Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 126 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
126
Dung lượng
2,26 MB
Nội dung
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 cuộcCông nghiệp hóa-hiện 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 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 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 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 Cảm ơn bạn bè lớp D7-H4 bên em học tập, nghiên cứu sống Xin cảm ơn tất cả! Hà Nội, ngày 27 tháng 10 năm 2016 Sinh viên Nguyễn Văn Nam GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 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: Nguyễn Văn Nam 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: Nguyễn Văn Nam Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT 11 CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ 12 1.1 Mô tả đối tượng bảo vệ 12 1.1.1 Giới thiệu chung 12 1.2 Các thông số 13 1.2.1 Hệ thống điện 13 1.2.2 Đường dây 13 1.2.3 Máy biến áp 14 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE 15 2.1 Khái niệm,nguyên nhân hậu tính toán ngắn mạch 15 2.1.1 Khái niệm ngắn mạch 15 2.1.2 Nguyên nhân ngắn mạch 15 2.1.3 Hậu ngắn mạch 15 2.2 Mục đích tính toán ngắn mạch 16 2.3 Phương pháp thực 17 2.3.1 Chọn đại lượng tính thông số phần tử hệ đợn vị tương đối 19 2.3.2 Sơ đồ vị trí ngắn mạch tính toán 21 2.3.3 Lập sơ đồ thay thếthứ tự thuận,thứ tự nghịch,thứ tự không điểm ngắn mạch 22 2.3.4 Thu gọn sơ đồ điểm ngắn mạch 22 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 25 2.4.1 Công suất 25 2.4.2 Điện áp 25 2.4.3 Dòng điện 25 2.4.4 Hệ thống điện 26 2.5 Sơ đồ 28 2.5.1 Tính toán ngắn mạch phía 220kV 28 2.5.2 Tính toán ngắn mạch phía 110kV 36 2.5.3 Ngắn mạch phía 35kV 43 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV 2.6 Sơ đồ 44 2.6.1.Tính toán ngắn mạch phía 220kV 44 2.6.2.Tính toán ngắn mạch phía 110kV 52 2.6.3 Ngắn mạch phía 35kV 60 2.7 Kết luận 63 CHƯƠNG III: LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 64 3.1 Các yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ 64 3.1.1 Tác động nhanh 64 3.1.2 Tính chọn lọc 64 3.1.3 Yêu cầu độ nhạy 65 3.1.4 Độ tinh cậy 65 3.1.5 Tính kinh tế 65 3.2 Hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của máy biến áp 66 3.3 Nguyên lý bảo vệ và thông số của từng loại bảo vệ 67 3.3.1 Bảo vệ so lệch có hãm 67 3.3.2 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 69 3.3.3 Bảo vệ rơ le khí 70 3.3.5 Bảo vệ dòng có thời gian có hướng 72 3.3.6 Bảo vệ dòng thứ tự không 74 3.3.7 Bảo vệ cảnh báo chạm đất 75 3.3.8 Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 75 3.4 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp 76 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 77 4.1 Tóm lược lịch sử phát triển thiết bị bảo vệ 77 4.2 Hợp bộ bảo vệ so lệch 7UT613 78 4.2.1 Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613 78 4.2.2 Đặc điểm rơ le7UT613 78 4.2.3 Nguyên lý hoạt động chung rơ le 7UT613 81 4.2.4 Một số thông số kỹ thuật rơle 7UT613 83 4.2.5 Chức bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT613 87 4.2.6 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế 7UT613 92 4.2.7 Chức bảo vệ dòng rơle 7UT613 95 4.2.8 Chức bảo vệ chống tải 95 4.3 Hợp bảo vệ dòng 7SJ621 96 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV 4.3.1 Giới thiệu tổng quan rơle 7SJ621 96 4.3.2 Các chức bảo vệ 97 4.3.3 Nguyên lí hoạt động chung rơle 7SJ621 98 4.3.4 Các chức bảo vệ rơle 7SJ621 100 4.3.5 Một số