Slide đồ án tốt nghiệp Trần Đình Long

ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠ LE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220/110/35kV Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Ngọc Trung Sinh viên thực hành: Nông Thị Khánh Ly Mã sinh viên: 1481710031 Lớp: D9 - H3 NỘI DUNG CHÍNH TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG CHƯƠNG II CHƯƠNG CHƯƠNG II II CHƯƠNG CHƯƠNG III III CHƯƠNG CHƯƠNG IV IV CHƯƠNG CHƯƠNG V V • THUYẾT MINH MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ • TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠ LE • LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ • GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ CÁC LOẠI RƠ LE SỬ DỤNG • TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠ LE CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠ LE MÔ TẢ VỀ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ Đối tượng bảo vệ trạm biến áp 220/110/35kV có hai máy biến áp cuộn dây B1 B2 làm việc song song với Hai máy biến áp cung cấp từ hai nguồn hệ thống điện (HTĐ1) hệ thống điện (HTĐ2) HTĐ1 cung cấp đến góp 220kV trạm biến áp qua đường dây D1 HTĐ2 cung cấp đến góp 220kV trạm biến áp qua đường dây D2 Phía trung hạ áp trạm có điện áp 110kV 35kV để đưa đến phụ tải SƠ ĐỒ TRẠM BIẾN ÁP 220/110/35kV THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN  Vì lưới điện 220kV lưới điện có trung tính nối đất hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2 có trung tính nối đất  Hệ thống điện HTĐ1:  Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: S1Nmax = 3200 MVA  Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S1Nmin = 0,8S1Nmax = 2560 MVA  Điện kháng thứ tự không: X0H1 = 1,2X1H1  Hệ thống điện HTĐ2:  Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: S2Nmax = 2700 MVA  Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S2Nmin = 0,75S2Nmax =1890 MVA  Điện kháng thứ tự khơng: X0H2 = 1,45X1H2   THƠNG SỐ CHÍNH CỦA ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI  Đường dây D1:  Chiều dài đường dây: L1 = 47 km  Điện kháng kilômét đường dây: X1D1 = 0,467 Ω/km  Điện kháng thứ tự không: X0D1 = 2.X1D1  Đường dây D2:  Chiều dài đường dây: L2 = 90 km  Điện kháng kilômét đường dây: X1D2 = 0,327 Ω/km  Điện kháng thứ tự khơng: X0D2 = 2.X1D2 THƠNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY BIẾN ÁP  Trong trạm biến áp có máy biến áp cuộn dây làm việc song song lấy nguồn từ phía 220kV cấp cho phụ tải phía 110kV phụ tải phía 35kV  Cơng suất danh định máy biến áp: SđmB = SđmB1 = SđmB2 = 125 MVA  Cấp điện áp máy biến áp: 230/121/37,5 kV  Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây:  UN(C-T)% = 10,5%  UN(C-H)% = 18  UN(T-H)% = 8%  Tổ đấu dây YN – ∆11 – YN-12  Giới hạn điều chỉnh điện áp: Uđc = x 1,75% SƠ ĐỒ VỊ TRÍ NGẮN MẠCH VÀ VỊ TRÍ ĐẶT BẢO VỆ SƠ ĐỒ VỊ TRÍ NGẮN MẠCH VÀ VỊ TRÍ ĐẶT BẢO VỆ  Các sơ đồ phương án tính tốn ngắn mạch - Sơ đồ 1: SNmax; máy biến áp làm việc - Sơ đồ 2: SNmax; máy biến áp làm việc  Dạng ngắn mạch cần tính toán: N(3), N(1,1), N(1) - Sơ đồ 3: SNmin; máy biến áp làm việc - Sơ đồ 4: SNmin; máy biến áp làm việc  Dạng ngắn mạch cần tính tốn: N(2); N(1,1), N(1) TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Chế độ làm việc Chế độ SNmax 1MBA làm việc Chế độ SNmin 2MBA làm việc song song Phía ngắn mạch Dạng ngắn mạch Dòng ngắn mạch (kA) 220kV N(3) 19.63 110kV N(3) 6.41 35kV N(3) 2.82 220kV N(2) 7.49 110kV N(2) 3.93 35kV N(2) 2.69 GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG HỢP BỘ BẢO VỆ QUÁ DỊNG 7SJ621  Rơle số 7SJ612 tập đồn Siemens chế tạo, dùng để bảo vệ đường dây mạng cao áp trung áp có trung điểm nối đất, nối đất tổng trở thấp, mạng không nối đất nối đất bù điện dung, bảo vệ loại động khơng đồng  Nó có đầy