Mô tả đối tượng được bảo vệ, tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle, lựa chọn phương thức bảo vệ rơle là những nội dung trong 5 chương của phần 2 Tính toán bảo vệ rơle cho TBA. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt nội dung chi tiết.
Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh PHẦN II TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠLE CHO TBA SVTH: Hồng Văn Vũ Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh CHƯƠNG I: MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ I. MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG : Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 220/110/22 KV, có 2 máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 mắc song song với nhau. Hai máy biến áp này được cung cấp từ một nguồn của hệ thống điện(HTĐ). Hệ thống điện cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây kép D. Phía trung và hạ áp của trạm có điện áp 110kV và 22kV đưa đến các phụ tải SVTH: Hồng Văn Vũ Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh II. THƠNG SỐ CHÍNH : 1. Hệ Thống Điện HTĐ: có trung tính nối đất Cơng suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: SNmax = 2000MVA Cơng suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: SNmin = 1700MVA X0HT max = 1,2 X1 X0HT min = 0,9 X1 2. Đường Dây D Chiều dài đường dây: L = 70 km 3. Máy Biến Áp Loại từ ngẫu 3 pha 3 cuộn dây Có 3 cấp điện áp: 230/121/38,5kV Tỷ số điện áp: 230 kV 8 1.25%/121 kV /38.5 kV 2 2,5% Cơng suất 200 MVA Sơ đồ đấu dây: Y0TN/∆11 SVTH: Hồng Văn Vũ Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh Điện áp ngắn mạch phần trăm của các cuộn dây: I0 = 0.5% ∆P0 = 125kW III. CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DỊNG, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP: 1. Máy Cắt Điện: Máy cắt điện được chọn theo điều kiện sau: Điện áp: Dòng điện: Ổn định nhiệt: (chỉ kiểm tra với máy cắt có ) Ổn định lực động điện: điều kiện cắt: Trong đó: : dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất qua máy cắt ứng với dòng cơng suất lớn nhất đi qua khi q tải sự cố SVTH: Hồng Văn Vũ Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh :dòng ngắn mạch hiệu dụng tồn phần lớn nhất khi ngắn mạch Bảng thơng số máy cắt đã chọn cho các cấp điện áp: Máy cắt Uđm (kV) 220 110 24 ICđm (kA) đm I (A) 1250 1250 2000 lđđ nh I (kA) 50 50 50 40 40 20 nh I (kA) 50 50 t (s) 3 2. Máy Biến Dòng Điện: Biến dòng được chọn theo các điều kiện (riêng từng mạch) Điện áp định mức BI: Dòng định mức của BI: Kiểm tra ổn định động : Kiểm tra ổn định nhiệt: Chọn biến dòng có các thơng số như sau: Cấp Kiểu BI Uđm (kV) T 3M220BIII T 3M110BI T 3M22BIII 220 110 22 SVTH: Hồng Văn Vũ Iđm (A) chính Z2đm ( ) Ω xác Sơ cấp Thứ cấp 600 800 1600 5 Ilđđ (kA) 10 1.2 1.2 Inh/tnh (kA/s) 50 62124 19.6/3 1428/3 Đồ Án Chuyên Nghành GVHD: Cô Phan Thị Hạnh Trinh 3. Máy Biến Điện Áp: BU được chọn theo các điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmBI UđmHT Cấp chính xác phù