Đồ án tốt nghiệp tran thi ngoc anh

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV CHƢƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THƠNG SỐ CHÍNH 1.1 Mô tả đối tƣợng đƣợc bảo vệ Đối tượng bảo vệ trạm biến áp 220/110/35 kV có máy biến áp (MBA) B1 B2 mắc song song với Hai máy biến áp cung cấp từ hai nguồn HTĐ1 HTĐ2 Hệ thống điện HTĐ1 cung cấp đến góp 220kV trạm biến áp qua đường dây D1, hệ thống điện HTĐ2 cung cấp đến góp 220kV trạm biến áp qua đường dây D2 Phía trung áp 110kV hạ áp 35kV cấp điện cho phụ tải 220kV HTÐ1 BI1 D1 N1' N1 110kV B1 N2' BI2 BI4 N2 N3' BI3 HTÐ2 B2 D2 N3 35kV Hình 1.1.Sơ đồ nguyên lý vị trí đặt máy biến dịng dùng cho bảo vệ trạm biến áp 1.2 Các thơng số Hệ thống điện: Hệ thống điện có trung tính nối đất HT1: Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: SN1 max = 1800 MVA Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: SN2 = 0,75.SN2 max= 0,75  1800 = 1350 MVA Điện kháng thứ tự không: X0H1 = 1,2.X1H1 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp HT2: Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: SN2 max = 1500 MVA Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: SN2 = 0,75.SN2 max= 0,75  1500 = 1125 MVA Điện kháng thứ tự không: X0H2 = 1,5.X1H1 Đường dây: Đường dây D1: Chiều dài đường dây: L1 = 60 km Loại dây AC_240 Z1=0,131 + j0,401 Ω/km Z0=0,131 + j0,8 Ω/km Đường dây D2: Chiều dài đường dây: L2 = 70 km Loại dây ACO_300 Z1=0,108 + j0,392 Ω/km Z0=0,108 + j0,784 Ω/km Máy biến áp: Loại máy biến áp cuộn dây Có cấp điện áp: 230/121/38,5 kV Cơng suất: 125/125/62,5 MVA Sơ đồ đấu dây: YN-Auto-d11 (Y0-∆-11) Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây: UN(I-II)%=10,5% UN(I-III)%=17% UN(II-III)%=6% Giới hạn điểu chỉnh điện áp : ∆Uđc = ±10% GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV CHƢƠNG TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Mục đích việc tính tốn ngắn mạch: Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính tốn ngắn mạch nhằm xác định trị số dòng điện ngắn mạch lớn (INM max) qua đối tượng bảo vệ để cài đặt chỉnh định thông số bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ (INM min) để kiểm tra độ nhạy chúng Phƣơng pháp thực hiện: Ta xét tất phương án ngắn mạch hệ thống điện  Chế độ làm việc: Công suất ngắn mạch lớn (SN max) công suất ngắn mạch bé (SN min)  Cấu hình lưới điện: đặc trưng số phần tử làm việc song song SN max: máy biến áp (MBA), đường dây làm việc song song SN min: MBA, đường dây làm việc - Vị trí điểm ngắn mạch: Phía I: Vị trí điểm ngắn mạch N1 , N1' Phía II: Vị trí điểm ngắn mạch N , N '2 Phía III: Vị trí điểm ngắn mạch N , N 3' 220kV HTÐ1 BI1 D1 N1 N1' 110kV B1 N2' BI2 BI4 N2 N3' BI3 HTÐ2 B2 D2 N3 35kV GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV Dạng ngắn mạch: - Để xác định dòng điện ngắn mạch cực đại (INM max) ta xét dạng ngắn mạch ba - pha đối xứng, ngắn mạch pha, ngắn mạch hai pha chạm đất Để xác định dòng điện ngắn mạch cực tiểu (INM min) ta xét dạng ngắn mạch hai pha, hai pha chạm đất ngắn mạch pha Từ ta có sơ đồ tính tốn sau: Sơ đồ 1: SN max (2 đường dây song