(Đồ án ) Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ Role cho trạm biến áp Đại học Bách Khoa

Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA Mục lục LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG Mô tả đối tượng bảo vệ thơng số 1.1 Mô tả đối tượng 1.2 Thông số 1.2.1 Hệ thống (HT) 1.2.2 Máy biến áp CHƯƠNG tính tốn ngắn mạch phục vụ thiết kế hệ thống role 2.1 Giới thiệu chung 2.1.1 Mục đích tính toán ngắn mạch 2.1.2 Các giả thiết tính tốn ngắn mạch 2.2 Tính tốn ngắn mạch 2.2.1 Lựa chọn đại lượng 2.2.2 Tính tốn thơng số phần tử 2.3 Chế độ ngắn mạch cực đại 2.3.1 Điểm ngắn mạch N1 2.3.2 Điểm ngắn mạch N1’ 11 2.3.3 Điểm ngắn mạch N2 13 2.3.4 Điểm ngắn mạch N2’ 17 2.3.5 Điểm ngắn mạch N3 17 2.3.6 Điểm ngắn mạch N3’ 18 2.3.7 Bảng tổng hợp kết 18 2.4 Chế độ ngắn mạch cực tiểu 20 2.4.1 Điểm ngắn mạch N1 20 2.4.2 Điểm ngắn mạch N1’ 22 2.4.3 Điểm ngắn mạch N2 24 2.4.4 Điểm ngắn mạch N2’ 28 2.4.5 Điểm ngắn mạch N3 29 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA 2.4.6 Điểm ngắn mạch N3’ 29 2.4.7 Bảng tổng hợp kết 29 CHƯƠNG Lựa chọn phương thức bảo vệ cho máy biến áp 31 3.1 biến áp Các dạng hư hỏng chế độ làm việc khơng bình thường máy 31 3.2 Các loại bảo vệ đặt cho máy biến áp 32 3.2.1 Những yêu cầu thiết bị bảo vệ hệ thống điện 32 3.2.2 Bảo vệ cho máy biến áp 33 3.2.3 Bảo vệ dự phòng 37 3.3 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 40 CHƯƠNG Giới thiệu tính thơng số loại rơle 41 4.1 Rơle bảo vệ so lệch 7UT613 41 4.1.1 Giới thiệu tổng quan rơle 7UT613 41 4.1.2 Nguyên lý hoạt động chung rơle 7UT613 44 4.1.3 Một số thông số kỹ thuật rơle 7UT613 45 4.1.4 Cách chỉnh định cài đặt thông số cho rơle 7UT613 47 4.1.5 Chức bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT613 47 4.1.6 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) 7UT613 53 4.1.7 Chức bảo vệ dòng rơle 7UT613 55 4.1.8 Chức bảo vệ chống tải 56 4.2 Rơ le hợp dòng số 7SJ621 56 4.2.1 Giới thiệu tổng quan rơle 7SJ621 56 4.2.2 Nguyên lí hoạt động chung rơle 7SJ621 58 4.2.3 Các chức bảo vệ rơle 7SJ621 60 4.2.4 Một số thông số kĩ thuật rơle 7SJ621 62 CHƯƠNG Tính tốn thơng số kiểm tra làm việc rơle 66 5.1 Chọn máy biến dòng điện,máy biến điện áp 66 5.1.1 Máy biến dòng điện 66 5.1.2 Máy biến điện áp 68 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA 5.2 Cài đặt chức bảo vệ cho rơle 7UT613 69 5.2.1 Chức bảo vệ so lệch có hãm 87T 69 5.2.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF): ( I / 87N) 71 5.2.3 Cài đặt chức 49 (Chống tải MBA) 71 5.3 Cài đặt chức bảo vệ cho rơle 7SJ621 72 5.3.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh:( I>>/ 50) 72 5.3.2 Bảo vệ q dịng có thời gian:( I>/ 51) 73 5.3.3 Bảo vệ dịng thứ tự khơng (I0 > 51N ) 74 5.3.4 Bảo vệ dòng thứ tự nghịch (46) 75 5.4 Kiểm tra độ nhạy chức bảo vệ 75 5.4.1 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ dòng 75 5.4.2 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch 87/I 78 5.4.3 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch TTK (87N/I0) 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA LỜI MỞ ĐẦU Đề tài đồ án 3: “ Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ role cho máy biến áp 115/23/11kV ” Trong trạm biến áp thiết bị quan trọng đắt tiền máy biến áp Chính việc bảo vệ cho hệ thống role tốt điều tối cần thiết để trạm biến áp hoạt động cách bình thường hiệu Nội dung đồ án gồm chương:  Chương 1: Mô tả đối tượng bảo vệ thơng số  Chương 2: Tính tốn ngắn mạch phục vụ thiết kế hệ thống role  Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ cho máy biến áp  Chương4: Giới thiệu thơng số tính số loại role  Chương 5: Tính tốn thơng số chỉnh định kiểm tra làm việc hệ thống role bảo vệ Trong thời gian làm đồ án, hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tiễn nên đồ án cịn sai sót, mong nhận bảo, góp ý thầy cô giáo môn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA CHƯƠNG MÔ TẢ VỀ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THƠNG SỐ CHÍNH     1.1 Mô tả đối tượng Đối tượng bảo vệ máy biến áp 115/23/11kV Hệ thống điện (HTĐ) cung cấp đến góp 115kV trạm biến áp qua lộ đường dây Phía hạ áp trạm có điện áp 23,5kV 10,5kV để đưa đến phụ tải 1.2 Thông số 1.2.1 Hệ thống (HT) Trạm có góp phía 115kV nối với hệ thống qua lộ đường dây với thông số sau: S N(3)max  2050MVA; S N(3)min  S N(3)max 0, 67  1373,5MVA X HT / X 1HT  1, 45 1.2.2 Máy biến áp Công suất định mức: Sdm=63MVA Tổ đấu dây: Y0-Y0-∆11 U NC T  10,5% C H Điện áp ngắn mạch : U N  17% U NT  H  6,5% Phạm vi điều chỉnh đầu phân áp : 9.1, 78% ( phía 110kV) Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA CHƯƠNG TINH TOAN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ROLE     2.1 Giới thiệu chung 2.1.1 Mục đích tính tốn ngắn mạch Tính tốn ngắn mạch nhằm xác định dòng điện cố lớn (Max) nhỏ (Min) chạy qua BI đến rơle để phục vụ cho:  Tính tốn chỉnh định rơle kiểm tra độ an toàn hãm rơle so lệch bảo vệ cho máy biến áp  Kiểm tra độ nhạy bảo vệ bảo vệ dòng độ nhạy tác động bảo vệ so lệch máy biến áp 2.1.2 Các giả thiết tính tốn ngắn mạch Để thiết lập sơ đồ tiến hành tính tốn ngắn mạch, ta cần có giả thiết đơn giản hố, nhằm làm giảm đáng kể khối lượng tính tốn đảm bảo độ xác cần thiết Một số giả thiết tính ngắn mạch:  Tần số hệ thống không thay đổi Thực tế sau xảy ngắn mạch, công suất máy phát thay đổi đột ngột dẫn đến cân mô men quay tốc độ quay bị thay đổi trình độ nên tần số hệ thống bị dao động Tuy nhiên, việc tính tốn ngắn mạch thực giai đoạn đầu nên biến thiên tốc độ chưa đáng kể Từ đó, giả thiết tần số hệ thống không đổi không mắc sai số nhiều, đồng thời làm giảm đáng kể lượng phép tính  Bỏ qua bão hồ mạch từ Khi ngắn mạch, mức độ bão hoà mạch từ số phần tử tăng cao bình thường Thực tế cho thấy sai số mắc phải bỏ qua tượng khơng nhiều số phần tử mang lõi thép chiếm số lượng hệ thống điện  Bỏ qua ảnh hưởng phụ tải Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA  Bỏ qua điện trở cuộn dây máy phát Máy biến áp điện trở đường dây thành phần nhỏ so với điện kháng chúng  Coi hệ thống sức điện động ba pha nguồn đối xứng Khi ngắn mạch không đối xứng phản ứng phần ứng pha lên từ trườngquay khơng hồn tồn giống Tuy nhiên từ trường giả thiết quay với tốc độ khơng đổi sđđ pha ln đối xứng Thực tế hệ số không đối xứng sđđ khơng đáng kể 2.2 Tính tốn ngắn mạch 2.2.1 Lựa chọn đại lượng Tính tốn ngắn mạch thường thực đơn vị tương đối, ta chọn đại lượng sau: Scb = SđmBA = 63 (MVA) Ucb = Utb cấp Ta có : Ucb1 = Utb110 = 115 (kV) Ucb2 = Utb23,5 = 23,5 (kV) Ucb3 = Utb10,5 = 10,5 (kV) Các dòng điện xác định sau: I cb1  I cb  I cb3  Scb 3.U cb1 Scb 3.U cb Scb 3.U cb3  63  0,316 (kA) 3.115  63  1,548 (kA) 3.23,5  63  3, 464 (kA) 3.10,5 2.2.2 Tính tốn thơng số phần tử 1.1.1.1 Điện kháng hệ thốn  Chế độ cực đại  Điện kháng thứ tự thuận thứ tự nghịch: Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA X HT 1max X BA S dm 63  HT   0, 031 S N max 2050 HT max  Điện kháng thứ tự không: HT HT X 0max  1, 45 X1max  1, 45.0,031  0,045  Chế độ cực tiểu:  Điện kháng thứ tự thuận thứ tự nghịch: X HT 1min X HT BA S dm 63  HT   0, 046 S N 1373,5  Điện kháng thứ tự không: HT HT X 0min  1, 45 X1min  1, 45.0,046  0,067 2.2.2.1 Tính tốn thông số MBA: Điện áp ngắn mạch cuộn dây MBA 2 U CN %= ( U CT %+ U CH %- U TH %)= (10,5+17-6,5) = 10,5% U TN %= 1 ( U CT %+ U TH %- U CH %)= (10,5+6-17) = 0% 2 U HN %= 1 ( U CH %+ U TH %- U CT %)= (17 + – 10,5) = 6,5% 2 Điện kháng cuộn dây máy biến áp hệ đơn vị tương đối định mức xác định sau: 2.3 XC  U NC % 10,5   0,105 100 100 XT  U NT %  0 100 100 XH  U NH % 6,5   0, 065 100 100 Chế độ ngắn mạch cực đại 2.3.1 Điểm ngắn mạch N1 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA  Ta có sơ đồ thay thứ tự thuận N1 HT X1max EHT HT X1  X1max  0.031  Sơ đồ thay thứ tự nghịch X N1 HT 2max HT X   X 2max  0.031  Sơ đồ thứ tự không X HT 0max N1 HT X 0  X 0max / /  XC  X H   XC XH 0, 045.(0,105  0, 065)  0, 035 0, 045  (0,105  0, 065)  Dạng ngắn mạch N(3) Khi ngắn mạch pha N1 dịng ngắn mạch khơng chạy qua BI  Dạng ngắn mạch N(1) Các dòng điện thành phần đối xứng điểm ngắn mạch: I   I1  I   EHT   10,334 X 1  X   X  0, 031  0, 031  0, 035 Vì dịng thứ tự thuận thứ tự nghịch chạy qua BI1 nên dòng điện tổng chạy qua BI1 trường hợp có thành phần dịng điện thứ tự khơng chạy qua trung tính MBA: I BI  I  X HT X HT 0, 0446  10,309  2,141  XC  X H 0, 0446  0,105  0, 065 Dịng điện thứ tự khơng chạy qua BI01: Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang Đồ án III Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA I BI 01  3.I BI  3.2,141  6, 423 Khơng có dịng chạy qua BI2, BI3 BI02  Dạng ngắn mạch pha chạm đất N(1,1) Các dòng điện thành phần đối xứng điểm ngắn mạch: I1  EHT   21, 204 0, 031.0, 035 X 2 X 0 0, 031  X 1  0, 031  0, 035 X 2  X 0 I    I1 X 0 0, 035  21, 204  11,336 X 2  X 0 0, 031  0, 035 I    I1 X 2 0, 031  21, 204  9,867 X 2  X 0 0, 031  0, 035 Vì cách phân bố dòng cố giống trường hợp ngắn mạch pha nên dịng qua BI1 có thành phần thứ tự khơng chạy qua trung tính MBA  Dịng qua BI1 Dịng thứ tự khơng qua BI1 là: I BI  I  X HT X HT 0, 0446  9,867  2, 049  XC  X H 0, 0446  0,105  0, 065  Dòng qua BI01 1BIA I0/BI1 1BIB I 0/BI1 1BIC I0/BI1 3*I0/BI1 BI01 Dòng điện thứ tự không chạy qua BI01 : I BI 01  3.(2,049)  6,148 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 10 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA K0 hệ số chỉnh định, K0= 0,1 0,3 IđmBI dòng điện định mức phía sơ cấp BI đấu với 51N  Bảo vệ phía 22 kV IđmBI Dịng điện định mức bảo vệ phía 22kV đấu với 51N với dịng điện định mức bảo vệ phía 22kV đấu với 50 3000A I kd2251N  0,3  I đdBI = 0,33000 = 900A = 0,9kA Bảo vệ dòng thứ tự khơng sử dụng đặc tính thời gian độc lập Thời gian tác động bảo vệ chọn t0 = 0,5sec Suy ra: tkd2251N  t0  t  0,5  0,3  0,8sec  Bảo vệ phía 110 kV IdđBI Dòng điện định danh bảo vệ phía 110kV đấu với 51N với dịng điện định danh bảo vệ phía 110kV đấu với 50 720A 110 I kd 51 N  0,3  I đdBI = 0,3720 = 216A = 0,216 kA Thời gian tác động bảo vệ chọn 110 22 tkd 51N  tkd 51N  t  0,8  0,3  1,1sec 5.3.4 Bảo vệ dòng thứ tự nghịch (46) Bảo vê phía 110kV IdđBI: Dịng điện định danh bảo vệ phía 110kV đấu với 46 với dịng điện định danh bảo vệ phía 110kV = 720A I kd3546  0,  I đdBI = 0,2720 = 144A = 0,144kA 5.4 Kiểm tra độ nhạy chức bảo vệ 5.4.1 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ dòng Độ nhạy đặc trưng cho khả cảm nhận cố rơle Hệ số độ nhạy: K n  I N I kđ Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 75 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA Trong đó: INmin: Dịng điện ngắn mạch nhỏ mà rơle đo cố Ikđ: Dòng điện khởi động rơle Với bảo vệ : Knmin = 1,5÷2 Với bảo vệ dự phịng : Knmin = 1,2÷1,5  Phía 110 kV Bảo vệ phía 110 kV dùng làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch MBA đồng thời làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ phía 10,5 kV 22 kV  Chức 51(I>) Công thức kiểm tra: K n 51  I N I kđ 51 2) 3) ; I N( Nmin } INmin: Dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ là: INmin = Min {I N( Nmin Trong chương phần tính tốn ngắn mạch chế độ Smin ta tính dịng ngắn mạch cực tiểu chạy qua BI1 ngắn mạch hai pha phía 10,5kV 63  1, 269kA 3.115 * I N  N N(2)3  4, 012  I N  4, 012 110 Trong phần ta tính I kđ 51  0,506kA - Hệ số nhạy: K n 51  I N 1, 269   2,507 >1,2 Đạt I kđ 51 0,506  Chức 51N (I0>) K n 51N  I N 3I  I kd 51N I kd I0min: Dòng ngắn mạch TTK cực tiểu chạy qua BI1 ngắn mạch chạm đất Trong chương phần tính tốn ngắn mạch chế độ Smin ta tính dịng ngắn mạch cực tiểu chạy qua BI1 ngắn mạch pha chạm đất N(1) N2 I 0min  0, 788 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 76 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA I N min( BI 1)  I 0min Sđm 3U đm 63  0, 249kA 3.115  0, 788 110 I kd 51N  0,3  I đdBI  0, 216 kA tính phần - Hệ số độ nhạy: K n 51N  I N  0, 249   3, 461 I kd 51N 0, 216  Phía 10,5 kV  Chức 51 Công thức kiểm tra: K n 51  I N I kd 51 INmin: Dòng ngắn mạch cực tiểu chạy qua BI3 ngắn mạch N3 IN3 Trong chương phần tính tốn ngắn mạch bảng 2.2 ta tính INmin = = 4,012 (2) I N  I N Sđm 3U cb  4, 012 63  13,897kA 3.10,5 Dòng khởi động I kd10,551  5,543kA - Hệ số nhạy : K n 51  I N 13,897   2,507 >1,2 (đạt) I kđ 51 5,543  Phía 22 kV  Chức 51 Công thức kiểm tra: K n 51N  I N I kd 51N INmin(22kV) :Dòng ngắn mạch cực tiểu chạy qua BI2 ngắn mạch N2 Trong chương phần tính tốn ngắn mạch bảng 2.2 tính I N  I N( 2)2  5, 740 I N  I N Sđm 3U cb  5, 740 63  8,885kA 3.23,5 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 77 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA Dịng khởi động tính: I kd2251  2, 476kA - Hệ số nhạy : K n 51  I N 8,592   3,588 >1,2 (đạt) I kđ 51 2, 477  Chức 51N Công thức kiểm tra: K n 51N  I N 3 I  I kd 51N I kd I0min :Dòng ngắn mạch TTK cực tiểu chạy qua BI2 ngắn mạch pha chạm đất N2 theo chương bảng 2.2 ta tính toán I N  I 0(1)N  2,866 Trong hệ đơn vị có tên thì: I N  I N Sđm 3U cb  2,866 63  4, 437kA 3.23,5 I kd2251N  0,3  I đdBI  0,9kA tính - Hệ số độ nhạy: K n 51N  I N  4,323   14, 789 >1,5 đạt I kd 51N 0,9 5.4.2 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch 87/I Để kiểm tra độ nhạy chức 87 cần thiết phải loại bỏ thành phần dịng điện TTK thành phần dòng ngắn mạch (việc để tránh cho rơle tác động nhầm có cố chạm đất phía ngồi vùng bảo vệ)  Kiểm tra độ an toàn hãm với cố ngắn mạch vùng bảo vệ Để kiểm tra độ nhạy bảo vệ ta xét dòng ngắn mạch lớn (Imax) xảy ngắn mạch vùng bảo vệ điểm ngắn mạch N1; N2 ;N3 Dòng điện đưa vào rơle gồm có hai thành phần, tính theo cơng thức: Iso lệch = ISL = Icao - Itrung - Ihạ = Iqua BI1 - Iqua BI2 - Iqua BI3 Ihãm = IH = Icao+ Itrung+Ihạ=Iqua BI1+Iqua BI2 +Iqua BI3  Theo lý thuyết cố vùng chế độ làm việc bình thường tổng dịng điện vào MBA tổng dòng điện khỏi MBA nên dịng điện so lệch phải khơng: Iso lệch = ISL = Icao - Itrung - Ihạ = Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 78 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA Nhưng thực tế biến dòng BI khơng phải lý tưởng nên đặc tính chúng khơng giống hồn tồn Chính sai khác đặc tính BI dẫn tới có dịng khơng cân chạy qua rơle chế cố vùng Iso lệch = ISL = Icao - Itrung - Ihạ = Ikcb ≠ Giá trị dịng điện khơng cân có xu hướng làm cho rơle tác động nhầm, để tránh cho rơle làm việc nhầm trường hợp ta phải kiểm tra xem dịng điện hãm có đủ khả hãm rơle (nghĩa có thắng tác động dịng khơng cân bằng) hay khơng Giá trị dịng điện khơng cân khó xác định xác, cách gần xác định theo cơng thức: Ikcb = ISL=(kkck*kđn*fi+ΔU)* (If - I0)max Trong - kkck =1 hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần dịng điện khơng chu kỳ dịng điện ngắn mạch đến đặc tính làm việc BI - kđn =1 hệ số thể đồng đặc tính làm việc BI - kđn =1 nghĩa đặc tính làm việc BI khác hồn tồn kđn =0 nghĩa đặc tính làm việc BI giống hoàn toàn (điều lý thuyết, thực tế không xảy ra) - fi =0,1 sai số cho phép lớn BI dùng cho mục đích bảo vệ rơle - ΔU : Độ thay đổi điện áp việc điều chỉnh điện áp đến độ lớn dịng điện khơng cân chạy qua rơle Theo đầu đề phía 110kV có phạm vi điều chỉnh đầu phân áp  x 1,78% Như tính giá trị ΔU theo công thức U  - 9.1, 78  0,16 100 INngmax : dòng điện ngắn mạch ngồi lớn chạy qua máy biến áp (nên qui đổi cấp điện áp, ví dụ qui đổi phía cao áp) Tổng kết : giá trị dịng điện khơng cân lớn Ikcb = ISL=(kkck.kđn.fi+U).INngmax = (1.1.0,1+0,16).INngmax = 0,26.INngmax - Kđn hệ số đồng máy biến dòng, Kđn=1 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 79 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA - KKCK hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kì dịng ngắn mạch trình độ, KKCK= - fi : sai số tương đối cho phép BI, fi = 10% = 0,1 - U phạm vi điều chỉnh điện áp đầu phân áp, U = 0,16 INngmax: dịng điện ngắn mạch ngồi cực đại quy đổi phía 110 kV - Xét trường hợp:  Phía 110kV (điểm ngắn mạch N1) Với cố pha, pha: khơng có dịng điện chạy qua BI nên rơle không nhận giá trị dịng điện → rơle khơng tác động.Với cố pha, pha chạm đất: có thành phần dịng điện thứ tự khơng chạy qua BI1, khơng có dịng điện chạy qua BI2 BI3 Nhưng rơle thiết kế để luôn loại trừ thành phần dịng điện TTK chạy qua nên kết dù BI1 có dịng TTK chạy qua dòng điện bị loại trừ rơle, trường hợp rơle khơng tác động khơng có dịng điện chạy qua  Phía 22 kV (điểm ngắn mạch N2) Vì phía ngắn mạch 22kV trung tính nối đất trực tiếp, rơle luôn loại trừ dịng TTK nên phải tìm dịng điện Max loại trừ dòng điện TTK Điều dẫn đến thường dòng ngắn mạch pha dòng ngắn mạch Max Dòng ngắn mạch pha N2 ( N N(3)2 ) tính chương 2, Kết ngắn mạch pha N2 lấy từ bảng 2.1 với chế độ Smax ta có: Dạng ngắn mạch BI1 BI2 BI3 N N(3)2 7,367 7,367 Dòng điện so lệch tính * * I kcb = I SL  0, 26.I Nngmax  0, 26.7, 367  1,916 kA Dòng điện hãm * I H = I BI1 + I BI2 + I BI3 = 7,367 + 7,367 +  14, 735 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 80 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA * * Vậy N3 rơle nhận giá trị (I SL ; I H ) = (1,916; 14,735) Xác định độ an tồn hãm Căn vào đặc tính làm việc rơle mà ta chỉnh định, cần xét xem toạ độ điểm cố N2 mà rơle nhận đựơc nằm vùng hãm hay vùng tác động.Từ đường đặc tính tác động tìm điểm N2 điểm làm việc rơle xảy cố vùng N2, điểm làm việc thuộc vùng hãm dẫn đến rơle không tác động điều chứng tỏ đảm bảo yêu cầu Độ an toàn hãm tính theo cơng thức: K hãm  I H* I Htt Ta tính IH*= 9,964 Giao điểm đường thẳng ISL* = 1,295 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b I SL I 1,916  tg1  I Htt  SL  = 7,662 I Htt tg1 0, 25 - Hệ số an toàn hãm: K at  I h 14, 735   1,923 I Htt 7, 662 I*H ISL IHtt kat 14,735 1,916 7,662 1,923  Phía 10,5 kV (điểm ngắn mạch N3) Phía 10,5 có trung tính cách điện nên dịng điện cố lớn ứng với dòng điện ngắn mạch pha N3 ( N N(3)3 ) chế độ SMax) Theo kết tính tốn ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ rơle MBA Phía 10,5 có trung tính cách điện nên dịng điện cố lớn ứng với dòng điện ngắn mạch pha N3 ( N N(3)3 ) chế độ 1MBA vận hành độc lập dịng ngắn mạch ngồi lớn nên tính tốn hệ số an tồn với chế độ Kết lấy từ chương 2, điểm ngắn mạch N N(3)3 , chế độ Smax có: Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 81 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA Dạng ngắn mạch BI1 BI2 BI3 N N(3)3 4,982 4,982 Dòng điện so lệch tính: * * I kcb = I SL  0, 26.I Nngmax = 0,264,982 = 1,295 kA Dòng điện hãm: * I H = I BI1 + I BI2 + I BI3 = 4,982 + + 4,982  9,964 * * Vậy N3 rơle nhận giá trị (I SL ; I H ) = (1,295; 9,964) Xác định độ an toàn hãm: Căn vào đặc tính làm việc rơle mà ta chỉnh định, cần xét xem toạ độ điểm cố N3 mà rơle nhận đựơc nằm vùng hãm hay vùng tác động Từ đường đặc tính tác động tìm đỉêm N3 điểm làm việc rơle xảy cố vùng N3, điểm làm việc thuộc vùng hãm dẫn đến rơle không tác động điều chứng tỏ đảm bảo u cầu Độ an tồn hãm tính theo công thức: Khãm = I H* I Htt Ta tính IH*= 9,964 Giao điểm đường thẳng ISL* = 1,295 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b I SL I 1, 295  tg1  I Htt  SL  = 5,181 I Htt tg1 0, 25 Hệ số an toàn hãm: K at  Ih 9,964   1,923 I Htt 5,181 I*H ISL IHtt kat 9,964 1,295 5,181 1,923 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 82 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA Hình 5.2: Kiểm tra độ an toàn hãm với cố ngắn mạch vùng  Kiểm tra độ an toàn cố ngắn mạch vùng bảo vệ Để kiểm tra độ nhạy có cố vùng bảo vệ, ta xét dòng điện ngắn mạch nhỏ (Imin) xảy ngắn mạch vùng bảo vệ điểm ngắn mạch N1'; N2'; N3' Để tránh tác động nhầm cố ngắn mạch chạm đất vùng bảo vệ MBA, dòng điện đưa vào rơle gồm có hai thành phần, tính theo cơng thức chung là: Isolệch = ISL= Icao - Itrung - Ihạ= Iqua BI1 - Iqua BI2 - Iqua BI3 Ihãm = IH= |Icao| + |Itrung| + |Ihạ| = |Iqua BI 1| + |Iqua BI 2| + |Iqua BI 3| Nhưng ngắn mạch vùng dịng điện qua BI2 BI3 đổi chiều nên công thức trở thành: Isolệch = ISL= Icao - Itrung - Ihạ= IBI1 + IBI2 + IBI3 So sánh với dòng điện hãm Ihãm = IH= |Icao| + |Itrung| + |Ihạ|= |IBI 1| + |IBI 2| + |IBI 3| Như kết luận: cố vùng độ lớn dịng điện so lệch độ lớn dòng điện hãm ISL = IH Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 83 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA Phía 110 kV điểm N1’ Tại điểm cố N1’ tìm dịng điện ngắn mạch nhỏ với chế độ Smin loại trừ dòng điện thứ tự khơng Dựa vào bảng tính tốn dịng ngắn mạch chương ứng với chế độ Smin ta có dịng ngắn mạch nhỏ N N(1)1' Dạng ngắn mạch BI1 BI2 BI3 N N(1)' 14,333 0 Dòng điện so lệch dòng điện hãm tính sau: * * * I kcb = I SL  I H = I BI1 + I BI2 + I BI3 = 14,286 + + = 14,333 Tổng kết: Tại N1’ rơle nhận giá trị (I*SL; I*H) = (14,333; 14,333) Căn vào đặc tính làm việc rơle mà ta chỉnh định, cần xét xem toạ độ điểm cố N1’ mà rơle nhận nằm vùng hãm hay vùng tác động Nếu điểm làm việc N1' thuộc vùng tác động dẫn đến rơle tác động tức thời, đảm bảo yêu cầu bảo vệ * I SL Hệ số độ nhạy xác định theo cơng thức: K n  I SLtt Trong đó: ISL(min): Dòng điện so lệch cực tiểu ngắn mạch vùng bảo vệ ISLtt : Dịng điện so lệch tính tốn Trên đường đặc tính cố tìm IH* =ISL(*) = 14,286, giao điểm đường IH* với đường đặc tính tác động ISL(*) nằm đoạn c Với tg1 = 0,5 tìm được: I SLtt * *  tg1  I SLtt  I H tg1  14,333.0,5 = 7,166 I Htt Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 84 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA * I SL 14,333   2, 000 - Hệ số an toàn hãm: K n  I SLtt 7,166 I*H ISL ISLtt kat 14,333 14,333 7,166 2,000 Phía 22 kV điểm N2’ Dòng điện ngắn mạch nhỏ điểm N2’ ứng với dạng ngắn mạch N(1,1) Dạng ngắn mạch BI1 BI2 BI3 N N(2)' 5,733 0 Dòng điện so lệch dịng điện hãm tính sau: * * * I kcb = I SL  I H = I BI1 + I BI2 + I BI3 = 5, 733 + +  5, 733 Tại N2’ rơle nhận giá trị (I*SL; I*H) = (5,733; 5,733) Căn vào đặc tính làm việc rơle mà ta chỉnh định, cần xét xem toạ độ điểm cố N2’ mà rơle nhận nằm vùng hãm hay vùng tác động Nếu điểm làm việc N2' thuộc vùng tác động dẫn đến rơle tác động tức thời → đảm bảo yêu cầu bảo vệ * I SL Hệ số độ nhạy xác định theo công thức: K n  I SLtt Trong đó: ISL(min): Dịng điện so lệch cực tiểu ngắn mạch vùng bảo vệ ISLtt : Dịng điện so lệch tính tốn Trên đường đặc tính cố tìm IH* =ISL(*) = 5,551, giao điểm đường IH* với đường đặc tính tác động ISL(*) nằm đoạn c Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 85 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA I SLtt * *  tg1  I SLtt  I H tg1  5, 733.0,5 = 2,866 I Htt * I SL 5, 733   2, 00 - Hệ số an toàn hãm: K n  I SLtt 2,866 I*H ISL ISLtt kat 5,733 5,733 2,866 2,000 Phía 10,5 kV điểm N3’ Ngắn mạch hai pha N N( 2)3' Dạng ngắn mạch BI1 BI2 BI3 N N(2)' 4,012 4,012 Dòng điện so lệch dòng điện hãm tính sau: * * * I kcb = I SL  I H = I BI1 + I BI2 + I BI3 = 4, 012 + + 4, 012  8, 024 Tổng kết: Tại N N( 2)3' rơle nhận giá trị (I*SL; I*H) = (8,024: 8,024) Căn vào đặc tính làm việc rơle mà ta chỉnh định, cần xét xem toạ độ điểm cố N3’ mà rơle nhận nằm vùng hãm hay vùng tác động Điểm làm việc N3' thuộc vùng tác động dẫn đến rơle tác động tức thời → đảm bảo yêu cầu bảo vệ * I SL Hệ số độ nhạy xác định theo công thức: K n  I SLtt Trong đó: ISL(min): Dịng điện so lệch cực tiểu ngắn mạch vùng bảo vệ ISLtt : Dịng điện so lệch tính tốn Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 86 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA Trên đường đặc tính cố tìm IH* =ISL(*) = 8,024 , giao điểm đường IH* với đường đặc tính tác động ISL(*) nằm đoạn c I SLtt * *  tg1  I SLtt  I H tg1  8, 024.0,5 = 4,012 I Htt * I SL 8, 024   2, 000 - Hệ số an toàn hãm: K n  I SLtt 4, 012 IH ISL ISLtt kat 8,024 8,024 4,012 2,000 Hình 5.3: Kiểm tra độ an toàn tác động với cố vùng 5.4.3 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch TTK (87N/I0) Hệ số độ nhạy chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế xác định sau: K n 87 N  3I N I kd 87 N * Trong đó: Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 87 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA I0Nmin : Dòng điện TTK điểm ngắn mạch N1’ 110kV Ikđ87N : Dòng khởi động chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế Bảo vệ chống chạm đất hạn chế 110 kV Ta có dịng khởi động bảo vệ chống chạm đất hạn chế quy hệ có tên (phía thứ cấp BI 110 kV) sau: IkđREF = (0,2 0,3).IdđBI Suy ra: Ikđ87N(110) = 0,2 720 = 144 A = 0,144 kA * Trong hệ đơn vị tương đối: I kd  I kd 87 N I dmBA(110)  0,144  0, 456 (1) 0,316 Khi có ngắn mạch vùng bảo vệ điểm N’1, theo kết tính tốn ngắn mạch chương 2, chế độ SNmin dịng ngắn mạch thứ tự không nhỏ qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch hai pha N(1) phía N’1 (1) I 0min(  5,151 N' ) Độ nhạy bảo vệ : K n87 N  3I N  5,151   33,888 I kd* 0, 456 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế 22 kV Ta có dịng khởi động bảo vệ chống chạm đất hạn chế quy hệ có tên (phía thứ cấp BI 22kV) sau: IkđREF = (0,2 0,3).IdđBI Suy ra: Ikđ87N(22) = 0,2 3000 = 600 A = 0,6 kA Trong hệ đơn vị tương đối: I kd  I kd 87 N 0,   0,388 (1) I ddBA(22) 1,548 Khi có ngắn mạch vùng bảo vệ điểm N’2, theo kết tính tốn ngắn mạch chương 2, chế độ Smin dịng ngắn mạch thứ tự không nhỏ qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch pha chạm đất N(1) phía N2’: (1) I 0min(  0,788 N' ) Độ nhạy bảo vệ : K n87 N  3I N  0, 788   6, 091 I kd* 0,388 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 88 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.TS Lã Văn Út – Ngắn mạch hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2007 GS.VS Trần Đình Long – Bảo vệ hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2008 Bộ môn Hệ thống điện trường ĐH Bách khoa Hà Nội – Hướng dẫn thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp, 2014 Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59 MSSV: 20143171 Trang 89 ... án 3: “ Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ role cho máy biến áp 115/23/11kV ” Trong trạm biến áp thiết bị quan trọng đắt tiền máy biến áp Chính việc bảo vệ cho hệ thống role tốt điều tối cần thiết. .. Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA ứng dụng toàn giới Thiết bị nối qua cáp điện cáp quang đến hệ thống bảo vệ điều khiển trạm SINAULT LAS SICAM qua giao diện này.Cổng kết... 20143171 Trang 38 Đồ án III Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA loại trừ dòng ngắn mạch đến chỗ cố Hệ thống bảo vệ có tên gọi bảo vệ chống máy cắt hỏng Khi xảy cố, bảo vệ phần tử bị hư