Đồ án ngành hệ thống điện vũ thế anh

Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV LỜI MỞ ĐẦU Điện nói chung, ngành công nghiệp điện nói riêng đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân, sống người Điện sử dụng hầu hết lĩnh vực kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải; ứng dụng phục vụ đời sống người như: chiếu sáng, điều hoà không khí Trong công Công nghiệp hóa - đại hóa nước ta nay, việc đảm bảo sản xuất cung cấp điện đầy đủ, an toàn đảm bảo chất lượng thách thức lớn ngành điện Việt Nam, đặc biệt giai đoạn ngành điện Việt Nam cấu lại tổ chức sản xuất, vận hành quản lý Trong dây chuyền sản xuất điện, Trạm biến áp (TBA) đóng vai trò "vận chuyển" điện từ nơi sản xuất (nhà máy điện/ công ty phát điện) tới nơi tiêu thụ (hộ tiêu thụ) Chính vậy, việc hiểu biết hư hỏng tượng bất thường xảy TBA; theo phương thức thiết bị bảo vệ phù hợp đóng vai trò quan trọng việc đảm bảo làm việc an toàn, hiệu tin cậy cho TBA Xuất phát từ lí đó, em chọn đề tài tốt nghiệp: “THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV” làm đề tài thiết kế tốt nghiệp Nội dung Đồ án thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV tổ chức thành chương Cụ thể: Chương 1: Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ thiết kế bảo vệ rơle Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ Chương 4: Giới thiệu tính thông số loại bảo vệ sử dụng Chương 5: Tính toán các thông số cài đặt kiểm tra làm việc cho bảo vệ Sinh viên Vũ Thế Anh GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Nội dung thiết kế đề tài "THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV" này, bên cạnh cố gắng, nỗ lực thân, em nhận ủng hộ giúp đỡ nhiều tổ chức, cá nhân Trong khuôn khổ hạn chế Đồ án thiết kế tốt nghiệp này, em đề cập hết đến hỗ trợ, giúp đỡ tổ chức, cá nhân Vì vậy, cho phép em gửi lời tri ân lòng biết ơn sâu sắc tới ủng hộ giúp đỡ quý báu Ở đây, em xin gửi lời cảm ơn lòng biết ơn đặc biệt tới vài tổ chức, cá nhân Trước hết là, cho em gửi lời cảm ơn tới Trường Đại học Điện lực nói chung, Khoa Kỹ thuật Điện nói riêng- nơi học tập rèn luyện em bạn suốt bốn năm qua Tại nơi đây, em học tập rèn luyện môi trường chuyên nghiệp, sáng tạo động Tại nơi đây, em trưởng thành mặt: kiến thức chuyên môn, lẫn tu dưỡng đạo đức, lối sống Đóng góp cho trưởng thành mặt cá nhân em, có giúp đỡ quý thầy cô - người lái đò thầm lặng - giúp đỡ chúng em tu dưỡng rèn luyện Các thầy, cô người cha, người mẹ thứ hai chúng em Tiếp đến, cho em cảm ơn lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Trường Giang - người thầy, người trực tiếp hướng dẫn chúng em học tập, thực hoàn thành Đồ án thiết kế tốt nghiệp Sau cùng, cho phép em gửi lời cảm ơn tình yêu tới bố mẹ gia đình dành cho em tình yêu thương, cổ vũ, động viên, ủng hộ vô điều kiện suốt thời gian qua hành trình sống Cám ơn bạn bè lớp D7-H4 D7-H5 bên em học tập, nghiên cứu sống Xin cảm ơn tất cả! Hà nội, ngày 30 tháng 12 năm 2016 Sinh viên Vũ Thế Anh GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN CHƯƠNG I: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH 13 1.1 Mô tả đối tượng bảo vệ 13 1.1.1 Giới thiệu chung 13 1.1.2 Mô tả đối tượng 14 1.2 Các thông số chính 14 1.2.1 Hệ thống điện 14 1.2.2 Đường dây 15 1.2.3 Máy biến áp 15 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE 16 2.1 Khái niệm, nguyên nhân hậu ngắn mạch 16 2.1.1 Khái niệm ngắn mạch 16 2.1.2 Nguyên nhân xảy ngắn mạch 16 2.1.3 Hậu ngắn mạch 16 2.2 Mục đích tính toán ngắn mạch 17 2.3 Phương pháp thức 18 2.3.1 Chọn đại lượng tính thông số phần tử hệ đơn vị tương đối bản………………………………………………………….