hợp với u cầu của các dụng cụ đo Cơng suất định mức: S2đmBU S2 Trong đó: S2 = Với , là tổng cơng suất tác dụng và phản kháng của các dụng cụ đo Chọn BU một pha có thơng số sau :(tra trong sách THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP của Huỳnh Nhơn trang 297 ) Kiểu VCU245 VCU245 100 / Cơng suất tương ứng với cấp chính xác (VA) 150 150 CHƯƠNG II:TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Ngắn mạch là hiện tượng nối tắt hai điểm có điện thế khác nhau của mạch điện bằng một vật dẫn có tổng trở khơng đáng kể Trạm biến áp chỉ làm việc an tồn, tin cậy với hệ thống bảo vệ rơle tác động nhanh, nhạy và đảm bảo tính chọn lọc để lựa chọn và chỉnh định các thiết bị này phải dựa trên kết quả tính tốn ngắn mạch, củ thể là dòng ngắn mạch đi qua các BI khi xảy ra các dạng ngắn mạch SVTH: Hồng Văn Vũ Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh u cầu của việc tính tốn ngắn mạch là phải xác định được dòng ngắn mạch lớn nhất (Imax) để phục vụ cho việc chỉnh định rơle và dòng ngắn mạch nhỏ nhất (Imin) để kiểm tra độ nhạy cho các rơle đã được chỉnh định. Trong hệ thống điện điện(HTĐ) người ta thường xét các dạng ngắn mạch sau: Ngắn mạch 3 pha N(3) Ngắn mạch 2 pha N(2) Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1) Ngắn mạch 1 pha N(1) I. CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN ĐỂ TÍNH NGẮN MẠCH: Các máy phát điện khơng có hiện tượng dao động cơng suất nghĩa là góc lệch pha giữa các vectơ sức điện động của máy phát là khơng đổi và sấp xỉ bằng khơng Tính tốn thực tế cho thấy phụ tải hầu như khơng tham gia vào dòng ngắn mạch q độ ban đầu, do vậy ta bỏ qua phụ tải khi tính tốn ngắn mạch q độ ban đầu Hệ thống từ khơng bão hòa: giả thiết này là cho phép tính tốn đơn giản đi rất nhiều bởi vì ta xem mạch là tuyết tính nên có thể dùng phương pháp xếp chơng để tính tốn Bỏ qua điện trở Với điện áp > 1000v thì bỏ qua điện trở R vì R) : Khi dòng so lệch đạt đến ngưỡng này (đoạn đặc tính d) thì rơle tác động ngay lập tức khơng kể mức độ dòng hãm Ngưỡng này thường được chỉnh định ở mức IDIFF = Idd của máy biến áp c. Tỷ lệ hài bậc hai và bậc 5 trong dòng so lệch Khi tỷ lệ hài bậc hai và năm đạt tới ngưỡng chỉnh định tín hiệu cắt sẽ bị khố tránh rơle khỏi tác động nhầm d. Phạm vi hãm bổ sung Vùng hãm bổ sung bắt đầu từ dòng điện hãm : IH = 7.IdđB e. Thời gian trễ : f. Thời gian trở về : 2. Chức Năng Bảo Vệ So Lệch MBA: Từ các thơng số danh định của máy biến áp, rơle sẽ tự tính tốn để thích ứng với tổ đấu dây và dòng danh định của các cuộn dây theo chương trình đã lập sẵn Rơle u cầu các thơng số của các cuộn dây máy biến áp như sau: Cơng suất danh định của máy biến áp (MVA) SVTH: Hồng Văn Vũ 100 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh Điện áp danh định của máy biến áp (kV) Dòng danh định sơ cấp của BI (A) Số hiệu tổ đấu dây của máy biến áp Các thơng số được chỉnh định bảo vệ so lệch: + Ngưỡng khởi động có hãm của dòng điện so lệch IDIFF> = 0.3IdđB + Ngưỡng khởi động khơng có hãm