thông số kĩ thuật rơle 7SJ621 103 4.4 Kết luận 106 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÁC RƠLE VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 108 5.1 Chọn máy cắt, máy biến dòng, máy biến điện áp 108 5.1.1 Máy cắt điện 108 5.1.2 Máy biến dòng 110 5.1.3 Máy biến điện áp 111 5.2 Tính toán thông số của bảo vệ 112 5.3 Cài đặt và chỉnh định thông số cho Rơ le 7UT613 và 7SJ64 113 5.3.1 Bảo vệ so lệch dùng rơ le 7UT613 113 5.2.2 Bảo vệ hợp dòng dùng rơ le 7SJ64 117 5.4 Kiểm tra làm việc của bảo vệ 118 5.4.1 Bảo vệ so lệch có hãm 118 5.4.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 123 5.4.3 Bảo vệ dòng có thời gian có hướng 124 5.5 Kết luận 125 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV DANH MỤC HÌNH VẼ Chương Hình 2- Lưu đồ thực tính toán ngắn mạch 18 Hình 2- Sơ đồ thay HTĐ 19 Hình 2- Hình 2-3 Sơ đồ thay đường dây 20 Hình 2- Sơ đồ thay MBA tự ngẫu 20 Hình 2- Vị trí đặt bảo vệ điểm ngắn mạch 22 Hình 2- Tính toán cho điện kháng nối tiếp 23 Hình 2- Tính toán cho điện kháng song song 23 Hình 2- Sơ đồ thay thứ tự thuận ngắn mạch phía 110kV, sơ đồ 36 Hình 2- Sơ đồ thay thứ tự thuận ngắn mạch phía 110kV, sơ đồ 36 Hình 2- 10 Sơ đồ thay ngắn mạch phía 35 kV, sơ đồ 43 Hình 2- 11 Sơ đồ thay thứ tự thuận ngắn mạch phía 220kV, sơ đồ 45 Hình 2- 12 Sơ đồ thay thứ tự không ngắn mạch phía 220kV, sơ đồ 45 Hình 2- 13 Sơ đồ thay thứ tự không ngắn mạch phía 110kV, sơ đồ 53 Hình 2- 14 Sơ đồ thay ngắn mạch phía 35kV, sơ đồ 60 Chương Hình 3- Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho máy biến áp tự ngẫu 68 Hình 3- Bảo vệ chống chạm đất hạn chế cho máy biến áp tự ngẫu 69 Hình 3- Sơ đồ cấu tạo Rơle khí 71 Hình 3- Vị trí lắp đặt rơ le khí máy biến áp 71 Hình 3- Sơ đồ bảo vệ nhiệt cho máy biến áp 72 Hình 3- Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp 76 Chương Hình 4- Cấu trúc phần cứng rơ le 7UT613 82 Hình 4- Nguyên lí bảo vệ so lệch dòng điện rơle 7UT613 87 Hình 4- Đặc tính tác động rơle 7UT613 89 Hình 4- Nguyên tắc hãm chức bảo vệ so lệch 7UT613 91 Hình 4- Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế 7UT613 93 Hình 4- Đặc tính tác động bảo vệ chống chạm đất hạn chế 95 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV Hình 4- Cấu trúc phần cứng rơle 7SJ621 99 Hình 4- Đặc tính thời gian tác động 7SJ621 101 Chương Hình 5- Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hãm 115 Hình 5- Đặc tính an toàn hãm có ngắn mạch vùng bảo vệ 121 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV DANH MỤC BẢNG BIỂU Chương Bảng 2- Bảng giá trị đại lượng hệ đơn vị tương đối 26 Bảng 2- Giá trị dòng điện qua BI ngắn mạch phía 220kV 62 Bảng 2- Giá trị dòng điện qua BI ngắn mạch phía 110kV 62 Bảng 2- Giá trị dòng điện qua BI ngắn mạch phía 35kV 63 Bảng 2- Bảng tổng kết dòng ngắn mạch cực đại cực tiểu qua BI 63 Chương Bảng 3- Các loại bảo vệ thường dùng cho máy biến áp 67 Chương Bảng 5- Thông số tính toán 109 Bảng 5- Thông số máy cắt lựa chọn 110 Bảng 5- Thông số máy biến dòng lựa chọn 111 Bảng 5- Thông số máy biến điện áp lựa chọn 112 Bảng 5- Khai báo thông số MBA AT21 AT22 113 Bảng 5- Các thông số cài đặt cho 7UT613 116 Bảng 5- Hệ số an toàn hãm bảo vệ so lệch 121 Bảng 5- Hệ số độ nhạy bảo vệ so lệch 123 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 10 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV Bảng 5- Thông số máy biến điện áp lựa chọn Thông số BU Cấp điện áp 220 110 35 Vdđ (V) Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp Cuộn thứ cấp phụ 220000/ 100/ 100 0,5-3P3P 2000 