Đồ án tốt nghiệp dao thuy trang

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………… GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ CÁC THƠNG SỐ CHÍNH I.ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ : 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 2.4 CÁC SƠ ĐỒ (PHƯƠNG ÁN) TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2.4.1 Sơ đồ 1: SNmax, máy biến áp làm việc 10 2.4.2 Sơ đồ 2: SNmax, máy biến áp làm việc song song 18 2.4.3 Sơ đồ 3: SNmin, máy biến áp làm việc 27 2.4.4 Sơ đồ 4: SNmin; máy biến áp làm việc song song 36 2.4.5 Các bảng tổng kết tính tốn ngắn mạch 46 CHƯƠNG 49 LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 49 3.1 CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHƠNG BÌNH THƯỜNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 49 3.2 CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP 50 3.2.1 Những yêu cầu thiết bị bảo vệ hệ thống điện 50 3.2.2 Bảo vệ máy biến áp B1 B2 51 3.2.3.Bảo vệ dự phòng 54 GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 57 CHƯƠNG 58 GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 58 4.1 HỢP BỘ BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613 58 4.1.1.Giới thiệu tổng quan rơle 7UT613 58  Bảo vệ so lệch cho máy phát điện, động điện, đƣờng dây ngắn góp cỡ nhỏ 59 4.1.2.Nguyên lý hoạt động chung rơle UT613 60 4.1.3 Một số thông số kỹ thuật rơle 7UT613 63 4.1.4.Cách chỉnh định cài đặt thông số cho rơle 7UT613 64 4.1.5.Chức bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT613 65 4.1.6.Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) 7UT613 69 4.1.7.Chức bảo vệ dòng rơle 7UT613 72 4.1.8.Chức bảo vệ chống tải 72 4.2 HỢP BỘ BẢO VỆ QUÁ DÕNG 7SJ621 73 4.2.1.Giới thiệu tổng quan rơle 7SJ621 73 4.2.2.Nguyên lí hoạt động chung rơle 7SJ621 74 4.2.3 Các chức bảo vệ rơle 7SJ621 76 4.2.4 Một số thông số kĩ thuật rơle 7SJ621 79 CHƯƠNG 81 CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE 81 5.1.TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA BẢO VỆ 81 5.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính tốn bảo vệ rơle 81 5.1.2 Tính tốn thơng số bảo vệ 81 5.2 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 85 5.1.1.Kiểm tra hệ số an toàn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ (N2,N3) 85 5.1.2.Kiểm tra hệ số độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ (N'1,N'2,N'3) 87 5.3.Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không 90 5.4,Bảo vệ q dòng có thời gian 91 5.5 Bảo vệ dòng thứ tự khơng có thời gian 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV LỜI NÓI ĐẦU Điện nguồn lượng vô quan trọng sống người Nó sử dụng hầu hết lĩnh vực kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ Những hư hỏng chế độ khơng bình thường hệ thống điện gây hậu tai hại kinh tế xã hội Chính nên việc hiểu biết hư hỏng tượng khơng bình thường xảy hệ thống điện với phương pháp thiết bị bảo vệ nhằm phát nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống, cảnh báo xử lý khắc phục chế độ khơng bình thường mảng kiến thức quan trọng kỹ sư ngành hệ thống điện Vì lý đó, em chọn đề tài tốt nghiệp :“Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV ” Đồ án gồm chương: Chương : Giới thiệu đối tượng bảo vệ, thơng số Chương : Tính tốn ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle Chương : Lựa chọn phương thức bảo vệ Chương : Giới thiệu tính thơng số loại rơle sử dụng Chương : Tính tốn thơng số rơle, kiểm tra làm việc bảo vệ Trong thời gian qua, nhờ hướng dẫn tận tình thầy giáo T.s Vũ Thị Thu Nga, em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, với khả trình độ hạn chế nên đồ án chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy cô giáo Sinh viên Đào Thùy Trang GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ CÁC THƠNG SỐ CHÍNH I.ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ : Trạm biến áp đƣợc bảo vệ gồm hai máy biến áp ba dây quấn B1 B2 đƣợc mắc song song với Hai máy biến áp đƣợc cung cấp từ hai nguồn HTĐ1 HTĐ2 Hệ thống điện HTĐ1 cung cấp đến góp 110kV trạm biến áp qua đƣờng dây D1, hệ thống điện HTĐ2 cung cấp đến góp 110kV trạm biến áp qua đƣờng dây D2 Phía trung hạ áp trạm có điện áp 35kV 22kV để đƣa 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 nguyên 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: Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: S1Nmax = 2250 MVA Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S1Nmin = 0,7S1Nmax Điện kháng thứ tự không: X0H1 = 1,2X1H1 2) Hệ thống điện HTĐ2: Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: S2Nmax = 1700 MVA GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: S2Nmin = 0,75S2Nmax Điện kháng thứ tự không: X0H2 = 1,35X1H2 1.2.2 Đường dây D1, D2: 1) Đường dây D1: Chiều dài đƣờng dây: L1 = 40 km Điện kháng kilômét đƣờng dây: X11 = 0,409 Ω/km Điện kháng thứ tự không: X0L1 = 2X1L1 2) Đường dây D2: Chiều dài đƣờng dây: L2 = 45 km Điện kháng kilômét đƣờng dây: X12 = 0,401 Ω/km Điện kháng thứ tự không: X0L2 = 2X1L2 1.2.3 Máy biến áp Công 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 UCN - T = 10,5 UCN - H = 17 UTN - H = Tổ đấu dây YN – d11 – yn12 Giới hạn điều chỉnh điện áp:  Uđc =  15% 1.3 CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÕNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 1.3.1 Máy cắt điện: - Điện áp định mức (UđmMC): Điện áp định mức máy cắt đƣợc chọn phải lớn điện áp lƣới điện: UđmMC  Uđmlƣới - Dòng điện định mức (IđmMC): Dòng điện định mức máy cắt đƣợc chọn phải lớn dòng điện làm việc cƣỡng 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 không cần kiểm tra điều kiện này: I2nhđm.tnhđm  BN (BN: xung lƣợng nhiệt dòng ngắn mạch) GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV Dựa vào cấp điện áp dòng điện làm việc cƣỡng lớn mạch kết hợp với giá trị dòng điện ngắn mạch tính đƣợc chƣơng II ta chọn máy cắt mạch cho cấp điện áp nhƣ bảng 1.1 Ilvcb =kqtsc.IđmB = kqtsc SñmB 3.U ñmB = 1,4 Ilvcb =1,4 I”N = IBI1maxIcb1 = 5,329 0,477 = 2,542 kA 31,5 3.121 = 0,210kA = 210A ( trang 46 ) Ixk = 1,8.I”N = 1,8 2,542= 6,471 kA Chọn máy cắt có thông số: + Điện áp định mức: UđmMC  110kV + Dòng điện định mức: IđmMC  Ilvcb = 210A + Dòng cắt định mức: ICđm  5,329 kA + Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC  13,566 kA 2) Phía điện áp 35kV: Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc SñmB 3.U ñmB = 1,4 I”N = IBI2maxIcb2=3,489 1,5= 5,234 kA 31,5 3.38,5 = 0,661kA = 661A (trang 48 ) Ixk = 1,8.I”N = 1,8 5,234 = 13,324 kA Chọn máy cắt có thơng số: + Điện áp định mức: UđmMC  35kV + Dòng điện định mức: IđmMC  Ilvcb = 661 A + Dòng cắt định mức: ICđm  5,324 kA + Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC  13,324 kA 3) Phía điện áp 22kV: Ilvcb = kqtsc.IđmB = kqtsc SñmB 3.U ñmB = 1,4 31,5 3.24 I”N = IBI3maxIcb3 = 4,966 2,406 = 11,948 kA = 1,061kA = 1061A (trang 46 ) Ixk = 1,8.I”N = 1,8 11,948 = 30,415 kA Chọn máy cắt có thơng số: + Điện áp định mức: UđmMC  22kV + Dòng điện định mức: IđmMC  Ilvcb = 1061A + Dòng cắt định mức: ICđm  11,948 kA + Điều kiện ổn định lực động điện: iđđmMC  30,415 kA GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Điện áp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV Bảng 1.1: thông số máy cắt cấp điện áp 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 22kV 8DB10 24 2500 31,5 80 Ghi MC SF6 Siemens MC SF6 Siemens MC SF6 Siemens 1.3.2 Máy biến dòng điện: - Điện áp định mức (UđmBI): Điện áp định mức máy biến dòng đƣợc chọn phải lớn điện áp định mức lƣới điện: UđmBI  Uđmlƣới - Dòng điện định mức (IđmBI): Dòng điện định mức máy biến dòng đƣợc chọn phải lớn dòng điện làm việc cƣỡng qua BI: I1đmBI  Ilvcb - Phụ tải định mức (Z2đmBI): Phụ tải thứ cấp định mức máy biến dòng phải lớn hay tổng trở thứ cấp BI: Z2đmBI  Z2 -Điều kiện ổn định lực động điện: dòng điện ổn định lực động điện máy biến kđđmI1đm  ixk dòng phải lớn dòng ngắn mạch xung kích qua nó: - Điều kiện ổn định nhiệt: Dòng ổn định nhiệt máy biến dòng phải thỏa mãn điều kiện: (I1đmknh)2  BN (BN: xung lƣợng nhiệt dòng ngắn mạch) Dựa vào cấp điện áp dòng điện làm việc cƣỡng lớn mạch đƣợc xác định phần trên, kết hợp với giá trị dòng điện ngắn mạch tính đƣợc chƣơng II ta chọn máy biến dòng mạch cho cấp điện áp nhƣ bảng 1.2 Bảng 1.2 Thơng số máy biến dòng điện cấp điện áp Thơng số Phía 110kV Phía 35kV Phía 22kV Kiểu IBM 123 ASS 36-01 IWR20W1 UđmBI, kV 123 38,5 24 Tỷ số biến 300-600/1/1/1/1 1000-2000/1/1/1 1000-2000/1/1/1 Số cuộn thứ cấp 3 Công suất, VA 30/30/30/30 15/15/15 20/20/20 Cấp xác 0,5/5P20/5P20/5P20 0,5/5P20/5P20 0,5/5P20/5P20 Nhà chế tạo ABB WANLER-UND ABB GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV 1.3.3 Máy biến điện áp: - Điện áp định mức (UđmBU): Điện áp định mức máy biến điện áp đƣợc chọn phải lớn điện áp lƣới điện: UđmBU  Uđmlƣới - Cấp xác: Phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo - Công suất định mức (S2đmBU): Công suất định mức máy biến điện áp phải lớn hay tổng công suất mạch thứ cấp BU: S2đmBU  S2 Dựa vào điều kiện trên, ta chọn máy biến điện áp mạch cho cấp điện áp nhƣ bảng 1.3 Bảng 1.3 Thông số máy biến điện áp cấp điện áp Thơng số Phía 110kV Phía 35kV Phía 22kV Kiểu CPA 123 VEN 36-14 EPR20F UđmBU, kV 123 36 24 Tỷ số biến Số cuộn thứ cấp Công suất, VA Cấp xác Nhà chế tạo 110000: /110: /110 35000: /110: /110:3 22000: /110: /110 2 200/100 100/100 50/50 0,5/3P 0,5/6P 0,5/3P ABB GERMANY WATTSUD GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV CHƯƠNG CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE 5.1.TÍNH TỐN CÁC THÔNG 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 Thông số Công suất danh định ( MVA ) Điện áp danh định ( kV ) Dòng điện danh định ( A ) Tổ đấu dây Giới hạn thay đổi đầu phân áp ( %) Tỷ số biến đổi máy biến dòng ( nI = IS/IT ) III 31,5 121 477 YN 15 31,5 38,5 1500 d11 31,5 24 2406 yn12 400/1 1000/1 1500/1 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 GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 81 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch có hãm gồm đoạn ( a, b, c, d ) nhƣ hình 5.1 với thơng số đƣợc tính tốn nhƣ sau: Đoạn đặc tính (a): Với dòng so lệch ngƣỡng thấp ISL> đƣợc xác định theo dòng khơng cân chế độ làm việc bình thƣờng Thƣờng chọn :ISL>=kat.Ikcb Kat:Hệ số an tồn Chon kat=1,2÷1,3 Ikcb:Dòng khơng cân chế độ làm việc bình thƣờng ,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 dƣới tải Trong chế độ làm việc bình thƣờng : Ikcb(fi)=kđn.kkck.fi.IdđB Ikcb(Uđc)=Uđc.IdđB kđn:Hệ số đồng BI ,lấy kđn=1 kkck:Hệ số kể đến ảnh hƣởng thành phần không 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=15 % Ikcb=(1.1.0,1+0,15)IdđB=0,2IdđB Ikcb*=0,25 ISL>=(1,2÷1,3).0,25 ≈ 0,3 Đoạn đặc tính (b) :Đƣợc xác định đƣờng 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): Đƣợc xác định đƣờng 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 ngƣỡng cao ISL>> đƣợc xác định nhƣ sau: I SL   U N GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang % 82 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV  Với UNmin% = U I SL   NI  II %;U NI  III  %   10,5;17   10,5%  9,524 10,5% Ta tính đƣợc ngƣỡng thay đổi hệ số hãm: I 0,3  SL    1, H tg 0, 25 I tg  2,5.0,5  I  HCS H tg  tg 0,5  0, 25 I 9,524 I  SL   I   2,5  21,548 H3 HCS tg 0,5 I 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 trƣờng hợp xảy ngắn mạch ,đƣợc giới hạn đƣờng kéo dài đoạn đặc tính b bắt đầu trị số dòng điện IADD ON STAB=7 Tỷ lệ thành phần bậc hai đạt đến ngƣỡng 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 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 ,thƣờng chọn k0=0,2÷0,3,lấy k0=0,3 IdđBI:Dòng danh định BI phía 110kV,IdđBI=400A Ikđ87N=0,3.400=120 A 3)Bảo vệ dòng cắt nhanh (I>>/50)(phía 110 kV) Dòng khởi động bảo vệ 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}=5,7971: Dòng ngắn mạch ngồi lớn qua bảo vệ trƣờng hợp ngắn mạch ba pha 35kV chế độ S Nmax, máy biến áp làm việc GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 83 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV Ikđ50=1,2.5,7971=6,9565 kA 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 ,thƣờng chọn k=1,5÷1,6,lấy k=1,5 IdđB: Dòng danh định máy biến áp +Phía 110kV Ikđ51(110)=1,5.477=715,5 A +Phía 35 kV Ikđ51(35)=1,5.1500=2250 A +Phía 22 kV Ikđ51(22)=1,5.2406=3609 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 +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 dòng thứ tự khơng có thời gian : I0kđ51N=k0IdđBI k0: Hệ số chỉnh định ,thƣờng 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 GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 84 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV 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 5.2 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 5.1.1.Kiểm tra hệ số an toàn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ (N2,N3) 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 N2,N3 (vì nguồn cung cấp từ phía nên không cần xét N1) a)Khi ngắn mạch điểm N2 Dòng ngắn mạch ngồi lớn qua bảo vệ trƣờng hợp ngắn mạch ba pha 35kV chế độ SNmax,một máy biến áp làm việc (Bảng 2.3 ,Trang 46 ) ISL=0,2.INngmax=0,2.IN2max=0,2.3,489=0,698 IH=2INngmax=2IN2max=2.2,489=6,978 Giao điểm đƣờng thẳng ISL=0,698 với đƣờng đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.2) tg1  I I 0, 698 SL  I  SL   2, 792 Hng tg1 0, 25 I Hng Hệ số an toàn hãm: k atH  I H  6,978  2,5 I 2, 792 Hng b)Khi ngắn mạch điểm N3 Dòng ngắn mạch ngồi lớn qua bảo vệ trƣờng hợp ngắn mạch ba pha 22kV chế độ SNmax,một máy biến áp làm việc (Bảng 2.2 ,Trang 45 ) ISL=0,2.INngmax=0,2.IN3max=0,2.4,966=0,993 IH=2INngmax=2IN3max=2.4,966= 9,932 Giao điểm đƣờng thẳng ISL=0,413 với đƣờng đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.2) GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 85 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp tg1  Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV I I 0,993 SL  I  SL   3,972 Hng tg1 0, 25 I Hng Hệ số an toàn hãm: k atH  I H  9,932  2,5 I 3,972 Hng I*SL Đặc tính cố 10 Miền tác động Miền hãm MiỊn h·m bỉ sung N3 (9,932 ; 0,993) N2 (6,978 ; 0,698) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 I*H Hình 5.2 Đặc tính an tồn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ Bảng 5.2.Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm bảo vệ Điểm ngắn mạch N2 N3 0,698y 6,978x 2,792 2,5 0,993 9,932 3,792 2,5 Thông số ISL IH IHng katH GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 86 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV 5.1.2.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 đƣợc cấp điện từ phía 110kV,do ISL trƣờng hợp dòng qua cuộn dây phía 110kV Dòng hãm trƣờng 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 công 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 đƣợc 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 đƣợc xác định theo công 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 không ) ISLng:Trị số ngƣỡng dòng so lệch ứng với INmin(-0) a)Khi ngắn mạch điểm N'1 Từ kết tính ngắn mạch chƣơng ,dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'1 (SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): (Trang 28 ) IBI1=1,803 kA Dạng ngắn mạch N(1,1): (Trang 29 )   IBI1(-0)=    j  3 3  3, 012     j  (1,35) 0, 477  1,845 kA    Dạng ngắn mạch N(1): (Trang 30 ) IBI(-0)=2.1,553.0,477=1,482 kA Từ kết ta đƣợc :ISL=INmin(-0)=1,482 kA Giao điểm đƣờng thẳng ISL=1,482 với đƣờng đặc tính tác động nằm đoạn c (hình 5.3) tg  I SLng I  tg ( I  2,5)  0,5(1, 482  2,5)  0,509 SLng SL I  2,5 SL GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 87 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV Hệ số độ nhạy :-0,831 -3,777 I kn= N min(0) 1, 482   2,912 I 0,509 SLng b)Khi ngắn mạch điểm N'2 Từ kết tính ngắn mạch chƣơng ,dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'2 (SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): (Trang 31 ) IBI1 = 0,726 kA Từ kết ta đƣợc :ISL=INmin(-0)= 0,726 kA Giao điểm đƣờng thẳng ISL= 0,726 với đƣờng đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.3) tg1  I SLng I  tg1.I  0, 25.0, 726  0,182 SLng SL I SL Hệ số độ nhạy : I kn= N min(0) 0, 726  4 I 0,182 SLng c)Khi ngắn mạch điểm N'3 Từ kết tính ngắn mạch chƣơng ,dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'3 (SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): (Trang 33 ) IBI1= 0,504 kA Dạng ngắn mạch N(1,1): (Trang 33 )   IBI1(-0)=    j  3 3  1, 081     j  (0, 222) 0, 477  0,576 kA  2   Dạng ngắn mạch N(1): (Trang 34 ) IBI1(-0)=2.0,577.0,477=0,55 kA Từ kết ta đƣợc :ISL=INmin(-0)=0,504 kA Giao điểm đƣờng thẳng ISL=0,504 với đƣờng đặc tính tác động nằm đoạn b(hình 5.3) tg1  I SLng I  tg1.I  0, 25.0,504  0,126 SLng SL I SL GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 88 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV Hệ số độ nhạy : I kn= N min(0) 0,504  4 I 0,126 SLng I*SL Đặc tính cố 10 Miền tác động Miền hãm MiỊn h·m bỉ sung N'1 (1,482 ; 1,482) N'2 (0,726 ; 0,726) N'3 (0,504 ; 0,504) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 H Hinh5.3.Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ Bảng 5.3 Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ Điểm ngắn mạch N'1 N'2 N'3 1,482 1,482 0,509 2,912 0,726 0,726 0,182 0,504 0,504 0,126 Thông số ISL IH ISLng kn GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 89 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV 5.3.Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không Hệ số độ nhạy bảo vệ đƣợc xác định nhƣ sau: 3I kn87N= I N 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 chƣơng ,dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N'1, trƣờng hợp SNmin,1 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): (Trang 29 ) I0Nmin= I  =1,662 (1,1) Dạng ngắn mạch N(1): (Trang 30) I0Nmin= I  =1,553 (1) Từ kết ta đƣợc I0N'1min=min{1,662;1,553}=1,553 b)Khi ngắn mạch điểm N'3 Từ kết tính ngắn mạch chƣơng 2,dòng ngắn mạch thứ tự khơng cực tiểu ngắn mạch N'3 trƣờng hợp SNmin,1 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): (Trang 33 ) I0Nmin= I  =0,859 (1,1) Dạng ngắn mạch N(1): (Trang 34) I0Nmin= I  =0,577 (1) Từ kết ta đƣợc I0N'3min= min{0,859;0,577}=0,577 Từ kết tính ngắn mạch điểm N'1,N'3 ta đƣợc: I0Nmin=min{1,553;0,577}=0,577 Theo mục phần 5.1.2 ta có Ikđ87N=120 A =0,12 kA Trong hệ đơn vị tƣơng đối bản: I 0,12  0, 252 Ikđ87N*= kd 87 N  I cb1 0, 477 Hệ số độ nhạy : 3I kn87N= N  3.0,577  6,869 I 0, 252 kd 87 N * GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 90 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV 5.4,Bảo vệ q dòng có thời gian Hệ số độ nhạy bảo vệ đƣợc xác định nhƣ 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 Hệ số độ nhạy bảo vệ đƣợc xác định nhƣ 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 chƣơng ,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)=0,464 (Trang 41 ) Hệ số độ nhạy bảo vệ đƣợc xác định nhƣ sau: I N min(cuoivung ) 0, 464.103   0, 648 kn51(110)= I 715,5 kd 51(110) Vậy độ nhạy khơng đạt u cầu, phía 110kV cần phải đặt bảo vệ dòng thứ tự nghịch Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự nghịch đƣợc chọn: 110 110 I kđ 46  0,3.I dđ B  0,3.477  143,1A Độ nhạy bảo vệ: k n 46  I , I dòng ngắn mạch thứ tự nghịch I kđ 46 nhỏ qua bảo vệ, I 2min  0, 464 kA = 464 A(chƣơng 2, trang 41) Độ nhạy bảo vệ: kn 46  I 2min 464   3, 242 I kđ 46 143,1 Nhƣ độ nhạy bảo vệ đạt yêu cầu b)Phía 35 kV GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 91 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV INmin(cuối vùng)=min {IN2min} Từ kết tính ngắn mạch chƣơng ,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)=1,88 (Trang 40 ) Hệ số độ nhạy bảo vệ đƣợc xác định nhƣ sau: I kn51(35)= N min(cuoivung ) 1,88.103   0,835 I 2250 kd 51(35) Vậy độ nhạy không đạt u cầu, phía 35kV cần phải đặt bảo vệ dòng thứ tự nghịch Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự nghịch đƣợc chọn: 110 110 I kđ 46  0,3.I dđ B  0,3.1500  450 A Độ nhạy bảo vệ: k n 46  I , I dòng ngắn mạch thứ tự nghịch I kđ 46 nhỏ qua bảo vệ, I 2min  1,88 kA = 1880A(chƣơng 2, trang 40) Độ nhạy bảo vệ: kn 46  I 2min 1880   4,178 I kđ 46 450 Nhƣ độ nhạy bảo vệ đạt yêu cầu c)Phía 22 kV INmin(cuối vùng)=min {IN3min} Từ kết tính ngắn mạch chƣơng 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)=2,341 (Trang 41 ) Hệ số độ nhạy bảo vệ đƣợc xác định nhƣ sau: I kn51(22)= N min(cuoivung ) 2,341.103   0, 648 I 3608 kd 51(22) Vậy độ nhạy không đạt u cầu, phía 22kV cần phải đặt bảo vệ dòng thứ tự nghịch Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự nghịch đƣợc chọn: 22 I kđ2246  0,3.I dđ B  0,3.2406  721,8 A Độ nhạy bảo vệ: k n 46  I , I dòng ngắn mạch thứ tự nghịch I kđ 46 nhỏ qua bảo vệ, I 2min  2,341kA = 2,341 A(chƣơng 2, trang 41) GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 92 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV Độ nhạy bảo vệ: kn 46  I 2min 2341   3, 243 I kđ 46 721,8 Nhƣ độ nhạy bảo vệ đạt yêu cầu 5.5 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 a)Phía 110 kV I0min=minBI1{ I0N'1min} Từ kết tính ngắn mạch chƣơng ,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 =0,709 Trong hệ đơn vị có tên : I0Nmin=0,709.0,477=0,338 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ đƣợc xác định nhƣ sau: 3I kn51N(110)= I N  kd 51N (110) 3.0,338.103  8, 45 120 b) Phía 22 kV I0min=minBI3{ I 0N3(BI3) ;I 0N3(BI3) } (1,1) (1) Từ kết tính ngắn mạch chƣơng ,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 4,121 (1,1) (1,1) : I  0N3(BI3) N 4,165 (1) (1) : I  0N3(BI3) I0min= min{ 4, 0394 2, 7847 ; } =2,061 2 Hệ số độ nhạy bảo vệ đƣợc xác định nhƣ sau: 3.2, 061.103 N   13, 74 kn51N(22)= I 450 kd 51N (22) 3I Độ nhạy bảo vệ đạt yêu cầu GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 93 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV 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 dòng 7SJ621,rơ le bảo vệ so lệch 7UT613 Trung tâm thí nghiệm GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang 94 SV:Đào Thùy Đồ án tốt nghiệp GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga Trang Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV 95 SV:Đào Thùy ... tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy cô giáo Sinh viên Đào Thùy Trang GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV CHƯƠNG... biến áp B1 B2 51 3.2.3.Bảo vệ dự phòng 54 GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ ... khơng có thời gian 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 GVHD:TS.Vũ Thị Thu Nga SV:Đào Thùy Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vê rơ le cho trạm biến áp 110kV LỜI NÓI ĐẦU Điện nguồn lượng