…………………………….19 2.3.2 Sơ đồ vị trí ngắn mạch tính toán 21 2.3.3 Lập sơ đồ thay thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không điểm ngắn mạch 22 2.3.4 Thu gọn sơ đồ điểm ngắn mạch 22 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV 2.3.5 Tính thành phần dòng ngắn mạch tìm dòng điện qua BI 23 2.4 Chọn đơn vị tính thông số phần tử hệ đơn vị tương đối bản……………………………………………………………………………………… 24 2.4.1 Công suất 24 2.4.2 Điện áp 24 2.4.3 Dòng điện 24 2.4.4 Hệ thống 25 2.4.5 Đường dây 26 2.4.6 Máy biến áp 26 2.5 Sơ đồ 1: SNmax, máy biến áp làm việc độc lập 27 2.5.1 Ngắn mạch phía 220kV 27 2.5.2 Ngắn mạch phía 110kV 31 2.5.3 Ngắn mạch phía 35kV 36 2.6 Sơ đồ 2: Smin , máy biến áp làm việc song song 37 2.6.1 Ngắn mạch phía 220kV 37 2.6.2 Ngắn mạch phía 110kV 42 2.6.3 Ngắn mạch phía 35kV 47 2.7 Kết luận 51 CHƯƠNG III: LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 53 3.1 Các yêu cầu thiết bị bảo vệ 53 3.1.1 Tác động nhanh 53 3.1.2 Tính chọn lọc 53 3.1.3 Yêu cầu độ nhạy 54 3.1.4 Độ tinh cậy 54 3.1.5 Tính kinh tế 54 3.2 Hư hỏng chế độ làm việc không bình thường máy biến áp 54 3.3 Nguyên lý bảo vệ thông số chính loại bảo vệ 56 3.3.1 Bảo vệ so lệch có hãm 56 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV 3.3.2 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 57 3.3.3 Bảo vệ rơ le khí 59 3.3.4 Bảo vệ chống tải 60 3.3.5 Bảo vệ dòng có thời gian có hướng 61 3.3.6 Bảo vệ dòng thứ tự không 63 3.3.7 Bảo vệ cảnh báo chạm đất 63 3.3.8 Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 63 3.4 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp 64 CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 65 4.1 Tóm lược lịch sử phát triển thiết bị 65 4.1.1 Rơ le số 66 4.2 Rơ le so lệch 7UT613 66 4.2.1 Giới thiệu tổng quan Rơ le 7UT613 66 4.2.2 Nguyên lý hoạt động chung rơ le 7UT613 70 4.2.3 Một số thông số kĩ thuật rơ le 7UT613 71 4.2.4 Cách chỉnh định cài đặt thông số rơ le 7UT613 73 4.2.5 Chức bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT613 74 4.2.6 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế 7UT613 79 4.2.7 Chức bảo vệ dòng rơle 7UT613 81 4.2.8 Chức bảo vệ chống tải 81 4.3 Rơle hợp dòng số 7SJ64 82 4.3.1 Giới thiệu tổng quan rơle 7SJ64 82 4.3.2 Các chức 7SJ64 83 4.3.3 Đặc điểm cấu trúc 7SJ64 84 4.3.4 Chức bảo vệ dòng điện có thời gian 86 4.3.5 Chức tự động đóng lại 88 4.3.6 Chức bảo vệ tải 88 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV 4.3.7 Chức chống hư hỏng máy cắt 88 4.3.8 Một số thông số kỹ thuật rơle 7SJ64 88 4.3.9 Cách chỉnh định cài đặt thông số cho rơle 7SJ64 90 4.4 Kết luận 91 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÁC RƠLE VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 92 5.1 Chọn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp 92 5.1.1 Máy cắt điện 92 5.1.2 Máy biến dòng điện 93 5.1.3 Máy biến điện áp 94 5.2 Tính toán thông số bảo vệ 95 5.2.1 Bảo vệ so lệch có hãm 96 5.2.