Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV

Tính toán bve máy biến áp 110/35/10 KW

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV Mục lục Trang Lời nói đầu . 1 Chương 1: Giới thiệu trạm biến áp 3 Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ rơle 8 Đ2.1. Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch . 9 Đ2.2. Các đại lượng cơ bản . 9 Đ2.3. Điện kháng các phân tử . 9 Đ2.4. Tính dòng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ . 11 Đ2.5. Tính dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ . 19 Đ2.6. Chọn máy biến dòng điện . 29 Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ 33 3.1. Các dạng hư hỏng thường xảy ra đối với máy biến áp. . 33 3.2. Các tình trạng làm việc không bình thường của máy biến áp. Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 1 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV . 33 3.3. Yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ . 33 3.4. Các bảo vệ đặt cho máy biến áp . 34 Chương 4: Giới thiệu tính năng và thông số các rơle được sử dụng . 42 Đ1. Bảo vệ máy biến áp . 42 1. Bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT513 . 42 Đ2. Bảo vệ quá dòng có thời gian rơle SIPROTEC 7SJ600 . 56 Chương 5: Chỉnh định các thông số của bảo vệ và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ . 66 5.1. Các thông số cần thiết cho việc tính toán bảo vệ . 66 5.2. Chỉnh định bảo vệ so lệch dùng rơle 7UT513 . 66 5.3. Kiểm tra độ nhạy và độ an toàn hãm của rơle so lệch . 73 5.4. Chỉnh định bảo vệ quá dòng điện dùng rơle SIPROTEC 7SJ600 . 80 Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 2 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV 5.5. Chỉnh định bảo vệ quá tải nhiệt dùng rơle SIPROTEC 7SJ600 . 84 5.6. Bảo vệ quá dòng thứ tự không đặt ở dây nối trung tính của máy biến áp với đất dùng rơle SIPROTEC 7SJ600 . 86 5.7. Bảo vệ quá áp thứ tự không chống chạm đất phía 35kV và 10kV (59N/U 0 >) . 87 Lời nói đầu Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện, là đầu mối liên kết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải và đường dây phân phối điện năng đến các phụ tải. Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp đắt tiền, so với đường dây tải điện thì xác suất sảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp hơn, tuy nhiên sự cố ở tram sẽ gây lên những hậu quả nghiêm trọng nếu không được loại trừ một cách nhanh chóng và chính xác. Ngoài những dạng sự cố thường xảy ra trong hệ thống như: Ngắn mạch, quá tải, trạm biến áp còn có các dạng sự cố khác xảy ra đối với MBA như: Rò dầu, quá bão hoà mạch từ v.v… Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong trạm biến áp cũng như trong hệ thống điện rất đa dạng. Do thiên tai lũ lụt, do hao mòn cách điện, do tai nạn ngẫu nhiên, do thao tác nhầm v.v… Sự cố xảy ra bất ngờ và bất kỳ lúc nào do đó yêu cầu hệ thống bảo vệ phải làm việc chính xác, loại trừ đúng phần tử hệ sự cố càng nhanh càng tốt. Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 3 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV Để nghiên cứu, thiết kế bảo vệ Rơ le cho các phần tử trong hệ thống điện, cần phải có những hiểu biết về những hư hỏng, hiện tượng không bình thường xảy ra trong hệ thống điện, cũng như các phương pháp và thiết bị bảo vệ. Nội dung cuốn đồ án tốt nghiệp này là: Thiết kế hệ thống Rơ le bảo vệ cho máy biến áp 110kV, gồm 5 chương. Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ và thông số chính. Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ Rơle Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ. Chương 4: Giới thiệu tính năng và thông số các loại Rơle định sử dụng. Chương 5: Tính toán các thông số của bảo vệ, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ. Do lần đầu tiên làm nhiệm vụ thiết kế và sự hạn chế của bản thân cũng như thời gian, cuốn đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn thầy VS.GS. Trần Đình Long cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống Điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian vừa qua để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Hà Nội: Sinh viên Nguyễn Ngọc Nam Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 4 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV Chương 1 Giới thiệu trạm biến áp Hưng Đông 1.1. Quá trình xây dựng và vận hành. Trạm biến áp Hưng Đông trực thuộc Công ty truyền tải Điện I Việt Nam, nằm ở địa phận phía tây bắc thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An. Trạm có nhiệm vụ cung cấp điện cho tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh và một phần của tỉnh Quảng Bình. Nó là trạm liên lạc, kết nối giữa miền Bắc và Miền Trung trong hệ thống điện Việt Nam. 1.2. Các thiết bị chính của trạm. Trạm biến áp Hưng Đông nhận nguồn từ nhà máy thuỷ điện Hoà Bình qua 2 trạm Rịa và Thanh Hoá trên đường dây 271. 1.2.1. Máy biến áp (MBA). Trạm hiện có 2 MBA tự ngẫu AT3 và AT4 có cống suất định mức của mỗi máy là 125.000 KVA. Điện áp định mức 115/ 38,5/ 10,5 KV. 1.2.2. Máy cắt điện (MCĐ). Trong trạm hiện nay đang sử dụng các (loại) máy cắt: 4 MCĐ loại FXT - 14 dùng cho phía điện áp 220KV 8 MCĐ loại FXT - 11 dùng cho phía điện áp 110kV 10 MCĐ loại C-35M-630 loại nhiều dầu dùng cho phía điện áp. 12 MCĐ loại BMΠí -10 dùng cho phía điện áp 10kV 1.3. Hệ thống đường dây. - Trạm có 5 đường dây 110kV đi ra, đó là: 172 đi Đô Lương Nghệ An. 171 đi Linh Cảm Hà Tĩnh. 174 đi thị xã Hà Tĩnh. 173 đường dây kép đi Bến Thuỷ Nghệ An. - Trạm có 7 đường dây 35 KV đi ra, đó là: Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 5 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV 373 cấp cho huyện Nghi Lộc 374 cấp cho huyện Thanh Chương 375 cấp cho huyện Huỷ Nguyên 376 cấp cho huyện Nam Đàn 377 cấp cho huyện Diễn Châu 378 cấp cho thành phố Vinh 379 cấp cho thị xã Cửa Lò. - Ngoài ra trạm còn có 9 đường dây cung cấp cho các khu vực trong thành phố vinh và các vùng lân cận khác. 1.4. Hệ thống bảo vệ Rơle và tự động hoá. 1.4.1. Hệ thống bảo vệ Rơle phía 220 KV. Đường dây dùng loại 7SA513 của hãng Siemens và 67-67N của hãng GECALSTOM. Máy biến áp AT3 và AT4: Bảo vệ so lệch: 87 của hãng GEC ALSTHOM Bảo vệ dự phòng: 67 - 67N của hãng GEC ALSTHOM. Bảo vệ rơ le hơi, dòng dầu, mức dầu. 1.4.2. Hệ thống bảo vệ Rơ le phía 110kV: Đường dây dùng loại: 7SA511 của hãng Siemens 7SJ 513 của hãng Siemens 67-67N của hãng GEC ALSTHOM. Máy biến áp T1 và T2. Bảo vệ so lệch: 87 của hãng GEC ALSTHOM. Bảo vệ dự phòng: 67 N của hãng GEC ALSTHOM Bảo vệ rơ le dầu, dòng dầu, mức dầu. Bảo vệ quá dòng phía 35 KV và 10kV dùng loại 50/51 của hãng GEC ALSTHOM. Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 6 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV 1.4.3. Hệ thống tự động hoá. Điều khiển đóng cắt MCĐ Điều chỉnh điện áp các MBA Tự động sa thải phụ tải. Tự khởi động hệ thống quạt mát cho MBA. 1.5. Các thông số chính của máy biến áp. 1.5.1. máy biến áp AT3 và AT4. Tổ đấu dây Υ tự ngẫu / ∆-0-11. Công suất định mức các cuộn dây: Cao 125000 KVA Trung 125000 KVA Hạ 63000 KVA Điện áp định mức các cuộn dây: Cuộn cao áp : 230 KV Cuộn trung áp : 121 KV Cuộn hạ áp : 10,5 KV. Điện áp ngắn mạch: Cao - Trung : 11,1% Trung - Hạ : 27,6% Cao - Hạ : 42,9%. Tổn hao ngắn mạch. Cao - Trung : 322 KW. Trung - Hạ : 276 KW. Cao - Hạ : 299 KW. Chế độ làm việc của trung tính: Nối đất trực tiếp. 1.5.2. Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây T1 và T2. Tổ đấu dây: ΥN - y - d11 Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 7 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV Công suất định mức các cuộn dây: Cao : 2500 KVA Trung : 2500 KVA Cao : 2500 KVA Dòng điện định mức Cao : 125,5 (A) Trung : 375 (A) Cao : 1312 (A) Điện áp định mức các cuộn dây: Cao : 115 KV Trung : 38,5 KV Cao : 10,5 KV Điện áp ngắn mạch U N %. Cao - Trung : 10,25% Trung - Hạ : 17,89% Cao - Hạ : 6,25%. Tổn hao ngắn mạch: Cao - Trung : 128,47 KW Trung - Hạ : 139,61 KW Cao - Hạ : 108,3 KW. Nấc điều chỉnh điện áp: ± 9 . 1,78%. 1.6. Sơ đồ nối điện máy biến áp T 1 và T 2 . Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 8 10KV 350KV CST 2 CS1T 1 T 1 T 2 C D H Q 110KV Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV Chương 2 Tính toán ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ rơ le Tính toán ngắn mạch tại các vị trí trên sơ đồ nhằm tìm ra dòng sự cố (ngắn mạch) lớn nhất và nhỏ nhất đi qua vị trí đặt bảo vệ, phục vụ cho chỉnh định và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ. Đối với trạm thiết kế bảo vệ phải tính dạng ngắn mạch như sau: • Để tìm dòng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 3 pha N (3) , ngắn mạch một pha N (1) ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1) . • Để tìm dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 2 pha N (2) , ngắn mạch một pha N (1) ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1) . Khi tính ngắn mạch sử dụng các giả thiết. • Coi tần số là không thay đổi trong thời gian ngắn mạch. • Bỏ qua hiện tượng bão hoà của mạch từ trong lõi thép các phần tử. • Bỏ qua ảnh hưởng của phụ tải đối với dòng ngắn mạch. • Bỏ qua điện trở của các phần tử. • Cọi phía 35 KV của máy biến áp trung tính cách điện hoàn toàn với đất. Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 9 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV Đ2.1. Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch. Đ2.2. Các đại lượng cơ bản. Chọn công suất cơ bản: S cb = 100 MVA Chọn điện áp cơ bản: U cb = U Tb các cấp Vậy: U Cb1 = 115 KV; U Cb2 = 37 KV; U Cb3 = 10,5 KV Chọn : E HT = 1. Đ2.3. Điện kháng của các phần tử. • Điện kháng các phần tử được tính trong hệ đơn vị tương đối cơ bản (Tđcb ký hiệu: ∗cb) 1. Điện kháng hệ thống. Theo tài liệu tính toán ngắn mạch của Trung tâm Điều độ Miền Bắc (A1) đối với trạm biến áp Hưng Đông, tại thanh cái 110kV có: S N max = 338 MVA ; Z 0 / Z 1 = 0,75 S N min = 283 MVA. Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 10 110KV BI1 B1 B2 BI2 BI3 N 2 10KV 35KV N 3 N 1 . 3 0,285 HTĐ 11 0KV 3 5KV 1 0KV N 3 BI3 BI2 I N BI1 I (3) N3 1 2 3 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV Dòng qua bỏ vệ 1 phía 11 0kV khi ngắn mạch. Cọi phía 35 KV của máy biến áp trung tính cách điện hoàn toàn với đất. Nguyễn Ngọc Nam Lớp HTĐ 9 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ máy biến áp 110/35/10 kV Đ2.1. Vị