Đồ án hệ thống điện VUONGQUOCHUNG d7h4

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV ĐỒ ÁN THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/35/22KV Vương Quốc Hùng-D7H4 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV MỤC LỤC CHƯƠNG MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ – THƠNG SỐ CHÍNH 1.1 MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG 1.2 THƠNG SỐ CHÍNH 1.2.1 Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2: có trung tính nối đất 1.2.2 Đường dây D1, D2: 1.2.3 Máy biến áp 1.3 CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÕNG 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 TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 2.1 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN 2.2 CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH THƠNG SỐ CÁC PHẦN TỬ 2.3 SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH 10 2.4 CÁC SƠ ĐỒ (PHƯƠNG ÁN) TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 11 2.4.1 Sơ đồ 1: SNmax, máy biến áp làm việc 11 2.4.3 Sơ đồ 3: SNmin, máy biến áp làm việc 29 2.4.4 Sơ đồ 4: SNmin; máy biến áp làm việc song song 39 CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 50 3.1 CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHƠNG BÌNH THƯỜNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 50 3.2 CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP 51 3.2.1 Những u cầu thiết bị bảo vệ hệ thống điện 51 3.2.2 Bảo vệ máy biến áp B1 B2 52 3.3 SƠ ĐỒ PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ 58 4.1 HỢP BỘ BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613 60 4.1.1.Giới thiệu tổng quan rơle 7UT613 60 4.1.2.Ngun lý hoạt động chung rơle UT613 63 Vương Quốc Hùng-D7H4 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV 4.1.3 Một số thơng số kỹ thuật rơle 7UT613 65 4.1.4.Cách chỉnh định cài đặt thơng số cho rơle 7UT613 66 4.1.5.Chức bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT613 67 4.1.6.Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) 7UT613 72 4.1.8.Chức bảo vệ chống q tải 76 4.2 HỢP BỘ BẢO VỆ Q DÕNG 7SJ621 76 4.2.1.Giới thiệu tổng quan rơle 7SJ621 76 4.2.2.Ngun lí hoạt động chung rơle 7SJ621 78 4.2.3 Các chức bảo vệ rơle 7SJ621 80 CHƯƠNG CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE 86 5.1.TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA BẢO VỆ 86 5.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính tốn bảo vệ rơle 86 5.1.2 Tính tốn thơng số bảo vệ 86 5.2 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 91 5.2.1.Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 91 5.2.2.Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự khơng 96 5.2.3.Bảo vệ q dòng có thời gian 97 5.2.4 Bảo vệ q dòng thứ tự khơng có thời gian 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO .100 Vương Quốc Hùng-D7H4 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng tổng kết sơ đồ 2.4.1 Dòng điện ngắn mạch qua BI, trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmax: 20 Bảng tổng kết sơ đồ 2.4.2 Dòng điện ngắn mạch qua BI, trường hợp hai máy biến áp làm việc song song chế độ SNmax: 29 Bảng tổng kết sơ đồ 2.4.3 Dòng điện ngắn mạch qua BI, trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmin: 38 Bảng tổng kết sơ đồ 2.4.4 Dòng điện ngắn mạch qua BI, trường hợp hai máy biến áp làm