song), MBA làm việc Sơ đồ 2: SN max(2 đường dây song song), MBA làm việc Sơ đồ 3: SN (1 đường dây), MBA làm việc Sơ đồ 4: SN (1 đường dây), MBA làm việc Giả thiết để tính tốn ngắn mạch 1) Tần số hệ thống không 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 Tuy nhiên ngắn mạch tính tốn giai đoạn đầu nên biến thiên tốc độ chưa đáng kể Giả thiết tần số hệ thống không đổi không mắc sai số nhiều, đồng thời làm đơn giản đáng kể phép tính 2) Bỏ qua bão hịa từ Để đơn giản ta coi mạch từ thiết bị điện khơng bão hịa, điện cảm phần tử số mạch điện tuyến tính Thực tế cho thấy sai số mắc phải không nhiều 3) Bỏ qua phụ tải tính tốn ngắn mạch Khi bỏ qua phụ tải tính tốn ngắn mạch kết tính tốn cho ta trị số dòng ngắn mạch lớn hơn, chấp nhận để lựa chọn thiết bị 4) Bỏ qua lượng nhỏ thơng số số phần tử Nói chung tốn thiết kế địi hỏi độ xác khơng cao ta có thể: - Bỏ qua dung dẫn đường dây Bỏ qua mạch không tải MBA Bỏ qua điện trở MBA, đường dây GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV 5) Hệ thống sức điện động pha nguồn đối xứng Khi ngắn mạch không đối xứng, phản ứng phần ứng pha lên từ trường quay khơng hồn tồn giống Tuy nhiên, từ trường giả thiết quay với tốc độ khơng đổi Khi sức điện động pha ln đối xứng Thực tế hệ số không đối xứng sức điện động không đáng kể [2] Để cho việc tính tốn đơn giản ta dùng hệ đơn vị tương đối Chọn đơn vị - Công suất bản: Scb = 100 MVA - Điện áp bản: chọn điện áp danh định cấp Ucb = Udđ - Dòng điện bản: dòng điện tính tốn cho cấp điện áp tương ứng I I  Udd  230kV Phía I: cấp điện áp 220kV có Ucb I Icb  Scb 100   0, 251kA I Ucb 230  II II Phía II: cấp điện áp 110kV có Ucb  Udd  121kV II Icb  Scb 100   0, 477kA II Ucb 121 Phía III: cấp điện áp 35kV có III Icb  Scb 100   1,5kA III Ucb 38,5  Tính thơng số phần tử hệ đơn vị tương đối - Hệ thống Áp dụng công thức: X H  Scb SN `` GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV  Hệ thống điện 1: Chế độ MAX: S1Nmax = 1800 MVA Scb X1H1max = X2H1max = S1N max = 100 = 0,0556 1800 X0H1max = 1,2X1H1max = 1,2.0,0556= 0,0667 Chế độ MIN: S1Nmin = 0,75S1Nmax = 0,75.1800 = 1350 MVA X1H1min = X2H1min = Scb S1N = 100 = 0,0741 1350 X0H1min = 1,2X1H1min = 1,2.0,0741= 0,0889  Hệ thống điện 2: Chế độ MAX: S2Nmax = 1500 MVA X1H2max = X2H2max = Scb S2 N max = 100 = 0,0667 1500 X0H2max = 1,5X1H2max = 1,5.0,0667= 1,0005 Chế độ MIN: S2Nmin = 0,75S2Nmax = 0,75.1500 = 1125 MVA X1H2min = X2H2min = Scb S2 N = 100 = 0,0889 1125 X0H2min = 1,5X1H2min = 1,5.0.0889 = 0,1333  Đường dây D1: X1D1 = X2D1 = X1.L1 X0D1 = X01.L1 Scb 100 = 0,401 60 = 0,0455 2302 U cb Scb 100 = 0,8 60 = 0,0907 2302 U cb GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV  Đường dây D2: X1D2 = X2D2 = X2.L2 X0D2 = X2.L2 Scb 100 = 0,392 70 = 0,0519 2302 U cb Scb 100 = 0,784 70 = 0,1037 2302 U cb  Máy biến áp: UN(I-II)% = U CNT = 10,5% UN(I-III)% = U CNH = 17% UN(II-III)% = U TNH = 6% Điện kháng cuộn dây máy biến áp XC = S 100   UCNT  UCNH  UTNH   cb = × (10,5 + 17 – 6)× =0,086 200 Sñm 200 125 XT = S 100   UCNT  UTNH  UCNH   cb = ×(10,5 + – 17)× =0 200 Sñm 200 125 XH = S 100   UCNH  UTNH  U CNT   cb = ×(17 + – 10,5)× =0,05 200 Sđm 200 125 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH - Sơ đồ thứ tự thuận (nghịch E = 0) E X1H1max X1D1 XC 0,0556 0,0455 0,086 XT=0 X1H1min XH 0,0741 E - X1H2max X1D2 0,0667 0,0519 0,05 XC 0,086 X1H2min XH 0,0889 0,05 XT=0 Sơ đồ thay thứ tự không X0H1max X0D1 XC 0,0667 0,0907 0,086 XT=0 X0H1min XH 0,0889 X0H2max X0D2 1,0005 0,1037 0,05 XC 0,086 X0H2min XH 0,1333 0,05 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga XT=0 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV 2.1 Sơ đồ 1: SN max(2 đƣờng dây song song), MBA làm việc 2.1.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch N1,N1’) - Sơ đồ thay thứ tự thuận (thứ tự nghịch E = 0) E E - X1H1max X1D1 0,0556 0,0455 BI1 X1H2max X1D2 0,0667 0,0519 N1' N1 Sơ đồ thay thứ tự không X0H1max X0D1 0,0667 0,0907 XC BI1 N1' 0,086 XH X0H2max X0D2 1,0005 0,1037 N1 0,05 U0N Ta có: Điện kháng thứ tự thuận thứ tự nghịch X1  X2   (X1H1max  X1D1 ) / /(X1H2 max  X1D2 )  (X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 ) (X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 ) GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV (0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519) (0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)  0,0546  Điện kháng thứ tự không X0   [(X0H1max  X0D1 ) / /(X0H2 max  X0D2 )] / /(XC  XH ) X 0H  (X 0H1max  X 0D1 ) / /(X 0H max  X 0D2 )  X 0H  (X 0H1max  X 0D1 )  (X 0H max  X 0D2 ) (X 0H1max  X 0D1 )  (X 0H max  X 0D2 ) (0,0667  1,0005)  (0,0907  0,1037) (0,0667  1,0005)  (0,0907  0,1037)  0,1644  X 0H   X 0H X 0B  X C  X H  0,086  0,05  0,136 X0   X 0H  X 0B 0,1644  0,136   0,0744 X 0H  X 0B 0,1644  0,136 2.1.1.1 Ngắn mạch pha Dòng ngắn mạch từ hệ thống đến điểm ngắn mạch: I*(3) N  N1   E   18,315 X1 0,0546 *(3) Đổi sang hệ đơn vị có tên: I(3) IN  I IN  Icb1 =18,315  0,251  4,5971 kA Phân bố dòng điện qua BI: - Khi ngắn mạch N1: IBI  IBI  IBI  IBI  - Khi ngắn mạch N1’ : IBI1  4,5971 kA Dòng qua BI lại: GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga 10 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Do đó: k atH87  - Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV I HN2 I HngN2 5,3212  1,5101 3,5237  Ngắn mạch N I N.ng max  7,8699 ISLN3  0,2I N.ng max  0,2  7,8699  1,574 IHN3  I N.ng max  7,8699 IHN3  ISLN3 , bảo vệ không tác động Với: ISLN3  1,574 IHN3  7,8699 xác định điểm N3 (7,8699;1,574) Ta có: IHngN2  Do đó: k atH87  ISLN3 tan   1,574  6, 296 0, 25 IHN3 7,8699   1, 25 IHngN3 6, 296 Kết kiểm tra hệ số an toàn hãm bảo vệ bảng 5.5 sau: Bảng 5.5 Hệ số an toàn hãm bảo vệ so lệch Thông số I N.ng max ISL IH I Hng k atH87 N2 5,5971 1,0642 5,3212 3,5237 1,5101 N3 7,8699 1,574 7,8699 6,296 1,25 Điểm ngắn mạch b) Kiểm tra độ nhạy có ngắn mạch vùng bảo vệ ( N1' , N '2 , N 3' ) Khi ngắn mạch vùng bảo vệ, dòng so lệch ISL dòng tổng chỗ ngắn mạch (đã loại trừ dịng thứ tự khơng), dịng điện hãm I H  ISL Ta kiểm tra chế độ min, sơ đồ (SNmin, MBA làm việc) Hệ số độ nhạy: k n87  ISL ISLng GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga 107 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV Điểm ngắn mạch N1' : Dựa vào kết tính tốn ngắn mạch, dòng ngắn mạch chỗ bảo vệ loại trừ dịng thứ tự khơng xác định sau: Dạng ngắn mạch N1'(2) : IBI1 =1,5438 '(1,1) Dạng ngắn mạch N1 : IBI1 =1,6923 '(1) Dạng ngắn mạch N1 : IBI1 =1,6128 Vậy: ISLN'  1,5438;1,6923;1,6128  1,5438 1 IHN' = ISLN' = 1,5438=0,7719 1 2 Với: ISLN' =1,5438 IHN' =0,7719 xác định điểm ngắn mạch N1' (0,7719;1,5438) Ta có: ISLngN' =IHN' tanα1  0,7719.0,25  0,193 Do đó: k n87 = ISLN' ISLngN' = 1,5438 =8 0,193  Đảm bảo độ nhạy GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga 108 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp I Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV SL* N'1(2,380;4,760) sù cè MiỊn t¸c động Đặ c tí nh N'2(1,556;3,112) N'3(0,954;1,907) c I =0,75 ISLngN' =0,595 SL2 MiÒn h·m I SLngN'2 I =0,389 =0,3 b a 25% SL> 60% 1 I H1 1,2 I I HCS I H2 H* 1,75 Hình 5.3 Đặc tính độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ - Điểm ngắn mạch N '2 : Dạng ngắn mạch N '(2) : I BI1 =0,5913 Dạng ngắn mạch N '(1,1) : IBI1 =0,6712 Dạng ngắn mạch N '(1) : I BI1 =0,669 Vậy: ISLN' = 0,5913;0,6712;0,669 = 0,5913 1 IHN' = ISLN' =  0,5913=0,2957 2 2 Với: ISLN' = 0,5913 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga 109 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV IHN' = 0,2957 xác định điểm ngắn mạch N'2 (0,2957;0,5913) Ta có: ISLngN' =IHN' tanα1 = 0,2957.0,25=0,074 kA Do đó: k n87 = ISLN' ISLngN' = 0,5913 =7,996 0,074  Đảm bảo độ nhạy - Điểm ngắn mạch N 3' : ISLN' = 0,5544 1 IHN' =  ISLN' =  0,5544=0,2772 3 2 Với: ISLN' = 0,5544 IHN' = 0,2772 xác định điểm ngắn mạch N3' (0,2772;0,5544) Ta có: ISLngN' = 0,3 Do đó: k n87 = ISLN' ISLngN' = 0,5544 =1,848 0,3  Đảm bảo độ nhạy Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ bảng 5.6 sau: Bảng 5.6 Hệ số độ nhạy bảo vệ so lệch Thông số ISL IH ISLng k n87 N1' 1,5438 0,7719 0,193 N '2 0,5913 0,2957 0,074 N 3' 0,5544 0,2772 0,3 1,848 Điểm ngắn mạch GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga 110 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV 5.3.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 87N Hệ số độ nhạy: k n87 N  3.I0N I0kđ87 N Trong đó: I0N dịng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu chỗ ngắn mạch - Tại điểm N1' Iokđ - trị số dòng khởi động, I0kđ = 0,3.Idđ1BI = 0,3.600 =180 A   I*0 N min1  I(1) , I(1,1)  3,1895;2,7174  2,7174 0N' 0N' 1 Đổi sang hệ đơn vị có tên: I 0Nmin1 =I*0Nmin1 =2,7174.0,251=0,682 kA = 682 A Độ nhạy: k n87N = - 3.I0Nmin  682   11,367 I0kđ87N 180 Tại điểm N '2 Iokđ - trị số dòng khởi động, I0kđ = 0,3.Idđ1B2 = 0,3.1000 =300 A   I*0 N  I(1) , I(1,1)  2,0125;2, 2887  2,0125 0N' 0N' 2 Đổi sang hệ đơn vị có tên: I0N  2,0125  0,477  0,96 kA  960 A Độ nhạy: k n87 N  3.I0N 3.960   9,6 I0kđ87 N 300 5.3.3 Bảo vệ dòng 51 Hệ số nhạy: k n51  I N , yêu cầu độ nhạy: k n51  1,2  1,5 I kđ51 I N dòng ngắn mạch nhỏ qua bảo vệ Ta xét dòng ngắn mạch nhỏ qua BI1 ngắn mạch N N (Sơ đồ 4: SN , MBA) Ikđ 51 dòng khởi động bảo vệ - Phía 220 kV (xét dịng qua BI1) 220 I N 220  I220 N , I N   0,5913;0,5544  0,5544 kA = 554,4 A k n51  I N 554,   1,178 Ikđ51 470,666 Vậy độ nhạy khơng đạt u cầu, phía 220kV cần phải đặt bảo vệ dòng thứ tự nghịch Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự nghịch chọn: GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga 111 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV 220 I220 kđ46  0,4.Idđ.B  0,4  251  100,4 A Độ nhạy bảo vệ: k n 46  I , I dịng ngắn mạch thứ tự nghịch I kđ 46 nhỏ qua bảo vệ, I2  0,5913 kA  591,3 A Độ nhạy bảo vệ: k n 46  I2 591,3   5,8894 Ikđ 46 100, Như độ nhạy bảo vệ đạt yêu cầu - Phía 110 kV (xét dịng qua BI2) I N min110  1,1238 kA = 1123,8 A k n51  - I N 1123,8   1, 256 Ikđ51 894,65 Độ nhạy bảo vệ đạt yêu cầu Phía 35 kV (xét dòng qua BI3) I N 35  3,3132 kA = 3313,2 A k n51  I N 3313,   2,357 Ikđ51 1405,885 Độ nhạy bảo vệ đạt yêu cầu 5.3.4 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng 51N Độ nhạy bảo vệ: k n51N  3.I0 N I kđ51N I0N dịng điện thứ tự khơng cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ - Phía 220kV (qua BI1):   (1) (1,1) I0Nmin =min I0N ,I0N =min 2,0125;2,5602 =2,0125 kA 2 Độ nhạy: k n51N  - 3.I0N 3.2012,5   33,54 Ikđ51N 180 Phía 110kV (qua BI2):   (1) (1,1) I0Nmin = I0N ,I0N = 2,5602;4,3504 =2,5602 kA 2 Độ nhạy: k n51N = 3.I0Nmin 3.2560,2 = =25,602 Ikđ51N 300 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga 112 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV Kết luận: qua tính tốn kiểm tra độ nhạy ta thấy bảo vệ SEL-387-6 SEL-451-5 cài đặt thông số giởi hạn cho phép thiết bị để bảo vệ an toàn cho MBA trước cố ngắn mạch trạm GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga 113 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV MỤC LỤC CHƢƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THƠNG SỐ CHÍNH 1.1 Mơ tả đối tượng bảo vệ 1.2 Các thơng số CHƢƠNG TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 2.1 Sơ đồ 1: SN max(2 đường dây song song), MBA làm việc 2.1.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch N1, N1’) 2.1.1.1 Ngắn mạch pha 10 2.1.1.2 Ngắn mạch pha chạm đất 11 2.1.1.3 Ngắn mạch pha 12 2.1.2 Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N2, N2’) 13 2.1.2.1 Ngắn mạch pha 14 2.1.2.2 Ngắn mạch pha chạm đất 15 2.1.2.3 Ngắn mạch pha 17 2.1.3 Ngắn mạch phía III (điểm ngắn mạch N3,N3’) 19 2.2 Sơ đồ 2: SN max(2 đường dây song song), MBA làm việc 20 2.2.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch N1, N1’) 20 2.2.1.1 Ngắn mạch pha 21 2.2.1.2 Ngắn mạch pha chạm đất 22 2.2.1.3 Ngắn mạch pha 23 2.2.2 Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N2, N2’) 25 2.2.2.1 Ngắn mạch pha 26 2.2.2.2 Ngắn mạch pha chạm đất 27 2.2.2.3 Ngắn mạch pha 29 2.2.3 Ngắn mạch phía III (điểm ngắn mạch N3, N3’) 31 2.3.Sơ đồ 3: SN min(1 đường dây), MBA làm việc 32 2.3.