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 98 5.2.3 Bảo vệ dòng có hướng 98 5.2.4 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian có hướng 99 5.3 Kiểm tra làm việc bảo vệ 100 5.3.1 Bảo vệ so lệch có hãm 100 5.3.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 105 5.3.3 Bảo vệ dòng có hướng 106 5.4 Cài đặt chỉnh định thông số cho Rơ le 7UT613 7SJ64 107 5.4.1 Bảo vệ so lệch dùng rơ le 7UT613 107 5.4.2 Bảo vệ hợp dòng dùng rơ le 7SJ64 109 5.5 Kết luận ……………………………………………………………………………113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ truyền tải điện hệ thống điện 13 Hình 2.1: Lưu đồ thực tính toán ngắn mạch 19 Hình 2.2: Sơ đồ thay hệ thống điện 20 Hình 2.3: Sơ đồ thay đường dây 20 Hình 2.4: Sơ đồ thay máy biến áp tự ngẫu 21 Hình 2.5: Vị trí điểm ngắn mạch cần tính 22 Hình 2.6: Tính toán cho điện kháng nối tiếp 23 Hình 2.7: Tính toán cho điện kháng song song 23 Hình 2.8: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch), Chế độ 27 Hình 2.9: Sơ đồ thứ tự không, Chế độ 28 Hình 2.10: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch E=0) trường hợp ngắn mạch phía 110kV, Chế độ 32 Hình 2.11: Sơ đồ thứ tự không trường hợp ngắn mạch phía 110kV, Chế độ 32 Hình 2.12: Sơ đồ thay trường hợp ngắn mạch phía 35kV, Chế độ 36 Hình 2.13: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch E=0) trường hợp ngắn mạch phía 220kV, Chế độ 37 Hình 2.14: Sơ đồ thứ tự không trường hợp ngắn mạch phía 220kV, Chế độ 38 Hình 2.15: Sơ đồ thứ tự thuận (thứ tự nghịch E=0) trường hợp ngắn mạch phía 110kV, Chế độ 42 Hình 2.16: Sơ đồ thứ tự không trường hợp ngắn mạch phía 110kV, Chế độ 43 Hình 2.17: Sơ đồ thay trường hợp ngắn mạch phía 35kV, Chế độ 47 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho máy biến áp tự ngẫu 57 Hình 3.2: Bảo vệ chống chạm đất hạn chế cho máy biến áp tự ngẫu 58 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo Rơle khí 60 Hình 3.4: Vị trí lắp đặt rơ le khí máy biến áp 60 Hình 3.5 Sơ đồ bảo vệ nhiệt cho máy biến áp 61 Hình 3.6: Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp 64 Hình 4.1: Rơ le 7UT613 67 Hình 4.2: Cấu trúc phần cứng bảo vệ so lệch 7UT613 70 Hình 4.3: Nguyên lý bảo vệ so lệch rơle 7UT613 74 Hình 4.4: Đặc tính tác động rơle 7UT613 76 Hình 4.5: Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) 7UT613 79 Hình 4.6: Đặc tính tác động bảo vệ chống chạm đất hạn chế 81 Hình 4.7: Rơle 7SJ64 82 Hình 4.8: Biểu đồ chức 7SJ64 84 Hình 4.9: Cấu trúc phầnh cứng 7SJ64 85 Hình 4.10: Đặc tính thời gian bảo vệ dòng điện có thời gian 87 Hình 5.1: Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hãm 98 Hình 5.2: Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ 105 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 10 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV Ikd67 N  k IddBI Trongđó: - k0 hệ số chỉnh định Ta chọn k0=0,3; - IdđBI dòng danh định BI Bảo vệ dòng TTK phía 220kV I k 67 N(220)  0,3.1000  300A  I kd67 N*(220)  300  0,3A 1000 / Bảo vệ quá dòng TTK đặt phía 110kV I k 67 N(220)  0,3.2000  600A  I kd67 N*(220)  600  0,3A 2000 / Chọn thời gian bảo vệ dòng thứ tự đặc tính độc lập t110 = tmax(D110) + ∆t = 0,7 + 0,3 = 1,0s t220 = t110 + ∆t = 1,0 + 0,3 = 1,3s 5.3 Kiểm tra làm việc bảo vệ Kiểm tra làm việc bảo vệ tức kiểm tra lại xem bảo vệ có đảm bảo yêu cầu độ nhạy không? Đảm bảo tác động xảy cố vùng bảo vệ haykhông? Khái niệm độ nhạy nêu mục 3.2.3 Tùy theo vai trò bảo vệ mà yêu cầu độ nhạy khác Các bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy lớn (1,5÷2), bảo vệ dự phòng phải lớn (1,2÷ 1,5).