của dòng điện so lệch IDIFF>> = + Ngưỡng khởi động khơng có hãm của dòng điện so lệch Slope1 = 0,25 Hệ số hãm tg = 0,25 1 Slope2 = 0.5 Hệ số hãm tg = 0.5 2 + Điểm cơ sở của nhánh đặc tính c: = IH / IdđBA = 2.5 + Tỷ lệ sóng hài bậc 2 là 15% + Tỷ lệ sóng hài bậc 5 là 30% + Ngưỡng thay đổi hệ số hãm thứ nhất + Ngưỡng thay đổi hệ số hãm thứ 2 SVTH: Hồng Văn Vũ 101 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh Thứ tự vào thơng số máy biến áp cho rơle được mơ tả như sau: Địa chỉ; Lệnh và số liệu. Mơ tả Dữ liệu cuộn 1 (Cuộn cao áp) SVTH: Hồng Văn Vũ 102 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh Dữ liệu cuộn 2 Dữ liệu cuộn 3 SVTH: Hồng Văn Vũ 103 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh 3. Bảo Vệ Chống Chạm Đất Hạn Chế Trong 7UT513: Chọn thơng số đặt cho 87N: IREF = kat . fi% .IdđB = 1.2×0.1×IdđBA = 0.12 IdđBA Chọn dòng khởi động Độ dốc của đường đặc tính: SLOPE = 0 Thời gian trễ tác động: Vào thơng số bảo vệ chạm đất có giới hạn khối địa chỉ 19 1900 REST EARTH FAULT PROTECTION Bắt đầu khối bảo vệ chạm đất có giới hạn 1901 RESTR. E/F Bảo vệ so chạm đất giới hạn ON Làm việc 1903 I REF > Giá trị tác động của bảo vệ chạm đất giới hạn quy 0.3 I/IN đổi theo định mức của đối tượng bảo vệ 1904 CRIT ANGLE Góc giới hạn gãy cho độ ổn định tuyệt đối khi có 1000 dòng chạm đất chạy qua 1910 2nd HAR MON ON Hãm xung kích với hài bậc 2 làm việc SVTH: Hồng Văn Vũ 104 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh 1911 2nd HAR MON Thành phần hài bậc 2 trong dòng so lệch nó chỉ khởi 15% động khố; % của sóng cơ bản của dòng so lệch 1912 IREFMAX2 10,0 I/IN Hãm với sóng hài bậc 2 có tác dụng giới hạn dòng so lệch này, quy đổi theo dòng định mức của đối tượng bảo vệ 1925 T DELAY > 0.00 s 1927 T RESET 0,10 s Thời gian trễ bổ sung Thời gian trở về sau khi tín hiệu cắt đã hết III. NH ỮNG CHỨC NĂNG BẢO VỆ DÙNG RƠLE 7SJ64. 1 Bảo vệ q dòng cắt nhanh, I>>(50) Dòng điện khởi động của rơle này được xác định theo điều kiện: Ikđ = Kat.INng.max ( kA ) Trong đó : Kat hệ số an tồn, Kat = 1.2 1.3. Chọn Kat = 1.2; INng.max dòng ngắn mạch ngồi lớn nhất, kA Dòng khởi động phía thứ cấp của BI được xác định theo điều kiện: Trong đó: nI tỷ số biến dòng tương ứng Bảo vệ q dòng cắt nhanh đặt ở phía 220 kV qua 1BI; INng.max =6.75 Ngắn mạch dạng N(3) tại N2, nguồn cung cấp SNmax, 1 máy biến áp làm việc INng.max = 6.75.Icb1=6.75×0.528 = 3.54 kA; SVTH: Hồng Văn Vũ 105 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh Ikđ1 = 1.2×3.54 = 4.248 kA 2. Bảo Vệ Q Dòng, I > (51) Dòng điện khởi động của rơle này chọn theo điều kiện sau: Trong đó : Kat hệ số an tồn, Kat = 1.2 1.3. Chọn Kat = 1.2; Km hệ số mở máy, Km = 1.2 1.3. Chọn Km = 1.2; Kv hệ số trở về, Kv = 1 đối với rơle số; K hệ số chỉnh định, K =1.5 1.6; Chọn K = 1.6 Dòng khởi động phía thứ cấp của BI được xác định theo điều kiện: Trong đó: nI tỷ số biến dòng tương ứng a. Bảo vệ q dòng đặt ở phía 220 kV Ikđ1 = 1.6.IdđB(220) = 1.6 × 0.502 = 0.8032 kA; b. Bảo vệ q dòng đặt ở