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch N1 , N1’) 32 2.3.1.1 Ngắn mạch pha N(2) 33 2.3.1.2 Ngắn mạch pha chạm đất N(1,1) 34 2.3.1.3 Ngắn mạch pha N(1) 35 2.3.2 Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N2, N2’ ) 36 2.3.2.1 Ngắn mạch pha 37 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV 2.3.2.2 Ngắn mạch pha chạm đất N(1,1) 37 2.3.2.3 Ngắn mạch pha N(1) 39 2.3.3 Ngắn mạch phía III (Điểm ngắn mạch N3 , N3’) 41 2.4 Sơ đồ 4: SN min(1 đường dây), MBA làm việc 42 2.4.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch N1, N1’) 42 2.4.1.1 Ngắn mạch pha 43 2.4.1.2 Ngắn mạch pha chạm đất 43 2.4.1.3 Ngắn mạch pha 45 2.4.2 Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N2, N2’) 46 2.4.2.1 Ngắn mạch pha 47 2.4.2.2 Ngắn mạch pha chạm đất 48 2.4.2.3 Ngắn mạch pha 50 2.4.3 Ngắn mạch phía III (điểm ngắn mạch N3, N3’) 52 CHƢƠNG LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ VÀ RƠLE ĐƢỢC SỬ DỤNG 55 3.1 Hư hỏng chế độ làm việc khơng bình thường MBA 55 3.2 Các yêu cầu thiết bị bảo vệ 56 3.2.1.Tác động nhanh 57 3.2.2 Tính chọn lọc 57 3.2.3 Yêu cầu độ nhạy 57 3.2.4.Độ tin cậy 57 3.2.5.Tính kinh tế 58 3.3.Nguyên lý bảo vệ thông số loại bảo vệ 58 3.3.1.Bảo vệ so lệch có hãm 58 3.3.2.Bảo vệ so lệch dịng thứ tự khơng 59 3.3.3.Bảo vệ rơle khí (BUCHHOLZ) 60 3.3.4.Bảo vệ rơle nhiệt 62 3.3.5.Bảo vệ dòng cắt nhanh 62 3.3.6.Bảo vệ q dịng có thời gian 63 3.3.7.Bảo vệ q dịng thứ tự khơng 64 3.3.8.Bảo vệ dòng thứ tự nghịch 64 3.3.9.Bảo vệ cảnh báo chạm đất 65 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV 3.3.10.Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 65 3.4 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho MBA 66 CHƢƠNG 4: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 67 4.1.Rơ le bảo vệ so lệch SEL-387 67 4.1.1.Giới thiệu tổng quan rơle SEL – 387 67 4.1.2.Giới thiệu rơle SEL-387-6 71 4.2.Rơ le bảo vệ dòng SEL-451 83 4.2.1.Giới thiệu tổng quan rơle SEL-451 83 4.2.2.Giới thiệu rơle SEL- 451-5 84 CHƢƠNG TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 98 5.1.Chọn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp 98 5.1.1.Máy cắt điện 98 5.1.2.Máy biến dòng điện 99 5.1.3.Máy biến điện áp 100 5.2.Tính tốn thơng số bảo vệ 101 5.2.1.Bảo vệ so lệch có hãm 87T 101 5.2.2.Bảo vệ so lệch thứ tự không 87N 102 5.2.3.Bảo vệ dòng pha cắt nhanh 50 103 5.2.4.Bảo vệ q dịng thứ tự khơng cắt nhanh 50N 103 5.2.5.Bảo vệ dòng pha có thời gian 51 103 5.2.6.Bảo vệ dòng thứ tự khơng có thời gian 51N 104 5.3.Kiểm tra làm việc bảo vệ 105 5.3.1.Bảo vệ so lệch có hãm 87T 105 5.3.2.Bảo vệ so lệch thứ tự không 87N 111 5.3.3.Bảo vệ dòng 51 111 5.3.4.Bảo vệ dịng thứ tự khơng 51N 112 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV LỜI NÓI ĐẦU Điện nguồn lượng quan trọng sống người Nó sử dụng hầu hết lĩnh vực kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thơng vận tải, sinh hoạt, dịch vụ Chính thiết kế hay vận hành hệ thống điện cần phải quan tâm đến khả phát sinh hư hỏng tình trạng làm việc bình thường chúng Hệ thống điện mạng lưới phức tạp gồm nhiều phần tử vận hành nên tượng cố xảy khó biết trước Vì vậy, để đảm bảo cho lưới điện vận hành an toàn, ổn định khơng thể thiếu thiết bị bảo vệ, tự động hố Hệ thống bảo vệ rơle có nhiệm vụ ngăn ngừa cố hạn chế tối đa thiệt hại cố gây nên trì khả làm việc liên tục hệ thống 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 220/110/35 kV-2×100 MVA” Đồ án bao gồm chương: Chương 1: Mô tả đối tượng bảo vệ thơng số Chương 2: Tính tốn ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ rơle sử dụng Chương 4: Giới thiệu tính thơng số loại rơle sử dụng Chương 5: Tính tốn thơng số 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 tốt nghiệp Tuy nhiên, với khả trình độ cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý, bảo thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn T.S Vũ Thị Thu Nga thầy cô giáo môn Hệ thống điện trang bị cho em kiến thức chuyên ngành cần thiết trước tiếp nhận kiển thức thực tế trở thành kỹ sư Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Trần Thị Ngọc Anh GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới cô TS.Vũ Thị Thu Nga, giảng viên Bộ môn Vận hành Điều khiển Hệ thống điện – khoa Hệ thống điện – Trường Đại học Điện lực, người thầy trực tiếp hướng dẫn em suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Khoa Hệ thống điện, Thư viện, Giảng viên Trường Đại học Điện lực hướng dẫn em khóa học hồn thành đồ án tốt nghiệp Để có ngày hơm em khơng thể khơng nhắc đến cơng ơn, tình cảm người thân gia đình tạo hậu phương vững giúp em yên tâm hoàn thành việc học tập nghiên cứu Cuối em xin gửi tới toàn thể bạn bè đồng nghiệp lời biết ơn chân thành tình cảm tốt đẹp giúp đỡ quý báu mà người dành cho em suốt thời gian học tập, nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp Hà Nội, Ngày tháng 01 năm 2015 Sinh viên Trần Thị Ngọc Anh GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.VS Trần Đình Long Bảo vệ hệ thống điện.Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2008, 423 trang GS.TS Lã Văn Út Ngắn mạch hệ thống điện.Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2007, 222 trang Ngô Hồng Quang Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kV Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2005, 393 trang http://www.selinc.com/ - http://www.selinc.com/SEL-387/ SEL-387 Overcurrent Differential and Overcurrent Relay, (20 trang) SEL-387-0, -5, -6, (556 trang) - https://www.selinc.com/SEL-451/ SEL-451 Protection, Automation, and Bay Control System (16 trang) SEL-451-5 Protection, Automation, and Bay Control System Catalogue SEL-387 SEL-451 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh ... TS.Vũ Thị Thu Nga Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thi? ??t kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH - Sơ đồ thứ tự thuận (nghịch E = 0) E X1H1max X1D1... Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thi? ??t kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV 2.1 Sơ đồ 1: SN max(2 đƣờng dây song song), MBA làm việc 2.1.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch N1,N1’) - Sơ đồ thay... đồ thay thứ tự thuận: E X1H2min X1D2 0,0889 0,0519 BI1 N1'' N1 GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga 32 Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh Đồ án tốt nghiệp Thi? ??t kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV Sơ đồ