110000/ 100/ 100 0,5-3P3P 2000 35000/ 100/ 100/3 0,5-3P3P 1200 Loại BU KH -22058 KH -11058 3HOM-35 Công suất cực Cấp đại xác (VA) 5.2 Tính toán thông số bảo vệ Việc chỉnh định thông số cài đặt cho chức thực khối chức tương ứng.Trong khối, thông số chỉnh định cách bấm phím bề mặt rơle Từ thông số danh định máy biến áp, rơle tự động tính toán để thích ứng với tổ đấu dây dòng danh định cuộn dây theo công thức lập sẵn, rơle cần thông số sau cho cuộn dây: Công suất danh định Sdđ(MVA) Điện áp danh định Vdđ(kV) Dòng điện danh định Idđ(A) Tổ đấu dây GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 112 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV Máy biến áp có điều chỉnh tải không khai báo điện áp danh định mà khai báo điện áp Uđ theo công thức sau: Vđ Vmax Vmin Vmax Vmin Trong đó:Vmax, Vmin giá trị điện áp cực đại cực tiểu đạt thay đổi đầu phân áp Bảng 5- Khai báo thông số MBA AT21 AT22 Phía I II III Thông số 220kV 110kV 35kV Công suất danh định ( MVA ) 225 225 112,5 Điện áp danh định ( kV ) 231 121 38,5 Dòng điện danh định ( A ) 562,35 1073,58 1687,06 Tổ đấu dây YN auto d11 Tỉ số máy biến dòng (A) 1000/1 2000/1 3000/1 Điện áp cực đại Vmax (kV) 254,1 121 38,5 Điện áp cực tiểu Vmin (kV) 207,9 121 38,5 228,69 121 38,5 Điện áp đặt Vđ (kA) Vđ Vmax Vmin Vmax Vmin 5.3 Cài đặt chỉnh định thông số cho Rơ le 7UT613 7SJ64 5.3.1 Bảo vệ so lệch dùng rơ le 7UT613 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 113 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV 1) 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 tg1 =kH1 :Hệ số hãm cấp (SLOPE1) tg1 = (0,1 ÷ 0,5) => Ta chọn tg1 =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 tg2 =kH2:Hệ số hãm cấp (SLOPE2), tg2 =(0,3 ÷ 0,7) => Ta chọn tg2 = 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 % Với UNmin% = 9%.=> ISL>> = =11,1 9% Độ nghiêng đặc tính thay đổi: I 0,3 = SL> = =1,2 H1 tgα 0,25 Đ I I I tgα = 2,5.0,5 =5 = HCS2 H2 tgα -tgα 0,5-0,25 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 114 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV I I 11,1 = SL>> +I = +2,5=24,7 H3 tgα HCS2 0,5 ISL2 = IH2.tg1 = 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 Hình 5- Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hãm 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 tránhcho rơle khỏi tác động nhầm lẫn 15% Thời gian trễ cấp IDIFF>(ISL>) 0s Thời gian trễ cấp IDIFF>>(ISL>>) 0s GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 115 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV Thời gian trở rơle 0,1s 2) Bảo vệ so lệch thứ tự không Dòng khởi động bảo vệ xác định theocông 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- Các thông số cài đặt cho 7UT613 Địa 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 0,05…2,00I/In0 0,3I/In0 0…60 sec;∞ 0,00sec 0,05…35,0I/In0 12,5I/In0 1221 1226A 1231 Dòng so lệch mức thấp ISL 0,3.IddB Thời gian trễ cấp ISL Dòng so lệch mức cao ISL 12,5.IddB 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 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 116 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV 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 1261A Ngưỡng cho phép hãm bổ sung tác động 2,00…15,00I/In0 I/In0 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 5.2.2 Bảo vệ hợp bộ quá dòng dùng rơ le 7SJ64 1) Bảo vệ quá dòngcó thời gian có hướng Dòng điện khởi động rơle chọn theo điều kiện sau: Ikđ = K at K m IdđB = K.IdđB, kA Kv Trong : Kat: hệ số an toàn, Kat = 1,21,3 Chọn Kat = 1,2 Km: hệ số mở máy, Km = 1,21,3 Chọn Km = 1,2 Kv : hệ số trở về, Kv = rơle số K : hệ số chỉnh định, K =1,51,6.