Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHT đặng Hữu trung Nghiên cứu ứng dụng rơle kỹ thuật số bảo vệ chọn lọc chống chạm đất pha khởi hành 6kV Mỏ lộ thiên vùng cẩm ph¶- qu¶ng ninh Ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Ngọc Vĩnh HÀ NỘI - 2014 Lêi cam đoan Tôi xin cam đoan công trình riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực cha có công bố công trình khác Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2014 Tác giả luận văn Đặng Hữu Trung Mục lụC Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ Mở đầu .6 Ch−¬ng 1: Tỉng quan vỊ thực trạng cung cấp điện cao áp 6kV mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 1.1 Giíi thiƯu thùc tr¹ng cung cÊp điện cao áp 6kV Công ty than Cọc Sáu .3 1.1.1 Sơ đồ cung nguyên lý trạm biến áp 35/6 kV Công ty than Cọc Sáu 1.1.2 Các thiết bị trạm biến áp 35/6 kV Công ty than Cọc Sáu 1.1.3 Giới thiệu mạng điện 6kV Công ty 1.1.4 C¸c sù cè xảy mạng điện 6kV 11 1.2 Giíi thiƯu thùc tr¹ng cung cấp điện cao áp 6kV công ty than Cao Sơn 11 1.2.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm biến áp 35/6 kV Công ty than Cao Sơn 11 1.2.2 Các thiết bị dùng trạm 35/6,3 kV Công ty than Cao Sơn 13 1.2.3 Giới thiệu mạng điện kV Công ty than Cao Sơn 15 1.2.4 Các cố sảy mạng điện 6kV .17 1.3 NhËn xÐt chung .17 Chơng 2: Đánh giá trạng hình thức bảo vệ rơle trạm biến áp 35/6kv hình thức bảo vệ chống chạm đất pha mỏ lộ thiên vùng cẩm phả quảng ninh 18 2.1 Các hình thức bảo vệ trạm biến áp 35/6kV 18 2.1.1 Các hình thức bảo vệ trạm biến ¸p 35/6kV C«ng ty than Cäc S¸u 18 2.1.2 Đánh giá hệ thống rơle bảo vệ máy biến ¸p C«ng ty than Cäc S¸u 20 2.1.3 Đánh giá hệ thống bảo vệ trạm biến áp 35/6 kVCông ty than Cao Sơn 21 2.1.4 Thống kê thông số bảo vệ trạm biến áp 35/6kV mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 25 2.2 Bảo vệ chạm đất pha khởi hành 6kV công ty than Cọc Sáu, Cao Sơn, vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh 26 2.2.1 Nguyªn nhân hậu chạm đất pha 26 2.2.2 Các yêu cầu nhiệm vụ bảo vệ chạm đất pha 27 2.2.3 Bảo vệ chạm đất pha Công ty than Cọc Sáu sử dụng 28 2.2.4 Bảo vệ chạm đất pha Công ty than Cao Sơn sử dụng .29 2.3 Nhận xét chung bảo vệ chạm đất mỏ khu vực Cọc Sáu, Cao Sơn .31 Ch−¬ng 3: Nghiên cứu ứng dụng rơle kỹ thuật số bảo vệ chọn lọc chống chạm đất pha cho khởi hành 6kv công ty than Cọc Sáu, Cao sơn 32 3.1 Tæng quan vỊ r¬le kü tht sè .32 3.1.1 Nguyên lý làm việc cđa r¬le sè 32 3.1.2 Đầu vào tơng tự 33 3.1.3 Đầu vào số 34 3.1.4 Đầu sè 34 3.1.5 Chun ®ỉi tÝn hiƯu t−¬ng tù sè (A/D) .35 3.1.6 C¸c bé läc sè 37 3.1.7 Đo lờng ghi kiện .40 3.1.8 Các chức bảo vệ .40 3.2 Giíi thiƯu c¸c loại rơ le kỹ thuật số 41 3.2.1 Giíi thiƯu