[2] 5.3.1 Bảo vệ so lệch có hãm Để kiểm tra độ nhạy tính tin cậy chức bảovệ so lệch, ta cần xác định dòng ISL IH trường hợp cụ thể ngắn mạch vùng bảo vệ vùng bảo vệ chế độ cực đại cực tiểu hệ thống Ta cần kiểm tra hai thông số chính: GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 100 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV - Hệ số an toàn hãm có ngắn mạch (N2, N3) - Hệ số độ nhạy có ngắn mạch vùng bảo vệ ( N1' , N 2' , N 3' )  Kiểm tra độ an toàn hãm có ngắn mạch vùng bảo vệ (N2,N3) Theo nguyên lý bảo vệ so lệch, ngắn mạch vùng bảo vệ ISL = 0.Tuy nhiên thực tế ISL  sai số BI thay đổi đầu điều chỉnh điện áp MBA.ISL xác định theo biểu thức sau: ISL0  (k kck k dn f i  U dc ).I N.ng max Trongđó: + kkck hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần không chu kì dòng điện ngắn mạch, lấy kkck = ; + kđn hệ số đồng máy biến dòng, lấy kđn = 1; + fi sai số lớn BI, lấy fi = 0,1; + ∆Uđc phạm vi điều chỉnh máy biến áp, theo đề ∆Uđc = 10% → ISL = (1.1.0,1 + 0,1).IN.ng max = 0,2.IN.ng max Hệ số an toàn hãm bảo vệ so lệch xác định theo biểu thức: K atH  IH I Htt Trong đó: IHtt dòng điện hãm tính toán - I Htt  ISL cắt đường đặc tính đoạn b tan 1 - I Htt  ISL  2,5 cắt đường đặc tính đoạn c tan  Để tránh bảo vệ tác động nhầm với cố ngắn mạch chạm đất vùng bảo vệ máy biến áp dòng điện đem so sánh cần phải loại trừ thành phần thứ tự không phía máy biến áp có trung điểm nối đất trực tiếp Dòng hãm trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ xác định theo biểu thức: IH  IBI1 ( 0)  IBI2 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang ( 0)  IBI3 ( 0) SVTH: Vũ Thế Anh 101 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV - Ngắn mạch phía 110kV (N2) IN.ng max = 6,837 (Dạng ngắn mạch N(3) N2, nguồn cấp SNmax, MBA làm việc) ISLN2 = 0,2IN.ng max = 0,2.6,837 = 1,367 IHN2  IBI1 ( 0)  IBI2 ( 0)   6,837  6, 837   13,674 Như đường thẳng ISL = 1,367 cắt đường đặc tính (c) nên: IH2tt  1,367  2,5  5, 234 0, K atH2  - 13,674  2,612 5, 234 Ngắn mạch phía 35kV (N3) IN.ng max = 8, 621 (Dạng ngắn mạch N(3) N3, nguồn cấp SNmax, MBA làm việc) ISLN3= 0,2IN.ngmax= 0,2 8,621 = 1,724 IHN3  IBI1 ( 0)  IBI3 ( 0)   8,621   8,621  17, 242 Như đường thẳng ISL = 1,724 cắt đường đặc tính (c) nên: IH3tt  1,724  2,5  5,948 0, K atH3  17, 242  2,899 5,948  Kiểm tra độ an toàn hãm có ngắn mạch vùng bảo vệ ( N1' , N 2' , N 3' ) Dòng so lệch dòng hãm trường hợp xảy ngắn mạch vùng bảo vệ xác định theo biểu thức (4-4) Hệ số độ nhạy: k n87  ISL ISLtt Trongđó: - ISLtt dòng so lệch tính toán (tính dựa đặc tính làm việc rơle) GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 102 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV - Điểm ngắn mạch N1' : Dựa vào kết tính toán ngắn mạch (Dạng ngắn mạch N(2) mạch N1' , nguồn cung cấp SNmin, MBA làm việc), ta xác định được: ISLN'  IBI1 ( 0)  9,027  IHN' 1 → N1' (9,027; 9,027) N` Như đường thẳng IHN1’= 9, 027 cắt đường đặc tính (c) nên ISLttN'  ISLN' tg  9,027.0,5  4,513 1 Độ nhạy bảo vệ: k n87  ISLN'  ISLttN' 9,027 2 4,513 - Điểm ngắn mạch N 2' : Dựa vào kết tính toán ngắn mạch (Dạng ngắn mạch N(2) N 2' , nguồn cung cấp Snmin, 2MBA làm việc) ta xác định được: ISLN'  I