phía 110 kV Ikđ1 = 1.6.IdđB(110) = 1.6 × 0.9543 = 1.527 kA; c. Bảo vệ q dòng đặt ở phía 22 kV Ikđ1 = 1.6.IdđB(22) = 1.6 × 0.6 = 0.96 kA; SVTH: Hồng Văn Vũ 106 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh Bảo vệ q dòng sử dụng đặc tính thời gian độc lập Phía 22 kV: Thời gian cắt của bảo vệ đường dây tD = 1 s , t = 0.3 s nên : t = tD + t = 1 + 0.3 = 1.3 sec Phía 110 kV Thời gian cắt của bảo vệ đường dây tD = 1 s , t = 0.3 s nên: t = tD + t = 1 + 0.3 =1.3 s Phía 220 kV: Thời gian cắt của bảo vệ đường dây tD = 1sec, t = 0,3 s nên : t = tD + t = 1 + 0.3 =1.3 s 3. Bảo Vệ Q Dòng Thứ Tự Khơng, I0 > (51N) Dòng điện khởi động của rơle này được chọn theo điều kiện sau: I0kđI> = (0.2 0.3).IdđBI Trong đó: IdđBI Dòng danh định của BI , IdđBI = 1A I0kđI> = 0.3×1 = 0.3A Bảo vệ này chỉ đặt cho 2 phía 220 kV và 110 kV IV. KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ: 1. Bảo Vệ So Lệch, : a. Ngắn Mạch Ngồi Vùng Bảo Vệ: SVTH: Hồng Văn Vũ 107 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh Trên lý thuyết khi ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ dòng so lệch = 0 . Tuy nhiên,thực tế bảo vệ sẽ đo được dòng so lệch theo biểu thức: Trong đó: Kđn – Hệ số đồng nhất của máy biến dòng, Kđn = 1; Kkck – Hệ số kể đến ảnh hưởng của thành phần khơng chu kỳ của dòng ngắn mạch trong q trình q độ, Kkck =1 sai số tương đối cho phép của BI, phạm vi điều chỉnh điện áp của đầu phân áp, dòng điện ngắn mạch cực đại ngồi vùng bảo vệ Suy ra: Dòng hãm được xác định theo biểu thức: IH = 2 Hệ số an tồn của bảo vệ so lệch được xác định theo biểu thức: a.1. ngắn mạch phía 110kV (N2) : 6.75 ( đã loại dòng thứ tự khơng ) (ngắn mạch dạng nguồn cung cấp , 1MBA làm việc độc lập) IH = 2 Như vậy cắt đường đặc tính c nên: a.2. ngắn mạch phía 22kV (N3) SVTH: Hồng Văn Vũ 108 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh 2.127 ( đã loại dòng thứ tự khơng ) (ngắn mạch dạng nguồn cung cấp , 1MBA làm việc độc lập) IH = 2 Như vậy cắt đường đặc tính b nên: b. Ngắn Mạch Trong Vùng Bảo Vệ: Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng điện so lệch ln bằng dòng hãm do đó theo lý thuyết rơle ln tác động.Kiểm tra sự làm việc của rơle ta kiểm tra độ nhạy: Trong đó: dòng so lệch tính tốn ( dựa trên đặc tính làm việc của rơle) b.1. ngắn mạch phía 220 kV (N’1) Dòng so lệch trong vùng bé nhất: 3.984 ( Ngắn mạch ,nguồn cung ,2MBA làm việc song song) Như vậy cắt đường đặc tính c nên : Độ nhạy của bảo vệ: SVTH: Hồng Văn Vũ 109 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh b.2. ngắn mạch phía 110 kV (N’2) Dòng so lệch trong vùng bé nhất: 1.578 ( Ngắn mạch ,nguồn cung ,2MBA làm việc song song) Như vậy cắt đường đặc tính b nên : Độ nhạy của bảo vệ: b.3. ngắn mạch phía 22 kV (N’3) Dòng so lệch trong vùng bé nhất: 1.1485 ( Ngắn mạch ,nguồn cung ,2MBA làm việc song song) Như vậy cắt đường đặc tính b nên : Độ nhạy của bảo vệ: 2. Bảo Vệ Chống Chạm Đất Hạn Chế, (87N) : Độ nhạy được xác định theo biểu thức : Trong đó : – trị số dòng