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: GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 117 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV t = max {tD}+ ∆t ; ∆t=0,3 sec a) Phía 35kV: Ikđ67(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 Ikđ67(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 Ikđ67(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 5.4 Kiểm tra làm việc bảo vệ 5.4.1 Bảo vệ so lệch có hãm Để kiểm tra độ nhạy tính tin cậy chức bảo vệ 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: Hệ số an toàn hãm có ngắn mạch vùng bảo vệ (N2,N3) GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 118 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV Hệ số độ nhạy có ngắn mạch vùng bảo vệ (N1’,N2’,N3’) 1) Kiểm tra độ an toàn hãm có ngắn mạch vùng bảo vệ (N2,N3) Theo nguyên lý đo lường rơle 7UT613 dòng so lệch trường hợp ngắn mạch có giá trị Tuy nhiên, thực tế, sai số máy biến dòng khác điều chỉnh điện áp tải nên rơle đo dòng không cân Ikcbtheo biểu thức: ISL Ikcb (k kck k đn fi Vđc ).I Nng.max Trong đó: 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 U đc : Phạm vi điều chỉnh máy biến áp, Uđc 10% 0,1 INng.max : Dòng ngắn mạch lớn Vậy ISL (1.1.0,1 0,1).I Nng.max 0,2.I Nng.max Dòng hãm xác định theo biểu thức: IH = 2.INng.max Hệ số an toàn hãm bảo vệ so lệch xác định theo biểu thức: K atH IH I Htt Trong : IHtt : dòng điện hãm tính toán GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 119 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV 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 trừ thành phần thứ tự không phía máy biến áp có trung điểm nối đất trực tiếp a) Ngắn mạch phía 35kV(N3) IN3ng.max = IBI1max = 2,841 (Đã loại dòng thứ tự không ) (Ngắn mạch N3(3),trường hợp SNmax,1MBA) ISL3 = 0,2 IN3ng.max = 0,2.2,841 = 0,568 IH3 =2.IN3ng,max = 2.2,841 = 5,682 Dựa vào đường đặc tính bảo vệ 7UT613 ta xác định trị số ngưỡng dòng hãm IH3tt sau: Đường thẳng song song với trục hoành qua trị số ISL3 =0,833 cắt đoạn c I H3tt ISL3 0,568 2,5 2,5 3, 45 tg 0,6 k atH3 I H3 5,682 1,647 I H3tt 3, 45 Ta có: Do đó: b)Ngắn mạch phía 110kV(N2) IN2ng.max = IBI2max = 9,227 ISL2 = 0,2 IN2ng.max = 0,2.9,227= 1,845 IH2 =2.IN2ng,max = 2.9,227 = 18,454 Dựa vào đường đặc tính bảo vệ 7UT613 ta xác định trị số ngưỡng dòng hãm IH2tt sau: Đường thẳng song song với trục hoành qua trị số ISL3 =0,568 cắt đoạn b Ta có: I H2tt ISL2 1,845 7,38 tg1 0, 25 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 120 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV Do đó: k atH2 I H2 18, 454 2,5 I H2tt 7,38 Bảng 5- Hệ số an toàn hãm bảo vệ so lệch Thông số INng.max ISL IH IHtt KatH N2 9,227 1,845 18,454 7,38 2,5 N3 2,841 0,568 5,682 3,45 1,647 Điểm ngắn mạch Hình 5- Đặc tính an toàn hãm có ngắn mạch vùng bảo vệ 1) Kiểm tra độ nhạy khí có ngắn mạch vùng bảo vệ ( N1’,N2’,N3’) Khi ngắn mạch vùng bảo vệ,dòng điện so lệch ISL dòng hãm IH theo lý thuyết rơle tác động.Kiểm làm việc rơle ta kiểm tra độ nhạy: GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 121 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV Kn = ISL ISLtt Trong đó: ISltt : dòng so lệch tính toán(dựa đặc tính làm việc rơle) a) Ngắn mạch phía 220kV(N1’) Từ kết tính toán ngắn mạch chương 2,sau loại bỏ thành phần dòng điện thứ tự không ta kết dòng ngắn mạch qua BI1 trường hợp ngắn mạch N1’: ISL1 = IH1 =INmin=15,409(Đã