BI1 I HN'  I BI1 ( 0) ( 0)  I BI2  I BI2  5,578 5,578   5,578 2  5,578 5,578   5,578 2 ( 0) ( 0)  N'2  (5,578;5,578) Như đường thẳng IHN02= 5,578 cắt đường đặc tính (c) nên IslttN'  ISLN' tg1  5,578.0,5  2,789 2 Độ nhạy bảo vệ: k n87  ISLN' ISLttN'  5,578 2 2,789 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 103 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV - Điểm ngắn mạch N 3' : Dựa vào kết tính toán ngắn mạch (Dạng ngắn mạch N(2) N 3' , nguồn cung cấp SNmin, MBA làm việc) ta xác định được: ISLN'  I BI1 I HN'  I BI1 ( 0) ( 0)  I BI3  I BI3  2,754 2,754   2,754 2  2,754 2,754   2,754 2 ( 0) ( 0)  N3'  (2,754; 2, 754) Như đường thẳng I HN ' =2,754cắt đường đặc tính (b) nên IslttN'  ISLN' tg1  2,754.0, 25  0,688 3 Độ nhạy bảo vệ: k n87  ISLN' ISLttN'  2,754 4 0,688 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 104 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV Hình 5.2: Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ 5.3.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không Hệ số độ nhạy: k n87 N  3.I0N I kđ87 N Trong đó: - I0Nmin: dòng thứ tự không nhỏ qua bảo vệ ngắn mạch điểm N1’,N3’ Ikđ87N: dòng khởi động bảo vệ Ikđ87N=0,3.IdđBI=0,3.1000=300 + Tại điểm N1’:   (1) (1,1) I0N min1  I0N1' , I0N1'  0,596;1,749  0,596 (Ngắn mạch N1’(1,1),SNmin,2MBA) + Tại điểm N2’:   (1) (1,1) I0N2  I0N2 ' , I0N2 '  4,123;7, 426  4,123 (Ngắn mạch N2’(1),SNmin,2MBA)  Vậy I0Nmin= 0,596 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 105 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV Trong hệ đơn vị có tên: I0N  0,596.1,13.1000  673,48A Độ nhạy: k n87 N  3.I0N 3.673, 48   6,73 I0kđ87 N 300 5.3.3 Bảo vệ dòng có hướng Hệ số độ nhạy xác định sau: k n67  I N I kđ67 INmin: dòng ngắn mạch cuối vùng nhỏ qua bảo vệ Ikđ67: dòng khởi động bảo vệ a Phía 220kV (xét dòng qua BI1)   IBI1min  I BI1min N1, I BI1min N2 , I BI1min N3  7,085;5,375;2,754  2,754 Trong hệ đơn vị có tên: I N 220  2,754.0,564.1000  1553,256A k n67  I N 1553, 256   1,72 I kđ67 904 b Phía 110kV (xét dòng qua BI2) I N min110  3, 263 Trong hệ đơn vị có tên: I N min110  3,263.1,13.1000  3687 k n51  I N 3687   2,04 I kđ51 1807 c Phía 35kV (xét dòng qua BI3) I N 35  10,962 (Trường hợp ngắn mạch N3(2), sơ đồ SNmin ,2MBA) Trong hệ đơn vị có tên: I N 35  10,962.1,56.1000  17100A k N51  I N 17100  3 Ikđ51 5617 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 106 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV 5.4 Cài đặt chỉnh định thông số cho Rơ le 7UT613 7SJ64 5.4.1 Bảo vệ so lệch dùng rơ le 7UT613 Bảo vệ so lệch có hãm Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch gồm đoạn a,b,c,d hình vẽ dưới: Đoạn đặc tính (a): Với dòng so lệch ngưỡng thấp ISL> (IDIFF>) xác định theo dòng không cân chế độ làm việc bình thường,thường chọn sau: ISL>= (0,2 ÷ 0,5) => Ta chọn ISL> =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 = (0,1 ÷ 0,5) => 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) => 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 Nmin % = =11,1 SL>> 9% Với UNmin% = 9%.=> I Độ nghiêng đặc tính thay đổi: I I 0,3 = SL> = =1,2 H1 tgα 0,25 I I tgα = 2,5.0,5 =5 = HCS2 H2 tgα -tgα 0,5-0,25 I I 11,1 = SL>> +I = +2,5=24,7 H3 tgα HCS2 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 hoà trường hợp xảy ngắn mạch ,được giới hạn đường kéo dài đoạn đặc tính b bắt đầu trị số dòng điện IADD ON STAB=7 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 107 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm lẫn BI bão hoà trường hợp xảy ngắn mạch ,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 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 Bảo vệ so lệch thứ tự không Dòng khởi động bảo vệ xác định theo công thức: Ikđ87N=k0.IdđBI k0: Hệ số chỉnh định ,thường chọn k0=0,2÷0,3,lấy k0=0,3 IdđBI:Dòng danh định BI phía 220kV,IdđBI =1000A Ikđ87N=0,3.1000=300A Bảng 5.1: Các thông số cài đặt cho 7UT613 Địa chỉ Nội dung Các lựa chọn Cài đặt OFF / ON 1201 Đặt chức bảo vệ so lệch Block relay for trip commands ON 1206 Hãm song hài bậc hai OFF / ON ON 1221 Dòng so lệch mức thấp ISL  0,3.IddB 0,05…2,00I/In0 0,3I/In0 1226A Thời gian trễ cấp ISL 0…60 sec;∞ 0,00sec 1231 Dòng so lệch mức cao ISL  12,5.IddB 0,05…35,0I/In0 12,5I/In0 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 108 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV 1236A Thời gian trễ ISL 0,00…60,00 sec;∞ 0,00sec 1241A Độ dốc đoạn đặc tính b 0,10…0,50 0,25 1242A Điểm sở đoạn đặc tính b 0,00…2,00 I/In0 0,00I/In0 1243A Độ dốc đoạn đặc tính c 0,25…0,95 0,5 1244A Điểm sỏ đoạn đặc tính c 0,00…10,00I/In0 2,5 I/In0 2,00…15,00I/In0 I/In0 1261A Ngưỡng cho phép hãm bổ sung tác động 1271 Tỉ lệ thành phần hài bậc hai 10…80% 15% 1301 Bật chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) OFF / ON ON 1311 Dòng khởi động bảo vệ REF 0,05…2,00I/In0 0,3I/In0 1312A Thời gian trễ bảo vệ REF 0,00…60,00sec 0,00sec 1313A Độ dốc đường đặc tính 0,00…0,95 0,00 5.4.2 Bảo vệ hợp bộ quá dòng dùng rơ le 7SJ64 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh Dòng khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh tính theo công thức: Ikđ50=kat.INngmax kat:Hệ số an toàn ,kat=1,2 INngmax:Dòng ngắn mạch cực đại qua bảo vệ,thường dòng lớn cuối đường dây INngmax=17,842: Dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch pha 220kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc Đổi sang hệ đơn vị có tên: GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 109 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV INngmax (kA)=17,842.Icb1 = 17,842.0,251= 4,478 kA Ikđ50=1,2.4,478= 5,374 kA = 5374 A Bảo vệ quá dòng Dòng điện khởi động rơle chọn theo điều kiện sau: Ikđ = K at K m IdđB = K.IdđB, kA Kv Trong đó: Kat: hệ số an toàn, Kat = 1,21,3 Chọn Kat = 1,2 Km: hệ số mở máy, Km = 1,21,3 Chọn Km = 1,2 Kv: hệ số trở về, Kv = rơle số K: hệ số chỉnh định, K =1,51,6.Chọn K = 1,6 IdđB:là dòng danh định MBA phía đặt bảo vệ Thời gian tác động bảo vệ sử dụng đặc tính tác động độc lập: t = max {tD}+ ∆t ; ∆t=0,3 sec a Phía 35kV: Ikđ51(35) = 1,6 225 1000=5617 A 3.37 Thời gian tác động bảo vệ : Giả sử max {tD35} =1 sec ttđ(35)= 1+0,3=1,3 sec b Phía 110kV Ikđ51(110) = 1,6 225 1000=1807 A 3.115 Thời gian tác động bảo vệ : Giả sử max {tD110} =0,7 sec ttđ(110)= 0,7+0,3= sec c Phía 220kV Ikđ51(220) = 1,6 225 1000=904 A 3.230 Thời gian tác động bảo vệ : ttđ(220)= max { ttđ(35), ttđ(110)}+ ∆t = max {1,3;1}+0,3 = 1,3+0,3=1,6 sec Bảo vệ dòng TTK Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự thời gian: I0kđ =k Idđ.BI GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 110 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV Trong đó: k hệ số chỉnh định Ta chọn k  0,3 Idđ.BI : dòng danh định BI b Phía 220kV : I0kđ51N  0,3.1000  300A c Phía 110kV : I0kđ51N  0,3.2000  600A Chọn thời gian bảo vệ dòng thứ tự đặc tính độc lập t110 =t max(D110) +Δt=0,7+0,3=1,0s t 220 =t110 +Δt=1,0+0,3=1,3s Bảng 5.2: Khai báo thông số cài đặt cho Rơ le 7SJ64 Địa chỉ Nội dung Các lựa chọn Cài đặt ON / OFF ON 1201 Bật chức dòng cắt nhanh 1202 Dòng khởi động dòng cắt nhanh 0,10 50,00A 2,513A 1203 Thời gian tác động dòng cắt nhanh 0,00 60,00sec 0,00sec 1207 Dòng khởi động bảo vệ dòng 0,10 4,00A 0,421A 1301 Bật chức dòng thứ tự không ON / OFF ON 1307 Dòng khởi động dòng thứ tự không 0,10 4,00A 0,3A 4201 Bật chức tải ON / OFF ON 4202 Hệ số K 0,10 4,00 1,6 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 111 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV 4203 Hằng số thời gian 1,0 999,9min 100,0min 4204 Cảnh báo trạng thái nhiệt 50 100% 82% 7001 Bật chức chống máy cắt hỏng 50BF ON / OFF ON 7005 Thời gian trễ 50BF 0,00 60,00sec;∞ 0,25sec GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 112 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV 5.5 Kết luận Từ tất kết tính toán kiểm tra độ nhạy ta thấy sơ đồ phương thức xây dựng đảm bảo yêu cầu thiết bị bảo vệ, thể điểm: Đảm bảo đầy đủ chức bảo vệ chính, bảo vệ dự phòng cho trạm biến áp Các bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc Bảo vệ so lệch chỉ tác động có ngắn mạch xảy vùng bảo vệ, không tác động có ngắn mạch vùng - Độ nhạy bảo vệ đảm bảo yêu cầu đề Các bảo vệ đảm bảo độ tin cậy tác động có cố có ngắn mạch vùng bảo vệ độ tin cậy không tác động ngắn mạch xảy vùng GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 113 Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho Trạm biến áp 220kV TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Bộ công thương, Thông tư Quy định Hệ thống truyền tải, 12/2010/TT-BCT, 2010 [2] - Bộ công thương, Thông tư Quy định Hệ thống điện phân phối, 32/2010/TT-BCT, 2010 [3] - Nguyễn Văn Đạm, Mạng lưới điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002 [4] - Lã Văn Út, Ngắn mạch hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2007 [5] - Nguyễn Đăng Toản, Nguyễn Văn Đạt, Bảo vệ rơle hệ thống điện EPU, Hà Nội 2010 [6] - http://w3.siemens.com/smartgrid/global/en/productssystemssolutions/protection/transformer-differential-protection/pages/7ut613.aspx [7] - http://w3.siemens.com/smartgrid/global/en/productssystemssolutions/protection/overcurrent-feeder-protection/pages/7sj64.aspx [8] - Phạm Văn Hòa - Thiết kế phần điện nhà máy điện trạm biến áp NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2007 GVHD: TS Nguyễn Trường Giang SVTH: Vũ Thế Anh 114 ... Công thức tính: - Tính điện áp ngắn mạch phía : C-H T-H VCN = × (VC-T N + VN - VN ) T-H C-H VTN = × (VC-T N + VN - VN ) T-H C-T VH × (VC-H N = N + VN - VN - Điện kháng MBA: ( 2- 4) VCN Scb XC... Ω/km - Điện kháng thứ tự không : X0D = X1D 1.2.3 Máy biến áp - Máy biến áp tự ngẫu pha , cấp điện áp : 231±8×1.25%/121/37,5 kV - Công suất danh định máy biến áp là:Sdđ = Sdđ1 = Sdđ2 = 250MVA -. .. áp là:Sdđ = Sdđ1 = Sdđ2 = 250MVA - Tổ đấu dây : YNd11 - Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây:  VN(C-T)% = 10 %  VN(C-H)% = 32 %  VN(T-H)% = 18 % KẾT LUẬN Đối tượng bảo vệ Trạm biến áp 220kV