ngắn mạch thứ tự khơng nhỏ nhất tại chỗ ngắn mạch trong vùng bảo vệ SVTH: Hồng Văn Vũ 110 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh Điểm N’1: – trị số dòng khởi động , A Dòng thứ tự khơng nhỏ nhất qua bảo vệ: 0.947 (Dạng ngắn mạch N’1(1), nguồn cung cấp SNmin ,1MBA làm việc,trang 39) Độ nhạy của bảo vệ : Điểm N’2 : Iokđ trị số dòng khởi động, I0kđ = 0.3.Idđ2BI = 0.3×800 =240 A Dòng thứ tự khơng nhỏ nhất qua bảo vệ: I0Nmin = 0.845 (Dạng ngắn mạch N2(1), nguồn cung cấp SNmin , 2MBA làm việc,trang 53) Độ nhạy của bảo vệ : 3. Bảo Vệ Q Dòng, I> (51) Độ nhạy của bảo vệ được xác định theo biểu thức: Trong đó: Ikđ Dòng khởi động của bảo vệ a. Bảo vệ q dòng phía 220 kV: 1.1485 SVTH: Hồng Văn Vũ 111 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh IN1min Dòng ngắn mạch cực tiểu qua vị trí đặt bảo vệ khi có sự cố phía bên kia máy biến áp: INmin = min IN2min , IN3min (Dạng ngắn mạch N3(2), nguồn cung cấp SNmin, 2MBA làm việc song song, bảng2.4) Trong trường hợp này bảo vệ khơng nhạy, để tăng độ nhạy chúng ta sử dụng bảo vệ thành phần thứ tự nghịch: Dòng điện khởi động được chọn theo điều kiện: Độ nhạy của bảo vệ: Trong đó: I21Bimin Dòng thứ tự nghịch nhỏ nhất qua BI1 b. Bảo vệ q dòng phía 110kV (Dạng ngắn mạch N2(2), nguồn cung cấp SNmin, 2MBA làm việc song song, bảng 22) c. Bảo vệ q dòng phía 22kV SVTH: Hồng Văn Vũ 112 Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh (Dạng ngắn mạch N3(2), nguồn cung cấp SNmin, 2MBA làm việc song song, bảng 23) 4. Bảo Vệ Q Dòng Thứ Tự Khơng, I0> (51N) Độ nhạy của bảo vệ được xác định theo biểu thức: Trong đó: I0Nmin – Dòng thứ tự khơng cực tiểu khi ngắn mạch trên thanh góp phía bên kia máy biến áp. Vì ta chọn hệ số k = 0.3 , nên hệ số độ nhạy của bảo vệ giống với bảo vệ 87N TÀI LIỆU THAM KHẢO: TS. Huỳnh Nhơn, Thiết Kế Nhà Máy Điện và Trạm Biến Áp. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, 2003 TS. Nguyễn Hồng Việt, Thiết Kế Hệ Thống Điện. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, 2003 Ngơ Hồng Quang, Sổ Tay Lựa Chọn và Tra Cứu Thiết Bị Điện từ 0,4 500kV. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà nội2007 TS. Trần Quang Khánh ,Bảo Vệ Rơle Và Tự Động Hóa Hệ Thống Điện .Nhà Xuất Bản Giáo Dục SVTH: Hồng Văn Vũ 113 ... làm việc an tồn, tin cậy với hệ thống bảo vệ rơle tác động nhanh, nhạy và đảm bảo tính chọn lọc để lựa chọn và chỉnh định các thiết bị này phải dựa trên kết quả tính tốn ngắn mạch, củ thể là dòng... u cầu của việc tính tốn ngắn mạch là phải xác định được dòng ngắn mạch lớn nhất (Imax) để phục vụ cho việc chỉnh định rơle và dòng ngắn mạch nhỏ nhất (Imin) để kiểm tra độ nhạy cho các rơle đã được chỉnh định. ...Đồ Án Chun Nghành GVHD: Cơ Phan Thị Hạnh Trinh CHƯƠNG I: MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ I. MƠ TẢ ĐỐI TƯỢNG : Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 220/110/22 KV, có 2 máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 mắc song song với nhau. Hai máy biến áp này được cung cấp