việc chế độ SNmin: 49 Bảng 3.1: Những loại hư hỏng thường gặp loại bảo vệ cần đặt 51 Bảng 4.1 67 Bảng 4-2 85 Bảng 5.1.Thơng số máy biến áp 110/35/22 kV 86 Bảng 5.2.Kết qủa kiểm tra hệ số an tồn hãm bảo vệ 92 Bảng 5.3 Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ 96 Vương Quốc Hùng-D7H4 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý vị trí đặt máy biến dòng dùng cho bảo vệ trạm biến áp Hình 3.1.Sơ đồ ngun lý bảo vệ so lệch có hãm sử dụng rơle điện 52 Hình 3.2.Bảo vệ chống chạm đất hạn chế máy biến áp ba cuộn dây 54 Hình 3.3 Vị trí đặt rơ le khí máy biến áp 55 Hình 3.4.Bảo vệ cảnh báo chạm đất 58 Hình 4-1 Cấu trúc phần cứng bảo vệ so lệch 7UT613 64 Hình 4.2 Ngun lí bảo vệ so lệch dòng điện rơle 7UT613 67 Hình 4-3 Đặc tính tác động rơle 7UT613 69 Hình 4.4.Ngun tắc hãm chức bảo vệ so lệch 7UT613 71 Hình 4-5 Ngun lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế 7UT613 73 Hình 4-7 Cấu trúc phần cứng rơle 7SJ621 79 Hình 4.8.Đặc tính thời gian tác động 7SJ621 81 Hình 5.1 Đặc tính làm việc rơle 7UT613 86 Hình 5.2 Đặc tính an tồn hãm ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ 92 Hinh5.3.Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ 95 Vương Quốc Hùng-D7H4 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, điện phần thiết yếu hoạt động sản xuất sống sinh hoạt hàng ngày người Để đảm bảo sản lượng chất lượng điện cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, đảm bảo an tồn cho thiết bị làm việc ổn định tồn hệ thống; cần phải sử dụng cách rộng rãi có hiệu phương tiện bảo vệ,thơng tin ,đo lường ,điều khiển điều chỉnh tự động hệ thống điện Trong số phương tiện này, rơle thiết bị bảo vệ rơle đóng vai trò quan trọng Trong q trình vận hành hệ thống điện, khơng phải lúc hệ thống hoạt động ổn định, thực tế ln gặp tình trạng làm việc khơng bình thường cố ngắn mạch, q tải v.v mà ngun nhân chủ quan khách quan Hệ thống Rơle phát tự động loại trừ cố, xử lý tình trạng làm việc bất thường hệ thống Hiện với phát triển khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ rơle ngày đại, nhiều chức tác động xác Ở nước ta ngày nay, xu hướng sử dụng rơle kỹ thuật số để dần thay cho rơle điện xúc tiến mạnh mẽ Bản “ Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22kV” gồm có chương : - Chương : Mơ tả đối tượng bảo vệ thơng số - Chương : Tính tốn ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le - Chương : Lựa chọn phương thức bảo vệ - Chương : Giới thiệu tính thơng số rơle chọn - Chương : Tính tốn thơng số kiểm tra làm việc bảo vệ Tuy nhiên, thời gian thực đề tài có hạn kiến thức kinh nghiệm lĩnh vực bảo vệ rơle hệ thống điện chưa nhiều, nên tập đề án tốt nghiệp có sai sót điều khơng thể tránh Em mong nhận xét đóng góp q Thầy Cơ Em xin chân thành cảm ơn bảo tận tình TS Vũ Thị Thu Nga giúp em hồn thành đồ án Vương Quốc Hùng-D7H4 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV CHƯƠNG MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ – THƠNG SỐ CHÍNH 1.1 MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG 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 BI4 BI5 BI1 N1’ 22kV N3’ BI3 N3 B1 N1 D2 HTĐ2 N2’ B2 BI2 35kV N2 Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý vị trí đặt máy biến dòng dùng cho bảo vệ trạm biến áp 1.2 THƠNG SỐ CHÍNH 1.2.1 Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2: có trung tính nối đất 1) Hệ thống điện HTĐ1: Cơng suất ngắn mạch chế độ cực đại: S1Nmax = 2250 MVA Cơng suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S1Nmin = 0,7S1Nmax Vương Quốc Hùng-D7H4 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Điện kháng thứ tự khơng: X0H1 = 1,2X1H1 2) Hệ thống điện HTĐ2: Cơng suất ngắn mạch chế độ cực đại: S2Nmax = 1700 MVA Cơng suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S2Nmin = 0,75S2Nmax Điện kháng thứ tự khơng: X0H2 = 1,35X1H2 1.2.2 Đƣờng dây D1, D2: 1) Đường dây D1: Chiều dài đường dây: L1 = 40 km Điện kháng kilơmét đường dây: X11 = 0,409 Ω/km Điện kháng thứ tự khơng: X0D1 = 2X1D1 2) Đường dây D2: Chiều dài đường dây: L2 = 55 km Điện kháng kilơmét đường dây: X12 = 0,401 Ω/km Điện kháng thứ tự khơng: X0D2 = 2X1D2 1.2.3 Máy biến áp Cơng suất danh định 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:  Uđc =  15% 1.3 CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DỊNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 1.3.1 Máy cắt điện: - Điện áp định mức (UđmMC): Điện áp định mức máy cắt chọn phải lớn điện áp lưới điện: UđmMC  Uđmlưới Vương Quốc Hùng-D7H4 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV - Dòng điện định mức (IđmMC): Dòng điện định mức máy cắt chọn phải lớn dòng điện làm việc cưỡng mạch: IđmMC  Ilvcb - Điều kiện cắt: Dòng điện cắt định mức máy cắt phải lớn dòng điện ngắn mạch mạch: ICđm  I”N - Điều kiện ổn định lực động điện ngắn mạch: Dòng điện ổn định lực động điện máy cắt phải lớn dòng ngắn mạch xung kích qua nó: iđđmMC  ixk - Điều kiện ổn định nhiệt: Các máy cắt nói chung thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt, đặc biệt với loại máy cắt có dòng định mức lớn 1000A Do với máy cắt có dòng định mức lớn 1000A khơng 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 trị dòng điện ngắn mạch tính chương II ta chọn máy cắt mạch cho cấp điện áp bảng 1.1 1) Phía điện áp 110kV: Ilvcb =kqtsc.IđmB = kqtsc 31,5 SB = 1,4 Ilvcb =1,4 = 0,158kA = 158A 3.115 3.U tbB I”N = IBI1maxIcb1 = 15,8913 0,3163 = 5,0264 kA Ixk = 1,8.I”N = ( trang 28 ) 1,8.5,0264 = 12,7951 kA Chọn máy cắt có thơng số: + Điện áp định mức: UđmMC  110kV + Dòng điện định mức: IđmMC  Ilvcb = 443A + Dòng cắt định mức: ICđm  5,0264kA + Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC  12,7951kA 2) Phía điện áp 35kV: Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc Vương Quốc Hùng-D7H4 SđmB 3.U đmB = 1,4 63 3.37,5 = 1,358kA = 1358A Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV I”N = IBI2maxIcb2=5,7971 0,9699 = 5,6226kA (trang 19 ) Ixk = 1,8.I”N = 1,8.5,6226 = 14,3128kA Chọn máy cắt có thơng số: + Điện áp định mức: UđmMC  35kV + Dòng điện định mức: IđmMC  Ilvcb = 1358A + Dòng cắt định mức: ICđm  5,6226 kA + Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC  14,3128kA 3) Phía điện áp 22kV: Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc SđmB 3.U đmB = 1,4 63 = 2,122kA = 2122A 3.24 I”N = IBI3maxIcb3 =5,6337 1,5155 = 8,5379kA Ixk = 1,8.I”N = (trang 19) 1,8.8,5379 = 21,7339kA Chọn máy cắt có thơng số: + Điện áp định mức: UđmMC  22kV + Dòng điện định mức: IđmMC  Ilvcb = 2122A + Dòng cắt định mức: ICđm  8,5379kA + Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC  21,7339kA Bảng 1.1 Loại máy UđmMC IđmMC ICđmMC iđđmMC cắt kV A kA kA 110kV 3AQ1-FE 123 3150 31,5 80 35kV 8DB10 36 2500 31,5 80 Điện áp 22kV 8DB10 Vương Quốc Hùng-D7H4 24 2500 31,5 80 Ghi MC SF6 Siemens MC SF6 Siemens MC SF6 Siemens Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV CHƯƠNG CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE 5.1.TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA BẢO VỆ 5.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính tốn bảo vệ rơle Bảng 5.1.Thơng số máy biến áp 110/35/22 kV Phía I II III Cơng suất danh định ( MVA ) 31,5 31,5 31,5 Điện áp danh định ( kV ) 115 37,5 24 Dòng điện danh định ( A ) 158,1 484,97 757,78 Tổ đấu dây YN d11 yn12 Giới hạn thay đổi đầu phân áp ( %) 10 500/1 800/1 Thơng số Tỷ số biến đổi máy biến dòng 200/1 ( nI = IS/IT ) 5.1.2 Tính tốn thơng số bảo vệ 1)Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm ( I/87 ) ISL* Đặctínhsự cố 10 d ISL>>=9,524 Miềntácđộng Miềnhãm c Miềnhãmbổ sung ISL2=1,25 b ISL>=0,3 a   * 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 IH IH3=21,548 IH1=1,2IHCS2=2,5 IH2=5 IHBS=7 Hình 5.1 Đặc tính làm việc rơle 7UT613 Vương Quốc Hùng-D7H4 86 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch có hãm gồm đoạn ( a, b, c, d ) hình 5.1 với thơng số tính tốn sau: Đoạn đặc tính (a): Với dòng so lệch ngưỡng thấp ISL> xác định theo dòng khơng cân chế độ làm việc bình thường Thường chọn :ISL>=kat.Ikcb Kat:Hệ số an tồn Chon kat=1,2÷1,3 Ikcb:Dòng khơng cân chế độ làm việc bình thường ,với rơle số : Ikcb=Ikcb(fi)+ Ikcb(Uđc) Ikcb(fi):Dòng khơng cân sai số fi BI gây Ikcb(Uđc): Dòng khơng cân điều chỉnh điện áp tải Trong chế độ làm việc bình thường : Ikcb(fi)=kđn.kkck.fi.IdđB Ikcb(Uđc)=Uđc.IdđB kđn:Hệ số đồng BI ,lấy kđn=1 kkck:Hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần khơng 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=10% Ikcb=(1.1.0,1+0,1)IdđB=0,2IdđB Ikcb*=0,2 ISL>=(1,2÷1,3).0,2 ≈ 0,3 Đoạn đặc tính (b) :Được xác định đường thẳng qua gốc tọa độ ,có góc 1 ,độ dốc nhánh đặc tính b SLOPE1 tg1 =kH1 :Hệ số hãm cấp (SLOPE1),tg1 = 0,2 ÷ 0,4 Ta chọn tg1 =0,25  1=14,040 Đoạn đặc tính (c): Được xác định đường thẳng cắt IH IHcs2,có góc 2,độ dốc sở nhánh đặc tính c SLOPE2 tg2 =kH2:Hệ số hãm cấp (SLOPE2),tg2 =0,3 ÷ 0,7 Vương Quốc Hùng-D7H4 87 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Ta chọn tg2 = 0,5  2 = 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 N %   Với UNmin% = U %;U %   10,5;17   10,5% NI  II NI  III I SL    9,524 10,5% Ta tính ngưỡng thay đổi hệ số hãm: I I 0,3  SL    1, H tg 0, 25 I I tg  2,5.0,5   HCS H tg  tg 0,5  0, 25 I I 9,524  SL   I   2,5  21,548 H3 HCS tg 0,5 ISL2 = IH2.tg1 = 5.0,25 = 1,25 Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm lẫn BI bão hồ trường hợp xảy ngắn mạch ngồi ,được 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 khố 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 định ,thường chọn k0=0,2÷0,3,lấy k0=0,3 Vương Quốc Hùng-D7H4 88 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV IdđBI:Dòng danh định BI phía 110kV,IdđBI=400A Ikđ87N=0,3.400=120 A 3)Bảo vệ q dòng cắt nhanh (I>>/50) Dòng khởi động bảo vệ q dòng cắt nhanh : Ikđ50=kat.INngmax kat:Hệ số an tồn ,kat=1,2 INngmax:Dòng ngắn mạch ngồi cực đại qua bảo vệ INngmax=maxBI1{IN2max;IN3max}=7,22: Dòng ngắn mạch ngồi lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 35kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc Ikđ50=1,2.7,22=8,664 Thời gian làm việc bảo vệ :t=0 4)Bảo vệ q dòng có thời gian (I>/51) Dòng khởi động bảo vệ q 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 110kV Ikđ51(110)=1,5.158,143=237,215 A +Phía 35 kV Ikđ51(35)=1,5.484,95=727,425 A +Phía 22 kV Ikđ51(22)=1,5.757,75=1136,625 A Thời gian làm việc bảo vệ q dòng có thời gian : chọn đặc tính độc lập +Phía 22kV t22=max{tD22} +t Trong : max{tD22} =0,5÷1,5s Chọn max{tD22} =1,5s t=0,3s =>t22=1,5+0,3=1,8s Vương Quốc Hùng-D7H4 89 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV +Phía 35kV t35=max{tD35} +t Trong : max{tD35} =0,7÷2s Chọn max{tD35} =2s t=0,3s =>t35=2+0,3=2,3s +Phía 110kV t110=max{t22,t35} +t =max{1,8;2,3}+t = 2,3+0,3=2,6s 5)Bảo vệ q dòng thứ tự khơng có thời gian (I0>/51N) Dòng khởi động bảo vệ q dòng thứ tự khơng có thời gian : I0kđ51N=k0IdđBI k0: Hệ số chỉnh định ,thường chọn k0=0,2÷0,3,lấy k=0,3 IdđBI: Dòng danh định máy biến dòng +Phía 110kV I0kđ51N(110)=0,3.400=120 A +Phía 22 kV I0kđ51N(22)=0,3.1500=450 A Thời gian làm việc bảo vệ q dòng thứ tự khơng có thời gian : chọn đặc tính độc lập +Phía 22kV t22=max{tD22} +t Trong : max{tD22} =0,5÷1,5s Chọn max{tD22} =1,5s t=0,3s =>t22=1,5+0,3=1,8s +Phía 110kV t110=max{t22} +t =1,8+0,3=2,1s Vương Quốc Hùng-D7H4 90 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV 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 tồn hãm ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ (N2,N3) Để kiểm tra hệ số an tồn hãm ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ ,ta kiểm tra hệ thống có cơng suất ngắn mạch cực đại ,xét với dòng điện lớn qua bảo vệ ngắn mạch N2,N3 (vì nguồn cung cấp từ phía nên khơng cần xét N1) a)Khi ngắn mạch điểm N2 Dòng ngắn mạch ngồi lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 35kV chế độ SNmax,một máy biến áp làm việc (Bảng 2.4.1 ,Trang 19 ) ISL=0,2.INngmax=0,2.IN2max=0,2.7,22=1,444 IH=2INngmax=2IN2max=2.7,22=14,44 Giao điểm đường thẳng ISL=1,444 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.2) tg1  I I 1, 444 SL  I  SL   5, 776 Hng tg1 0, 25 I Hng Hệ số an tồn hãm: k atH  I H  14, 444  2,5 I 5, 776 Hng b)Khi ngắn mạch điểm N3 Dòng ngắn mạch ngồi lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 22kV chế độ SNmax,một máy biến áp làm việc (Bảng 2.4.1 ,Trang 19 ) ISL=0,2.INngmax=0,2.IN3max=0,2.4,975=0,995 IH=2INngmax=2IN3max=2.4,975=9,95 Giao điểm đường thẳng ISL=0,995 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.2) Vương Quốc Hùng-D7H4 91 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp tg1  Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV I I 0,995 SL  I  SL   3,98 Hng tg1 0, 25 I Hng Hệ số an tồn hãm: k atH  I H  9,95  2,5 I 3,98 Hng I*SL 11 Đặc tính tác động 10 d ISL>>=9,524 Miền tác động c Miền hãm Miền hãm bổ xung ISL2= 1,25 ISL>= 0,3 N2 N3 b a I*H IH1=1,2 IHcs2 =2,5 IH2 =5 IHBS =7 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 N3(9,95 ; 0,995) IH3 = 21,548 N2(14,44 ; 1,444) Hình 5.2 Đặc tính an tồn hãm ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ Bảng 5.2.Kết qủa kiểm tra hệ số an tồn hãm bảo vệ Điểm ngắn mạch N2 N3 1,444 14,44 5,776 2,5 0,995 9,95 3,98 2,5 Thơng số ISL IH IHng katH Vương Quốc Hùng-D7H4 92 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV 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 ln 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 cơng suất ngắn mạch cực tiểu ,một máy biến áp làm việc.