đủ chức để làm bảo vệ dự phòng cho máy biến áp với chức bảo vệ dòng  Đây chức bảo vệ rơle 7SJ612  Bảo vệ q dòng có thời gian ( đặc tính thời gian độc lập/ đặc tính phụ thuộc/ đặc tính cài đặt)  Phát chạm đất với độ nhạy cao  Bảo vệ chống hư hỏng cách điện  Giám sát dòng cực tiểu  Chức tự động đóng lại  Chức bảo vệ tải  Chức chống hư hỏng máy cắt ĐẶC TÍNH THỜI GIAN TÁC ĐỘNG HỢP BỘ BẢO VỆ Q DỊNG 7SJ621 TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠLE CHỈNH ĐỊNH * I SL Đặ c tính sựcố 10 I SL>>=9,524 d Miề n tá c độ ng Miề n hã m c I SL2 =1,25 I SL>=0,3 Mieà n hã m bổsung b a 1 2 I HBS=7 I H1=1,2 I HCS2=2,5 I H2=5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 I H3=21,548 Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch có hãm gồm đoạn ( a, b, c, d ) với thơng số tính tốn sau: I H* TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠLE CHỈNH ĐỊNH  Đoạn đặc tính (a): Với dòng so lệch ngưỡng thấp I SL> 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 không 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 k đn=1 - kkck:Hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kỳ dòng ngắn mạch,lấy k kck=1 - fi:sai số cho phép lớn BI,lấy fi=0,1 - Uđc:Giới hạn điều chỉnh đầu phân áp ,Uđc = 0,15%  Ikcb=(1.1.0,1+0,1)IdđB=0,2IdđB  Ikcb*=0,2  ISL>=(1,2÷1,3).0,2 ≈ 0,3 TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠLE CHỈNH ĐỊNH  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  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: Với UNmin% = Ta tính ngưỡng thay đổi hệ số hãm: TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠLE CHỈNH ĐỊNH 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 I ADD ON STAB = 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 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠ LE  Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm  Ngắn mạch vùng bảo vệ - Để kiểm tra hệ số an toàn hãm ngắn mạch 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 N4,N6 - Trên lý thuyết ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ dòng so lệch không - Tuy nhiên, thực tế bảo vệ đo dòng so lệch theo biểu thức: Isl = Ikcb = (Kđn.Kkck.fi+ Uđ/c).INng.max - Kđn :Hệ số đồng máy biến dòng, K đn= 1; - Kkck :Hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kỳ dòng ngắn mạch q trình độ, K kck = 1; - fi :Sai số tương đối cho phép BI, f i = 1; - Uđ/c :Phạm vi điều chỉnh điện áp đầu phân áp,U đ/c = 0,1; - INngmax : Dòng điện ngắn mạch cực đại vùng bảo vệ  Dòng hãm xác định theo biểu thức: IH = 2.INngmax  Hệ số an toàn hãm bảo vệ so lệch xác định theo biểu thức: - IHtt : dòng điện hãm tính tốn  Ngắn mạch vùng bảo vệ - Khi ngắn mạch vùng bảo vệ, dòng điện so lệch Isl ln dòng hãm IH theo lý thuyết rơle ln tác động Kiểm tra làm việc rơle ta kiểm tra độ nhạy: - Isltt : Dòng so lệch tính tốn (tính dựa đặc tính làm việc rơle) KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠ LE  Bảo vệ chống chạm đất hạn chế, ΔI0 (87N) - Độ nhạy xác định theo biểu thức: - I0Nmin : trị số dòng ngắn mạch thứ tự khơng nhỏ chỗ ngắn mạch vùng bảo vệ  Bảo vệ q dòng có thời gian, I> (51) - Độ nhạy bảo vệ xác định theo biểu thức: - Ikđ : Dòng khởi động bảo vệ  Bảo vệ q dòng thứ tự khơng có thời gian, I0> (51) - Độ nhạy bảo vệ xác định theo công thức - I0Nmin : dòng điện thứ tự khơng cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ - Ikd51N : dòng khởi động bảo vệ TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠLE CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE     220kV 110kV 0,12 0,18     7,69   0,502 0,881 0,12 0,18 Cấp điện áp   35kV   Dòng khởi động (kA) Ikđ87(N) Ikđ50 Ikđ51 Ikđ51(N) 3,079   Bảng tổng hợp kết tính dòng khởi động bảo vệ Thơng số Điểm ngắn mạch N4 N6 INmax (kA) 6,41 2,846 ISL* IH* IHtt KH 1,28 1,49 12,82 14,98 5,06 5,49 2,53 2,72 Bảng tổng hợp kết kiểm tra độ an tồn hãm bảo vệ so lệch TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠLE CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE Thông số Điểm ISL* IH* ISLtt Kn 7,49 3,93 5,38 7,49 3,93 5,38 2,49 0,98 0,67 3,00 ngắn mạch N2 N3 N5 Bảng tổng hợp kết kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch 7UT613 Cấp điện áp Độ nhạy Kn51 Kn51N 220kV 110kV 35kV 1,68 35,5 2,45 41,55 1,68 Bảng tổng hợp kết kiểm tra độ nhạy bảo vệ dòng 7JS612 CẢM ƠN CÁC THẦY TRONG HỘI ĐỒNG HÔM EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN CÁC NAY ĐÃ CÓ MẶT TẠI THẦY CÁC CÔ ĐÃ ĐẾN DỰ THUYẾT BUỔIBUỔI THUYẾT TRÌNH TRÌNH CỦA EM NGÀY HƠM CỦA NAY EM TRONG KHI TÍNH TỐN CỊN NHIỀU SAI SĨT DO KIẾN THỨC VẪN CÒN EMHẠN XIN CHẾ, CHÂN CẢM ƠN ! EM MONG CÁC THẦYTHÀNH CƠ GĨP Ý ĐỂ GIÚP EM HỒN THIỆN HƠN KIẾN THỨC CỦA MÌNH TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠLE CHỈNH ĐỊNH  Bảo vệ dòng có thời gian ( I>/51) - kat : hệ số an tồn, kat = 1,2÷1,3 Chọn kat = 1,2; - kmm : hệ số mở máy, kmm = 1,2÷1,3 Chọn kmm = 1,2; - kv : hệ số trở về, kv = rơ le số; - K : hệ số chỉnh định, K=1,5 ÷ 1,6 Chọn K=1,6  Bảo vệ q dòng thứ tự khơng có thời gian (I0>/51N) Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự khơng có thời gian: I0kđI> =(0,2 ÷ 0,3).IdđBI - IdđBI- Dòng danh định BI, IdđBI=1A - I0kđI>= 0,3.1 = 0,3 A Bảo vệ chống chạm đất phía 35kV (U0 >) Bảo vệ tác động báo tín hiệu: Ukd = 15V (thứ cấp) với ttd= ÷ 4s TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN  Chọn máy cắt điện:      Điện áp : UđmMC³≥Umg Dòng điện : IđmMC³≥Ilvcb Ổn định nhiệt I2ơ.đn : tnhđm≥BN Ổn định lực điện động : ilđđ³≥ixk Điều kiện cắt: ICMC³ ≥ I” Phía 220 kV: I’’- dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn ngắn mạch N I’’= 19,63 kA Với máy cắt có Iđm> 1000 A khơng phải kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy cắt điện: BBY- 220 - 40/2000 Thông số: Uđm = 220 kV Iđm = 2000 A Icđm = 40 kA Ildd = 40 kA  Phía 110kV: I’’=6.41kA Với máy cắt có Iđm> 1000 A kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy cắt điện: BBY-110-40/2000 Thông số: Uđm = 110kV Iđm = 2000 A;Icđm = 40 kA ;Ildd = 40 kA  Phía 35kV : I’’ = 4,45kA Với máy cắt có Iđm> 1000 A khơng phải kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy cắt điện: BBY-35-40/3200 Thông số: Uđm = 35kV Iđm = 3200 A;Icđm = 40 kA ;Ildd = 40 kA  TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN  Chọn máy biến dòng điện  Điện áp: UđmBI ≥Umg  Dòng điện: IđmBI ≥Ilvc  Phụ tải: ZđmBI ≥ Z2  Ổn định nhiệt: (Iđm1BI.knđm)2.tnhđm≥BN  Ổn định lực điện động :  Cấp xác: 5P Kiểu BI T H-220M T H-110M TH-35M Uđm (kV) 220 110 35 Cấp xác 5 Bội số ổn định nhiệt,tnh 60/1 65/1 12/4 Tỷ số biến 600/1 2000/5 400/1 TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN  Chọn máy biến điện áp:  Điện áp:UđmBU ≥ Umg  Cấp xác phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo  Công suất định mức: S2đmBU ≥ S2 Kiểu BU HK -220– 58  HK - 110- 58 3HOM – 35 Udm Umax Tỷ số biến Tổ đấu dây CS định mức 220 220 22000/√3:100/ √3:100 110 110 22000/√3:100/ √3:100 35 35 35000/√3:100/ √3:100 600 600 300 Y0 / Y0 / � Y0 / Y0 / � Y0 / Y0 / � ... x 1,75% SƠ ĐỒ VỊ TRÍ NGẮN MẠCH VÀ VỊ TRÍ ĐẶT BẢO VỆ SƠ ĐỒ VỊ TRÍ NGẮN MẠCH VÀ VỊ TRÍ ĐẶT BẢO VỆ  Các sơ đồ phương án tính tốn ngắn mạch - Sơ đồ 1: SNmax; máy biến áp làm việc - Sơ đồ 2: SNmax;...NỘI DUNG CHÍNH TRONG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG CHƯƠNG II CHƯƠNG CHƯƠNG II II CHƯƠNG CHƯƠNG III III CHƯƠNG CHƯƠNG IV IV CHƯƠNG... dây: L1 = 47 km  Điện kháng kilômét đường dây: X1D1 = 0,467 Ω/km  Điện kháng thứ tự không: X0D1 = 2.X1D1  Đường dây D2:  Chiều dài đường dây: L2 = 90 km  Điện kháng kilômét đường dây: X1D2