Đồ án tốt nghiệp kim van truong

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV LỜI NÓI ĐẦU Trạm biến áp mắt xích quan trọng hệ thống điện, đầu mối liên kết hệ thống điện với nhau, liên kết đường dây truyền tải đường dây phân phối điện tới phụ tải Các thiết bị lắp đặt trạm biến áp đắt tiền, so với đường dây tải điện xác suất xảy cố trạm biến áp thấp hơn, nhiên cố trạm gây nên hậu nghiêm trọng không loại trừ cách nhanh chóng xác Ngồi loại cố thường xảy hệ thống điện tải, ngắn mạch, đứt dây, trạm biến áp có dạng cố khác xảy với máy biến áp như: Rò dầu, bão hòa mạch từ… Nguyên nhân gây hư hỏng, cố phần tử trạm, hệ thống điện đa dạng, thiên tai, bão lụt, hao mòn cách điện, tai nạn ngẫu nhiên, thao tác nhầm… Sự cố thường xảy bất ngờ lúc yêu cầu hệ thống bảo vệ phải làm việc xác, loại trừ phần tử cố nhanh tốt Để nghiên cứu, thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho phần tử hệ thống điện cần phải có hiểu biết hư hỏng, tượng khơng bình thường xảy hệ thống điện, phương pháp thiết bị bảo vệ Nội dung đồ án tốt nghiệp em là: Tính tốn bảo vệ Rơle cho trạm biến áp 110kV, gồm tám chương sau: Chương I: Giới thiệu chung Chương II: Tính tốn ngắn mạch Chương III: Lựa chọn BU,BI máy cắt điện Chương IV: Lựa chọn phương thức bảo vệ Chương V : Giới thiệu tính làm việc RơLe Chương VI : Chình định kiểm tra làm việc bảo vệ Ngồi có vẽ thuyết minh tính tốn lựa chọn đồ án Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2015 Sinh viên Kim Văn Trường GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô giáo môn hệ thống điện trường Đại học Điện Lực, đặc biệt hướng dẫn tận tình giáo T.S Vũ Thị Thu Nga giúp đỡ em hoàn thành đồ án Do thời gian làm khơng nhiều, kiến thức hạn chế nên làm em tránh khỏi thiếu sót Vậy em kính mong nhận bảo thầy cô để làm em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày tháng 01 năm 2015 Sinh viên Kim Văn Trường GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV NHẬN XÉT (Của giảng viên hƣớng dẫn) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV MỤC LỤC CHƢƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.2 NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA BẢO VỆ RƠ E 1.2.1 Nhiệm vụ bảo vệ Rơle 1.2.2 Những yêu cầu thiết bị bảo vệ Rơle 1.3 MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG BẢO VỆ VÀ CÁC THƠNG SỐ CHÍNH 1.3.1 Mô tả đối tượng bảo vệ 1.3.2 Thơng số trạm 1.3.3 Đường dây D1, D2 1.3.4 Máy biến áp CHƢƠNG II TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 2.1 NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH 2.1.1 Nguyên nhân ngắn mạch 2.1.2 Hậu ngắn mạch 2.2 MỤC ĐÍCH CỦA TÍNH NGẮN MẠCH 2.3 CÁC GIẢ THIẾT VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH NGẮN MẠCH 2.3.1 Những giả thiết để tính tốn ngắn mạch 2.3.2 Trình tự tiến hành tính tốn ngắn mạch 2.4 CHỌN CÁC ĐẠI LƢỢNG CƠ BẢN VÀ THƠNG SỐ CHÍNH CÁC PHẦN TỬ 2.5 SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH 11 2.6 CÁC SƠ ĐỒ (PHƢƠNG ÁN) TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 12 2.6.1 Sơ đồ 1: SNmax; máy biến áp làm việc 12 2.6.2 Sơ đồ 2: SNmax, máy biến áp làm việc song song 24 2.6.3 Sơ đồ 3: SNmin, máy biến áp làm việc 36 2.6.4 Sơ đồ 4: SNmin; máy biến áp làm việc song song 48 CHƢƠNG III CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÕNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 61 3.1 MÁY CẮT ĐIỆN 61 3.2 MÁY BIẾN DÕNG ĐIỆN 62 3.3 MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP 63 CHƢƠNG IV LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ 64 4.1 CÁC DẠNG HƢ HỎNG VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƢỜNG CỦA MÁY BIẾN ÁP 64 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV 4.2 CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP 65 4.2.1 Những yêu cầu thiết bị bảo vệ hệ thống điện 65 4.2.2 Bảo vệ máy biến áp B1 B2 68 4.2.3 Bảo vệ dự phòng 69 CHƢƠNG V GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 73 5.1 HỢP BỘ BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613 73 5.1.1 Giới thiệu tổng quan rơle 7UT613 73 5.1.2 Nguyên lý hoạt động chung rơle UT613 75 5.1.3 Một số thông số kỹ thuật rơle 7UT613 77 5.1.4 Cách chỉnh định cài đặt thông số cho rơle 7UT613 78 5.1.5.Chức bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT613 80 5.1.6 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) 7UT613 84 5.1.7 Chức bảo vệ dòng rơle 7UT613 87 5.1.8 Chức bảo vệ chống tải 87 5.2 HỢP BỘ BẢO VỆ QUÁ DÒNG 7SJ621 88 5.2.1 Giới thiệu tổng quan rơle 7SJ621 88 5.2.2 Nguyên lí hoạt động chung rơle 7SJ621 89 5.2.3 Các chức bảo vệ rơle 7SJ621 91 CHƢƠNG VI CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE 94 6.1.TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA BẢO VỆ 94 6.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơle 94 6.1.2 Tính tốn thơng số bảo vệ 94 6.2 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 99 6.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 99 6.2.2 Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự khơng 105 6.2.3 Bảo vệ q dòng có thời gian 106 6.2.4 Bảo vệ dòng thứ tự khơng có thời gian 108 6.3 KẾT LUẬN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Thí dụ tính chọn lọc bảo vệ rơle Hình 1.2 Vị trí đặt bảo vệ điểm ngắn mạch Hình 2.2 Sơ đồ thay thứ tự thuận 11 Hình 2.3 Sơ đồ thay thứ tự khơng 11 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm sử dụng rơle điện 66 Hình 4.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế máy biến áp ba cuộn dây 68 Hình 4.3 Vị trí đặt rơ le khí máy biến áp 69 Hình 4.4 Bảo vệ cảnh báo chạm đất 72 Hình 5.1 Cấu trúc phần cứng bảo vệ so lệch 7UT613 76 Hình 5.2 Ngun lí bảo vệ so lệch dòng điện rơle 7UT613 80 Hình 5.3 Đặc tính tác động rơle 7UT613 82 Hình 5.4.Nguyên tắc hãm chức bảo vệ so lệch 7UT613 83 Hình 5.5 Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế 7UT613 85 Hình 5.6 Đặc tính tác động bảo vệ chống chạm đất hạn chế 87 Hình 5.7 Cấu trúc phần cứng rơle 7SJ621 90 Hình 5.8 Đặc tính thời gian tác động 7SJ621 92 Hình 6.1 Đặc tính làm việc rơle 7UT613 95 Hình 6.2 Đặc tính an tồn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ 101 Hình 6.3 Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ 104 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV DANH MỤC BẢNG Bảng 2.6.1.a Dòng điện ngắn mạch qua BI, trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmax 22 Bảng 2.6.1.b Dòng điện ngắn mạch qua BI, dạng đơn vị có tên, trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmax 23 Bảng 2.6.2.a Dòng điện ngắn mạch qua BI, trường hợp hai máy biến áp làm việc song song chế độ SNmax 34 Bảng 2.6.2.b Dòng điện ngắn mạch qua BI,dạng đơn vị có tên, trường hợp hai máy biến áp làm việc song song chế độ SNmax: 35 Bảng 2.6.3.a Dòng điện ngắn mạch qua BI, trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmin 46 Bảng 2.6.3.b Dòng điện ngắn mạch qua BI, trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmin 47 Bảng 2.6.4.a Dòng điện ngắn mạch qua BI, trường hợp hai máy biến áp làm việc chế độ SNmin 59 Bảng 2.6.4.b Dòng điện ngắn mạch qua BI,dạng đơn vị có tên, trường hợp hai máy biến áp làm việc chế độ SNmin 60 Bảng 3.1 : Thông số máy cắt chọn 62 Bảng 3.2: Thông số máy biến dòng điện chọn 63 Bảng 3.3:Thông số máy biến điện áp chọn 63 Bảng 4.1: Những loại hư hỏng thường gặp loại bảo vệ cần đặt 65 Bảng 5.1 Cách chỉnh định cài đặt thông số role 7UT613 79 Bảng 6.1.Thông số máy biến áp 110/35/22 kV 94 Bảng 6.2.Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm bảo vệ 101 Bảng 6.3 Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ 105 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV THUẬT NGỮ VIẾT TẮT HTĐ Hệ thống điện MC Máy cắt MBA Máy biến áp DCL Dao cách ly DNĐ Dao nối đất GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV CHƢƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Khi thiết kế vận hành hệ thống điện cần xét đến khả phát sinh hư hỏng tình trạng làm việc khơng bình thường, tìm cách ngăn chặn hư hỏng lan tràn, giữ gìn thiết bị, cắt nhanh phần tử bị hư hỏng khỏi mạng điện, thủ tiêu tình trạng làm việc khơng bình thường nguy hiểm Tất nhiệm vụ đảm bảo thực tốt loại bảo vệ có tên gọi bảo vệ Rơle Rơle phần tử sơ đồ bảo vệ Rơle Nhiệm vụ yêu cầu bảo vệ Rơle xem xét cụ thể mục 1.2 1.2 NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA BẢO VỆ RƠ E 1.2.1 Nhiệm vụ bảo vệ Rơle Khi vận hành hệ thống điện thường xảy hư hỏng tình trạng làm việc khơng bình thường Loại hư hỏng xảy nguy hiểm ngắn mạch, ngắn mạch cách điện bị hỏng, sét đánh Cách điện bị hỏng làm việc lâu ngày, chịu tác động khí gây vỡ, nát, bị tác động nhiệt độ phá hủy mơi chất, xuất điện trường mạnh làm phóng điện chọc thủng vỏ bọc Ngắn mạch gây hậu nghiêm trọng: - Gây sụt áp lưới điện làm động ngừng quay, ảnh hưởng tới suất làm việc máy móc thiết bị, phá hủy tình trạng làm việc bình thường hộ dùng điện - Gây ổn định HTĐ máy phát bị cân công suất, quay theo vận tốc khác dẫn đến đồng - Phát nóng cục nhanh, nhiệt độ lên cao gây cháy nổ - Sinh lực khí lớn phần thiết bị điện, làm biến dạng gây vỡ phận: sứ đỡ, dẫn - Tạo thành phần dòng điện khơng đối xứng, gây nhiễu đường dây thông tin gần - Nhiều phần mạng điện bị cắt để loại trừ ngắn mạch, làm gián đoạn cung cấp điện Để ngăn ngừa cố phát sinh phát triển cần thực biện pháp để cắt nhanh phần tử bị hư hỏng khỏi mạng điện, loại trừ tình trạng làm việc khơng bình thường có khả gây nguy hiểm cho thiết bị hộ dùng điện Để đảm bảo làm việc liên tục phần tử khơng hư hỏng HTĐ cần có thiết bị ghi nhận phát sinh hư hỏng với thời gian bé nhất, phát phần tử bị hư hỏng cắt khỏi HTĐ Thiết bị thực nhờ khí cụ tự động gọi Rơle Thiết bị bảo vệ thực nhờ Rơle gọi thiết bị bảo vệ Rơle GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV I I tg  2,5.0,5   HCS H tg  tg 0,5  0, 25 I I 9,524  SL   I   2,5  21,548 H3 HCS tg 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 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 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 ,thường 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) 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}=5,3078: Dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 35kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 97 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Ikđ50=1,2.5,3078=6,0453 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 ,thường chọn k=1,5÷1,6,lấy k=1,5 IdđB: Dòng danh định máy biến áp +Phía 110kV Ikđ51(110)=1,5.316,3=474,45 A +Phía 35 kV Ikđ51(35)=1,5.969,9=1454,85 A +Phía 22 kV Ikđ51(22)=1,5.1515,5=2273,25 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 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 98 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV 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 q dòng thứ tự khơng có thời gian : I0kđ51N=k0IdđBI k0: Hệ số chỉnh định ,thường 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 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 6.2 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 6.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 1)Kiểm tra hệ số an tồn 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 khơng cần xét N1) a)Khi ngắn mạch điểm N2 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 99 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Dòng ngắn mạch ngồi lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 35kV chế độ SNmax,một máy biến áp làm việc ISL=0,2.INngmax=0,2.IN2max=0,2.5,3078=1,0615 IH=2INngmax=2IN2max=2.5,3078=10,615 Giao điểm đường thẳng ISL=1,0615 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.2) Hệ số an tồn hãm: tg1  k atH I I 1, 0615 SL  I  SL   4, 2462 Hng I tg1 0, 25 Hng  I H  10, 615  2,5 I 4, 2462 Hng b)Khi ngắn mạch điểm N3 Dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 22kV chế độ SNmax,một máy biến áp làm việc ISL=0,2.INngmax=0,2.IN3max=0,2.3,9856=0,7971 IH=2INngmax=2IN3max=2.3,9856=7,9712 Giao điểm đường thẳng ISL=0,7971 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 6.2) tg1  I I 0, 7971 SL  I  SL   3,1884 Hng I tg1 0, 25 Hng Hệ số an toàn hãm: k atH  I H  7,9712  2,5 I 3,1884 Hng GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 100 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV * ISL Miền đặc tính cố 10 ISL> >= 9,524 d Miền tác động Miền hãm c ISL2= 1,25 a ISL>= 0,3 b  Miền hãm bổ sung N2(110,615 ;1,0615) N3(7,9712 ;0,7971)  * 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 6.2 Đặc tính an tồn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ Bảng 6.2 Kết kiểm tra hệ số an toàn hãm bảo vệ Điểm ngắn mạch N2 N3 ISL 1,0615 0,7971 IH 10,615 7,9712 IHng 4,2462 3,1884 katH 2,5 2,5 Thông số GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 101 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV 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 cấp điện từ phía 110kV,do ISL trường hợp dòng qua cuộn dây phía 110kV.Dòng hãm trường 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 vùng bảo vệ ,dòng ngắn mạch đem so sánh cần loại bỏ thành phần thứ tự không 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 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 khơng ) ISLng:Trị số ngưỡng dòng so lệch ứng với INmin(-0) a)Khi ngắn mạch điểm N'1 Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'1 (SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): IBI1=4,4801 Dạng ngắn mạch N(1,1):   3 3 I BI1(-0) =  - -j  3,9856+  - +j   -1,1881  2   2  = -1,3987-4,4805j =4,6937 Dạng ngắn mạch N(1): IBI(-0)= 2.2,1335 =4,267 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 102 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Từ kết ta :ISL=INmin(-0)=4,267 Giao điểm đường thẳng ISL=4,267 với đường đặc tính tác động nằm đoạn c (hình 6.3) tg  I SLng I  tg ( I  2,5)  0,5(4, 267  2,5)  0,8835 SLng SL I  2,5 SL Hệ số độ nhạy : I kn= N min(0) 4, 267   4,8296 I 0,8835 SLng b)Khi ngắn mạch điểm N'2 Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'2 (SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): IBI1=2,8790 Từ kết ta :ISL=INmin(-0)= 2,8790 Giao điểm đường thẳng ISL=2,8790 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 6.3) tg1  I SLng I  tg1.I  0, 25.2,8790  0, 7197 SLng SL I SL Hệ số độ nhạy : I kn= 2,879 N min(0)  4 I 0, 7197 SLng c)Khi ngắn mạch điểm N'3 Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N'3 (SNmin,1 máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): IBI1=2,3836 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 103 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Dạng ngắn mạch N(1,1):   IBI1(-0)=    j  3 3  2, 4003     j  (0, 2156)  2,3756  2   Dạng ngắn mạch N(1): IBI1(-0)=2.1,2673=2,5346 Từ kết ta :ISL=INmin(-0)=2,3756 Giao điểm đường thẳng ISL=2,3756 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b(hình 6.3) tg1  I SLng I  tg1.I  0, 25.2,3756  0,5939 SLng SL I SL Hệ số độ nhạy : I kn= N min(0) 2,3756  4 I 0,5939 SLng * ISL Đặc tính cố d 10 ISL> >= 9,524 Miền tác động Miền hãm N'1(4,267;4,267) ISL2 = 1,25 a ISL>= 0,3 N'2(2,879;2,879) N'3(2,3756;2,3756) b  c Miền hãm bổ sung  HCS2 =1,2I =2,5 IH2=5 IHBS=7 IH1 * 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 IH IH3=21,548 Hình6.3 Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 104 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Bảng 6.3 Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ Điểm ngắn mạch N'1 N'2 N'3 ISL 4,267 2,879 2,3756 IH 4,267 2,879 2,3756 ISLng 0,8835 0,7197 0,5939 kn 4,8296 4 Thông số 6.2.2 Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự khơng Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định 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 chương ,dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N'1, trường hợp SNmin,1 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): I0Nmin= I (1,1) =2,7974 0 Dạng ngắn mạch N(1): I0Nmin= I (1) =2,1335 0 Từ kết ta I0N'1min=min{2,7974;2,1335}=2,1335 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 105 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV b)Khi ngắn mạch điểm N'3 Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N'3 trường hợp SNmin,1 máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): I0Nmin= I (1,1) =2,0477 0 Dạng ngắn mạch N(1): I0Nmin= I (1) =1,2673 0 Từ kết ta I0N'3min= min{2,0477;1,2673}=1,2673 Từ kết tính ngắn mạch điểm N'1,N'3 ta được: I0Nmin=min{2,1335;1,2673}=1,2673 Theo mục phần 5.1.2 ta có Ikđ87N=120 A =0,12 kA Trong hệ đơn vị tương đối bản: I 0,12  0,3794 Ikđ87N*= kd 87 N  I cb1 0,3163 Hệ số độ nhạy : 3I kn87N= N  3.1, 2673  10, 0208 I 0,3794 kd 87 N * 6.2.3 Bảo vệ q dòng có thời gian Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định 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} GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 106 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV Từ kết tính ngắn mạch chương ,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)=1,7775 Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng)=1,7775.0,3163=0,562 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: I kn51(110)= N min(cuoivung ) 0,562.103   1,184 I 474, 45 kd 51(110) b)Phía 35 kV INmin(cuối vùng)=min {IN2min} Từ kết tính ngắn mạch chương ,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)=2,0391 Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng)=2,0391.0,9699=1,977 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: I N min(cuoivung ) 1,977.103   1,359 kn51(35)= I 1454,85 kd 51(35) c)Phía 22 kV INmin(cuối vùng)=min {IN3min} Từ kết tính ngắn mạch chương 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)=1,7775 Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng)=1,7775.1,5155=2,694 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 107 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV I kn51(22)= N min(cuoivung ) 2, 693.103   1,185 I 2273, 25 kd 51(22) 6.2.4 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 chương ,dòng thứ tự không 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 =0,6624 Trong hệ đơn vị có tên : I0Nmin=0,6624.0,3163=0,2095 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: 3I kn51N(110)= I N kd 51N (110)  3.0, 2095.103  5, 2379 120 b) Phía 22 kV I0min=minBI3{ I(1,1) } ;I(1) 0N3(BI3) 0N3(BI3) Từ kết tính ngắn mạch chương ,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 3,0266 (1,1) (1,1) N3 :I 0N3(BI3) = 2,8929 (1) (1) N :I 0N3(BI3) = GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 108 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV I0min= min{ 3, 0266 2,8929 ; } =1,446 2 Trong hệ đơn vị có tên : I0Nmin=1,446.1,5155=2,19kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: N  3.2,19.10  14, 609 I 450 kd 51N (22) 3I kn51N(22)= 6.3 KẾT LUẬN Từ kết tính tốn, kết kiểm tra ta thấy hai bảo vệ 7UT613 7SJ621 đảm bảo yêu cầu thiết bị bảo vệ, thể điểm:  Phương thức bảo vệ chọn đảm bảo đầy đủ chức bảo vệ chính, bảo vệ dự phòng, bảo vệ chống chạm đất bảo vệ tải cho máy biến áp  Các bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc Bảo vệ so lệch tác động có ngắn mạch xảy vùng bảo vệ, khơng 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 cố có ngắn mạch vùng bảo vệ độ tin cậy không tác động ngắn mạch xảy vùng Thời gian tác động ngắn, đảm bảo loại trừ nhanh cố Ngoài hai rơle bảo vệ 7UT613 7SJ621 rơle kĩ thật số có ưu việt lớn: - Tích hợp nhiều vào bảo vệ, nhờ mà kích thước hệ thống bảo vệ giá thành tương đối giảm đáng kể - Độ tin cậy độ sẵn sàng cao nhờ giảm yêu cầu để bảo trì chi tiết khí trạng thái rơle tự động kiểm tra thường xuyên - Độ xác cao nhờ lọc số thuật toán đo lường tối ưi - Cơng suất tiêu thụ bé: cỡ 0,1VA - Ngồi chức ảo vệ thực nhiều chức đo lường tự động khác hiển thị ghi chép thông số hệ thống chế độ tải bình thường chế độ tải cố, lưu trữ liệu cần thiết để giúp cho việc phân tích cố, xác định vị trí điểm cố,… GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 109 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV - Dễ dàng lấy thông tin lưu thông qua cổng nối tiếp rowle với máy vi tính - Dễ dàng liên kết với thiết bị bảo vệ khác với mạng thông tin đo lường, điều khiển bảo vệ toàn hệ thống điện GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga 110 SV: Kim Văn Trường Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV 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 111 SV: Kim Văn Trường