Để tránh tác động nhầm lẫn cố ngắn mạch chạm đất ngồi vùng bảo vệ ,dòng ngắn mạch đem so sánh cần loại bỏ thành phần thứ tự khơng 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 cơng thức : I kn = N min(0) I SLng INmin(-0): Dòng cực tiểu ngắn mạch vùng bảo vệ (đã loại trừ thành phần thứ tự khơng ) ISLng:Trị số ngưỡng dòng so lệch ứng với INmin(-0) a)Khi ngắn mạch điểm N'1 Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'1 (SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): (Trang 30 ) IBI1=11,102 Dạng ngắn mạch N(1,1): (Trang 31 )   IBI1(-0)=    j  3 3  8,929     j  (3,918)  11, 404  2   Dạng ngắn mạch N(1): (Trang 32 ) IBI(-0)=2.3,279=6,558 Vương Quốc Hùng-D7H4 93 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Từ kết ta :ISL=INmin(-0)=6,558 Giao điểm đường thẳng ISL=6,558 với đường đặc tính tác động nằm đoạn c (hình 5.3) tg  I SLng I  tg ( I  2,5)  0,5(5,1034  2,5)  2, 029 SLng SL I  2,5 SL Hệ số độ nhạy : I kn= N min(0) 6,558   3, 232 I 2, 209 SLng b)Khi ngắn mạch điểm N'2 Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'2 (SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): (Trang 33 ) IBI1=4,656 Từ kết ta :ISL=INmin(-0)=4,656 Giao điểm đường thẳng ISL=3,2755 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.3) tg1  I SLng I  tg1.I  0, 25.4, 656  1,164 SLng SL I SL Hệ số độ nhạy : I kn= N min(0) 4, 656  4 I 1,164 SLng c)Khi ngắn mạch điểm N'3 Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'3 (SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): (Trang 34 ) IBI1=3,92 Dạng ngắn mạch N(1,1): (Trang 35 ) Vương Quốc Hùng-D7H4 94 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV    3 3  3,356     j  (0, 676)  3, 74    IBI1(-0)=    j Dạng ngắn mạch N(1): (Trang36 ) IBI1(-0)=2.1,789=3,578 Từ kết ta :ISL=INmin(-0)=3,578 Giao điểm đường thẳng ISL=3,578 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b(hình 5.3) tg1  I SLng I  tg1.I  0, 25.3,578  0,895 SLng SL I SL Hệ số độ nhạy : I kn= N min(0) 3,578  4 I 0,895 SLng I*SL 11 Đặc tính tác động 10 d ISL>>=9,524 Miền tác động N1'(6,558 ; 6,558) c Miền hãm N2'(4,656 ; 4,656) N3'(3,578 ; 3,578) Miền hãm bổ xung ISL2= 1,25 ISL>= 0,3 b a I*H IH1=1,2 IHcs2 =2,5 IH2 =5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 IHBS =7 IH3= 21,548 Hinh5.3.Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ Vương Quốc Hùng-D7H4 95 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Bảng 5.3 Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ Điểm ngắn mạch N'1 N'2 N'3 ISL 6,558 4,656 3,578 IH 6,558 4,656 3,578 ISLng 2,029 1,164 0,895 kn 3,232 4 Thơng số 5.2.2.Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự khơng Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: 3I kn87N= N I kd 87 N I0Nmin:Dòng điện thứ tự khơng 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 chương ,dòng ngắn mạch thứ tự khơng cực tiểu ngắn mạch N'1, trường hợp SNmin,1 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): (Trang 31 ) I0Nmin= I(1,1) =5,011 0 Dạng ngắn mạch N(1): (Trang 32 ) I0Nmin= I(1) =3,279 0 Từ kết ta I0N'1min=min{5,011;3,279}=3,279 b)Khi ngắn mạch điểm N'3 Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dòng ngắn mạch thứ tự khơng cực tiểu ngắn mạch N'3 