loại trừ dòng TTK,trường hợp: N1’(1,1);SNmin;2MBA) Đường thẳng song song với trục tung qua trị số IH = 15,409cắt đoạn đặc tính c Ta có: ISl1tt = (15,409-2,5).0,5 = 6,454 Độ nhay bảo vệ : Kn1 = ISL1 15, 409 2,39 ISL1tt 6, 455 b) Ngắn mạch phía 110kV(N2’) ISL2 = IH2=INmin = 4,304 (trường hợp: N2’(1,1) ;SNmin;2MBA) Đường thẳng song song với trục tung qua trị số IH = 4,304cắt đoạn đặc tính b Ta có: ISl2tt = 4,304.0,25 = 1,076 Độ nhạy bảo vệ : ISL2 4,304 4 I 1,076 Kn2 = SL3tt c) Ngắn mạch phía 35kV(N3’) GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 122 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV ISL3 = IH3=INmin = 4,164 (trường hợp: N3’(2) ;SNmin;2MBA) Đường thẳng song song với trục tung qua trị số IH = 4,164 cắt đoạn đặc tính b Ta có: ISl3tt = 4,164.0,25 = 1,041 Độ nhạy bảo vệ : ISL3 4,164 4 I 1,041 SL3tt Kn3 = Bảng 5- Hệ số độ nhạy bảo vệ so lệch Thông số ISL IH ISLtt Kn N1’ 15,309 15,309 6,454 2,39 N3’ 4,304 4,304 1,076 N2’ 4,164 4,164 1,041 Điểm ngắn mạch 5.4.2 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’: GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 123 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV (1) (1,1) I0N min1 I0N1' , I0N1' 0,992;0,803 0,803 (Ngắn mạch N1’(1,1),SNmin,2MBA) Tại điểm N2’: (1) (1,1) I0N2 I0N2 ' , I0N2 ' 2,578;3,501 2,578 (Ngắn mạch N2’(1),SNmin,2MBA) Vậy I0Nmin= 0,803 Trong hệ đơn vị có tên: I0N 0,803.1,13.1000 907A Độ nhạy: k n87 N 3.I0N 3.907 9,07 I0kđ87 N 300 5.4.3 Bảo vệ quá dòng có thời gian 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) I BI1min IBI1min N1, IBI1min N2 , IBI1min N3 4,72; 4,304; 4,164 4,164 Trong hệ đơn vị có tên: I N 220 4,164.0,564.1000 2348A k n67 I N 2348 2,59 I kđ67 904 GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 124 Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV b) 110kV (xét dòng qua BI2) I N min110 3,654 Trong hệ đơn vị có tên: I N min110 3,654.1,13.1000 4129 k n67 I N 4129 2, 285 I kđ51 1807 c) Phía 35kV (xét dòng qua BI3) I N 35 8,327 (Trường hợp ngắn mạch N3(2), sơ đồ SNmin ,2MBA) Trong hệ đơn vị có tên: I N 35 8,327.1,56.1000 12990A k N67 I N 12990 2,31 I kđ67 5617 5.5 Kết luận Sau kiểm tra tính toán ta thấy bảo vệ 7UT613 7SJ621 đảm bảo yêu cầu thiết bị bảo vệ ,thể điểm sau: Phương thức bảo vệ chọn đảm bảo đầy đủ chức bảo vệ ,bảo vệ dự phòng ,bảo vệ chống chạm đất bảo vệ tải cho MBA Các bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc Bảo vệ so lệch tác động có ngắn mạch xảy vùng bảo vệ ,không tác động có ngắn mạch vùng Độ nhạy bảo vệ đảm bảo yêu cầu Các bảo vệ đảm bảo độ tin cậy tác động có ngắn mạch vùng bảo vệ độ tin cậy không tác động có ngắn mạch vùng bảo vệ,thời gian tác động ngắn, đảm bảo loại trừ nhanh cố GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang SVTH: Nguyễn Văn Nam 125 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/TTBCT, 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: Nguyễn Văn Nam 126 ... ngắn mạch phía : C-H T-H × (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 ) VCN = GVHD: TS.Nguyễn Trường Giang ( 2- 4) SVTH: Nguyễn Văn Nam 20 Thiết kế... áp: C-T = % Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây{ VK = 30 % VC-H K = 17 % VT-H K 1 C-H T-H VCK% = × ( VC-T × ( + 30 - 17 ) = 11 % K + VK - V K ) = 2 VTK% = 1 T-H C-H × (VC-T × ( + 17 - 30 ) = -2 ... K ) = 2 VTK% = 1 T-H C-H × (VC-T × ( + 17 - 30 ) = -2 % K + VK - VK ) = 2 VH K% = 1 T-H C-T × (VC-H × ( 30 + 17 - ) =19% K + VK - V K ) = 2 Máy biến áp có Sdđ1 = 175 MVA Điện kháng cuộn dây: