  kv = 0,85 : Hệ số trở  Ikcb,max : Dòng khơng cân lớn Chọn : Ikcb,max = kkcb.Itt  Itt : Dòng tính tốn  kkcb : hệ số khơng cần  Dòng tính tốn Itt chọn giá trị lớn giá trị sau : - Dòng ngắn mạch ngồi lớn INmax , N điểm cuối khu bảo vệ - Dòng điện chế độ dao động Ing - Dòng điện phi đồng Hệ số khơng cân kkcb chọn sau : - Nếu Itt/InT = 2-3 ; kkcb = 0,05 - Nếu Itt/InT > ; kkcb = 0,05 – 0,1 Kiểm tra độ nhạy : knh = 3I0min / I0cZ 1,2 Trang - 132 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Ở đây, 3I0min dòng 3I0 nhỏ qua chỗ đặt bảo vệ ngắn mạch với đất cuối khu bảo vệ đường dây dài đấu máy biến áp phía đặt bảo vệ Thời gian chỉnh định : tcZ = tcZL.max + ∆t tcZL.max : thời gian chỉnh định lớn BVI đường dây nối đến máy biến áp phía đặt bảo vệ Trường hợp phía khơng nối đất trung tính có nguồn tới, phải phân đoạn thời gian, thời gian phân đoạn bố trí sau : TcZ(2).1 = tcZ + ∆t Bảo vệ so lệch máy biến áp a Nhiệm vụ - ngun tắc BVSL máy biến áp dùng làm bảo vệ chính, chống cố pha Trong đó, cực tính phía BI nối với thành cực, tất cực tính phía ngồi nối với thành cực thứ hai Hai cực nối tới rơle dòng điện RI Khu bảo vệ khu giới hạn BI Bảo vệ tác động xảy ngắn mạch khu bảo vệ cắt tất máy cắt MC MC I1 I3 MC N3 Trang - 133 – 87 I2 Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Khi ngắn mạch ngồi khu bảo vệ, dòng điện vào rơle : IR = i1 + i2 + i3 = ikcb gần Khi có ngắn mạch khu bảo vệ, iR có trị số lớn làm rơle tác động cắt khơng thời gian b Các ngun nhân dòng khơng cân cách khắc phục Dòng khơng cân BVSL MBA lớn, nhiều ngun nhân, ngun nhân :  Tỉ số biến dòng biến áp : Các dòng sơ cấp khác nhau, tỷ số ni khác nhau, nên i1, i2 i3 khơng làm xuất ikcb tỷ số biến Để khắc phục tình trang trên, tiện lợi sử dụng biến dòng trung gian, thường loại biến dòng bão hồ Ngồi ra, biến dòng bão hồ có tác dụng giảm i kcb thành phần khơng chu kì gây  Dòng xung kích từ hố : Khi đóng điện, dòng xung kích ban đầu có giá trị lớn (10 – 20 lần) dòng xung kích danh định tồn dây quấn cuộn cao Dòng xung kích từ hố có đặc tính lệch phía trục thời gian, dòng gây dòng điện khơng cân lớn Nếu dùng biến dòng bão hồ khắc phục dòng xung kích từ hố  Do tổ đấu dây: Với máy biến áp đấu dây Y/∆, dòng I 1, I2 lệch 300 Do chúng đồng pha phải dùng cách đấu BI theo ngun tắc : Phía Y đấu BI tam giác, phía tam giác đấu BI hình Y Như góc pha nắn lại Do đặc tính khơng hình sin dòng điện từ phi tuyến tính đặc tính từ hố lõi thép BI, dòng điện iR khơng phải mang hình sin điều hồ, ảnh hưởng đến dòng khơng cân Do tính đối xứng qua trục toạ độ nên thành phần sóng hài có bậc lẻ Tuy nhiên, dòng điện qua lọc bao gồm sóng hài bậc chẵn Trong sóng điều hòa, sóng bậc bội có đặc tính thành phần thứ tự khơng Nếu biến dòng đấu tam giác thành phần khơng đưa vào rơle  Do thành phần sóng hài: Sóng bậc khơng (là sóng chiều) tồn thời gian ngắnở thời điểm đầu q trình q độ Sóng hài bậc hai có giá trị đáng kể dòng điện qua lọc, có sử dụng nắn điện Do cần dùng biện pháp hạn chế sóng hài bậc hai giá trị vượt q 20% giá trị sóng Trang - 134 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Các sóng hài bậc cao hơn, đáng kể bậc 5, giá trị chúng vượt q 30% giá trị sóng cần áp dụng biện pháp hạn chế c Các laọi bảo vệ so lệch máy biến áp Hiện tại, rơle so lệch bảo vệ máy biến áp có loại : Loại có biến dòng bảo hồ (BIBH) : PHT – 560, PHT-562, PHT-565 Loại có cuộn hãm : DZT loại rơle so lệch hãng SIEMENS, GE, ABB, GEC ALSTOM, SEL 387 sản xuất TÍNH CHỈNH ĐỊNH CHO RƠLE PTH-565 : Dòng điện định mức MBA : 141,17 I220 = 0,37 ,220 141 17 I110 = 0,74 141,17 I22 = 110 3,7 22 RƠLE SO LỆCH DZT-21 VÀ CÁC LOẠI TƯƠNG TỰ Rơle so lệch DZT-21 laọi rơle điện tử, rơle rơle so lệch hãm sử dụng kỹ thuật số dùng cho bảo vệ tổ máy biến áp – máy phát điện Các biến dòng trung gian (BITG) tự biến dòng BI nhằm phối hợp để dòng đưa vào rơle dòng danh định (1A 5A) Dòng điện phía cuộn hạ BI : iBI(i) = I(i)ksd(i) / nI(i) Trong : iBI(i) : dòng điện cuộn hạ Bi thứ i I(i) : dòng điện cuộn hạ BI thứ i ksd(i) : hệ số sơ đồ phía i nI(i) : tỷ số biến dòng phía i Dòng điện vào rơle : IR = IBI kTBI Trong : kTBI : hệ số biến dòng Việc chọn số dòng cuộn dây tính tốn tương tự DZT-11 Dòng chỉnh định rơle làm việc khong bình thường : IcZ = ktcIkcblvmax I*cZ = IcZ / InT Theo hướng dẫn nhà chế tạo, chọn I*cR = I*cZ = 0,3 Để xác định hệ số hãm, xác định dòng ngắn mạch cuối khu bảo vệ Từ đó, xác định dòng làm việc (dòng so lệch) cho tổ máy biến áp – máy phát điện I*solệch = IkcbksbntbI/InRn1 Dòng hãm : I*h = Ikng,maxksdntbI/InRn1 Trang - 135 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Hệ số hãm : kh = (ktcI*sl.d – I*cR)/(0,5∑I*h – I*hbđ) Trong : Ikcb : dòng khơng cân tính tốn Ikng,max : ngắn mạch lớn cuối khu bảo vệ InR : dòng danh định rơle ktc : hệ số tin cậy (ktc = 1,5) I*cR : dòng chỉnh định rơle I*hbd : dòng hãm ban đầu, theo đặc tính hãm rơle I*sl.d : dòng so lệch ứng với điểm gãy đồ thị Dòng khơng cân tính tốn : Ikcbtt = Ikcb’ + Ikcb’’ Trong : Ikcb’ : dòng khơng cân tính tốn bậc Ikcb’’ : dòng khơng cân tính tốn điều chỉnh nấc phân áp Ikcb’’ = ∞max.βIkng,max ∞max : tỷ số điện áp nấc phân áp cao nấc phân áp trung bình β : tỷ số phân dòng dây quấn chung hệ phân áp tự ngẫu, với MBA thường β = Độ nhạy bảo vệ : knh = I*solệch/I*cZmin : knh = Ikmin/0,3InT Trong : Ikmin : dòng ngắn mạch nhỏ khu cuối bảo vệ I*solệch : dòng làm việc rơle ứng với Ikmin 2 u cầu : knh RƠLE SO LỆCH GE VÀ CÁC LOẠI RƠLE KHÁC DÙNG KỸ THUẬT SỐ : Cũng DZT-21, tất phía máy biến áp đưa vào hãm Để phối hợp đồng dòng điện thứ cấp (hay cuộn cao) cuộn dây rơle sử dụng biến dòng trung gian BITG Các biến dòng thực chức chuyển góc pha cần thiết Tỷ số biến dòng trung gian chọn để đảm bảo dòng điện vào rơle chế độ danh định dòng danh định rơle (1A 5A) nBITG = IBI/IngRksd Trong : IngR : dòng danh định rơle (1A 5A) Ksd : hệ số đấu nối ksđ =1 BITG đấu Y đấu ∆ IBI : dòng điện thứ cấp (cuộn hạ hay trung) sơ cấp BITG chế độ định mức máy biến áp Trang - 136 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Một số rơle bố trí việc chọn tỷ số biến góc pha rơle thay cho biến dòng trung gian Khi cần tính chọn tỷ số biến góc pha cho phía Phần lớn loại rơle có đặc tính vùng hãm vùng hãm dòng điện nhỏ với hệ số hãm kh1 vùng hãm dòng điện lớn với hệ số hãm kh2 Dòng điện so lệch tổng đại số dòng điện phía : Is1 = kBI1I1 + kBI2I2 + kBI3I3 Dòng điện hãm nửa tổng đại số dòng điện phía : Ih  k BIi I  k BI I  k BI I Trong : kBIi : hệ số biến dòng thứ I chọn theo tính tốn Ii : dòng điện phía dây quấn thứ i, i = 1; máy biến áp dây quấn i= 1; 2; máy biến áp dây quấn TÍNH TỐN CHỈNH ĐỊNH RƠLE Xác định thơng số sau : Dòng điện chỉnh định (I*cZ) : chọn theo dòng khơng cân lớn chế độ làm việc bình thường I*cZ = ktckkcb,lv,max Theo hướng dẫn nhà sản xuất ta chọn I*cZ = 0,2 – 0,5 Hệ số hãm : ứng với dòng so lệch dòng hãm tính chế độ bình thường I = Ilv,max = InT Hệ số hãm kh2 xác định chế độ ngắn mạch cuối khu bảo vệ Dòng điện hãm ban đầu (Ihđ) : chọn theo điều kiện làm việc bình thường Thơng thường, ta chọn I*hđ = Bảo vệ bảo vệ dòng dầu a Cơng dụng Bảo vệ bảo vệ dòng dầu dùng để chống cố bên thùng dầu kể cố điện dầu Về điện, ngồi cố ngắn mạch pha có cố sau mà bảo vệ khác khơng tác động : - Chập số vòng cuộn - Chập tắt pha gần điểm trung tính hay điểm nối hai pha cuộn tam giác Sự cố dầu gồm có : - Lọt khí vào dầu - Cạn dầu - Sự cố điều chỉnh tải (tiếp xúc hỏng, tiếp xúc xấu, hỏng tiếp điểm, ) Để bảo vệ loại cố này, ta sử dụng rơle bảo vệ dòng dầu Trang - 137 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp b Ngun lý bảo vệ : Bảo vệ đặt trước đường ống nối từ thùng dầu giãn nở đến thùng chính, cấu tạo rơle gồm có tiếp điểm phao, tiếp điểm gồm phao, có mang bầu thuỷ tinh chứa cực thủy ngân bên Một tiếp điểm đặt gần sát nắp rơle, tiếp điểm lại nằm đường tim trục rơle 1,5-2% 1-1,5% CÁCH HOẠT ĐỘNG CỦA RƠLE HƠI Khi có lọt khí, có cố nhẹ (chập vòng) bọt khí sinh lúc chuyển lên thùng dầu giãn nở tích tụ lại phần nắp rơle Khi lượng khí sinh tích tụ đủ lớn làm phao phía chìm xuống đóng tiếp điểm lại Khi có cố lớn chập nhiều vòng, chập pha, lượng khí lớn, tạo thành luồng qua rơle lên thùng dầu giãn nở, phao bị chìm, tiếp điểm đóng lại Khi dầu bị chảy bị cạn, phao chìm để đóng tiếp điểm trên, phao chìm đóng tiếp điểm Như vậy, tiếp điểm tác động có cố nhẹ Nó bố trí báo hiệu, tiếp điểm tác động có cố nặng Nó bố trí cắt máy biến áp Trang - 138 – Luận văn tốt nghiệp Thiết kế trạm biến áp Khi rơle tác động, tiếp điểm đóng khơng dứt khốt Do đó, phải có mạch tự khóa Con nối CN mạch tự khóa chuyển việc cắt sang báo tín hiệu Rơle trung gian RG có cuộn dây có cuộn để tự khóa Nút bấm NB để giải trừ rơle RG Bảo vệ có mức : mức nhẹ, tín hiệu rơle báo hiệu Mức nặng, tín hiệu rọle cắt Rơle dòng dầu có ngun lý hoạt động rơle hơi, rơle dòng dầu bố trí hộp điều chỉnh tải Khi có trục trặc này, dầu bị đốt nóng, chuyển động thành dòng, làm rơle tác động cắt máy biến áp Trang - 139 – ... điện .Trạm biến áp phân loại theo điện áp địa dư  Theo điện áp ,trạm biến áp trạm tăng áp, cũng trạm hạ áp hay trạm trung gian :  Trạm tăng áp thường đặt nhà máy điện làm nhiệm vụ tăng điện áp từ... VỤ THIẾT KẾ  Nội dung Luận Văn Tốt Nghiệp gồm ba phần :  Thiết kế trạm biến áp 220/110/22 KV theo nhu cầu phụ tải  Thiết kế chống sét lưới nối đất cho trạm  bảo vệ rơle (bảo vệ cho máy biến. .. biến áp)  Mục tiêu việc thiết kế đề tài phục vụ nhu cầu điện khu cơng nghiệp ,nhu cầu sinh hoạt dịch vụ cho khu dân cư IV TRÌNH TỰ THIẾT KẾ  Theo số liệu ban đầu cho ,thiết kế trạm biến áp theo