trường hợp SNmin,1 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): (Trang35 ) Vương Quốc Hùng-D7H4 96 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV I0Nmin= I(1,1) =2,68 0 Dạng ngắn mạch N(1): (Trang 36) I0Nmin= I(1) =1,789 0 Từ kết ta I0N'3min= min{2,68;1,789}=1,789 Từ kết tính ngắn mạch điểm N'1,N'3 ta được: I0Nmin=min{3,279;1,789}=1,789 Theo mục phần 5.1.2 ta có Ikđ87N=120 A =0,12 kA Trong hệ đơn vị tương đối bản: I 0,12 Ikđ87N*= kd 87 N   0, 759 I cb1 0,158 Hệ số độ nhạy : 3I 3.1, 789 kn87N= N   7, 071 I kd 87 N * 0, 759 5.2.3.Bảo vệ q dòng có thời gian Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau : I kn51= N min(cuoivung ) I kd 51 INmin(cuối vùng): Dòng ngắn ngạch 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 ,dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(2) điểm N3 chế độ SNmin,hai máy biến áp làm việc INmin(cuối vùng)=3,007 (Trang 44 ) Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng)=3,007.0,158=0,475 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: Vương Quốc Hùng-D7H4 97 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV I kn51(110)= N min(cuoivung ) 0, 475.103   1, 001 I 474, 45 kd 51(110) b)Phía 35 kV INmin(cuối vùng)=min {IN2min} Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(2) điểm N2 chế độ SNmin,hai máy biến áp làm việc INmin(cuối vùng)=3,832 (Trang 42 ) Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng)=3,832.0,498=1,874 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: I kn51(35)= N min(cuoivung ) 1,874.103   1, 288 I 1454,85 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 INmin(cuối vùng)=3,007 (Trang 44 ) Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng)=3,007.0,791=2,379 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: I kn51(22)= N min(cuoivung ) 2,379.103   1, 054 I 2273, 25 kd 51(22) 5.2.4 Bảo vệ q dòng thứ tự khơng có thời gian 3I kn51N= I kd 51N I0min :Dòng điện thứ tự khơng cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ Ikđ51N: Dòng khởi động bảo vệ Vương Quốc Hùng-D7H4 98 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV a)Phía 110 kV I0min=minBI1{ I0N'1min} Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng thứ tự khơng cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(1) điểm N'1 chế độ SNmin ,một máy biến áp làm việc I0min(BI1)= I 0H =2,143 Trong hệ đơn vị có tên : I0Nmin=2,143.0,158=0,339 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kn51N(110)= 3I I N kd 51N (110)  3.0,339.103  8, 475 120 b) Phía 22 kV I0min=minBI3{ I(1,1) } ;I(1) 0N3(BI3) 0N3(BI3) Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng thứ tự khơng cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(1) vàN(1,1) điểm N3 chế độ SNmin,hai máy biến áp làm việc N 4,708 (1,1) (1,1) : I  0N3(BI3) N 5,19 (1) (1) : I  0N3(BI3) I0min= min{ 4, 708 5,19 ; } =2,354 2 Trong hệ đơn vị có tên : I0Nmin=2,354.0,785=1,848 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: 3.1,848.103 N kn51N(22)=   12,32 I 450 kd 51N (22) 3I Vương Quốc Hùng-D7H4 99 Đại học Điện Lực Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV 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 Kỹ thuật – 2006 5.Nguyễn Quang Khanh (dịch) Hướng dẫn sử dụng rơle bảo vệ q dòng 7SJ621,rơ le bảo vệ so lệch 7UT613 Trung tâm thí nghiệm Vương Quốc Hùng-D7H4 100 Đại học Điện Lực