vỊ r¬le sè MICOM P441 (Ph¸p) .41 3.2.2 Giíi thiƯu chung vỊ r¬le kü tht sè MICOM.P122C 45 3.2.3 R¬le kü thuËt sè REG316*4 cđa h ng ABB (Thơy §iĨn) .49 3.2.4 Giíi thiƯu r¬le kü tht sè SMPR-1 cđa h ng Orion-Italia 65 3.2.5 Giíi thiệu rơle kỹ thuật số 7SJ64** (Đức) .72 3.2.6 Giíi thiƯu r¬le kü tht sè DLP3** cña h ng GE-Mü .78 3.2.7 Lùa chän r¬le kü thuËt sè 80 3.3 Tính toán giá trị chỉnh định 80 3.3.1 TÝnh ®iƯn dung toàn mạng 6kV mỏ 80 3.3.2 Tính dòng chạm đất khởi hành 6kV Các Công ty than Cọc Sáu, Cao S¬n 84 3.3.3.TÝnh toán chỉnh định cho rơle bảo vệ 87 3.3.4 Nhập thông số cho rơle số bảo vệ 88 3.3.5 Bảo vệ dòng chạm ®Êt 88 3.3.6 Khoá sóng hài 91 KÕt luËn kiến nghị 92 I KÕt luËn 92 II KiÕn nghÞ .92 Tµi liƯu tham kh¶o .93 Phô Lôc 94 Danh mục bảng biểu Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật cầu dao cách ly .5 Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật máy cắt dầu Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật máy biến áp đo lờng .5 Bảng 1.5.Thông số kỹ thuật van phóng sét B¶ng 1.6 Các thông số kỹ thuật tủ điện phía 6kV Bảng 1.7.Thông số kü tht cđa tơ bï cosϕ 6kV lo¹i KC2 - 6,3 - 2T3 Bảng 1.8 Các thông số đờng dây không 10 Bảng 1.9 Các thông số m hiệu cáp khởi hành 10 Bảng 1.10 Các thông số trạm biến áp Công ty than Cao Sơn .13 Bảng 1.11 thông số kỹ thuật máy cắt 35 kV loại C35M-630A-10T .13 Bảng 1.12 Thông số kü thuËt cña van phãng sÐt PBC-35,PBΠ-6T 13 Bảng 1.13 Thông số kỹ thuật hai máy biến dòng 14 Bảng 1.14 Thông số kỹ thuật cầu dao cách ly POH 35/600T 14 Bảng 1.15.Thông số kỹ thuật máy biến áp 6kV công ty than Cao Sơn 14 Bảng 1.16 Chức tủ loại KPY12-1000 15 Bảng 2.1 Thông số rơle so lệch dọc m hiệu PHT – 565 .18 B¶ng 2.2 Các thông số kỹ thuật rơle khí có m hiệu BT-43-66 20 Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật rơ le dòng RI loại PT- 40/20 23 Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật Rơle dòng điện 3RI loại PT-40/10 23 Bảng 2.6 Các thông số hình thức vảo vệ trạm biến áp 35/6kV mỏ lộ thiên vïng CÈm Ph¶ - Qu¶ng Ninh 25 Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật máy biến áp đo lờng HTM-6 30 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật rơle MICOM.P122C .46 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật rơle REG316*4 .50 Bảng 3.3 Thông số bảo vệ nhiệt rơle REG316*4 53 Bảng 3.4 Thông số bảo vệ dòng có thời gian xác định 53 Bảng 3.5 Thông số bảo vệ dòng có hớng .54 Bảng 3.6 Thông số bảo vƯ so lƯch m¸y ph¸t cđa REG316*4 54 Bảng 3.7 Thông số bảo vệ so lệch máy biên áp REG316*4 55 Bảng 3.8 Thông số bảo vệ dòng cắt nhanh REG316*4 56 Bảng 3.9 Thông số bảo vệ dòng có kiểm soát áp thấp .56 Bảng 3.10 Thông số bảo vệ dßng cã thêi gian phơ thc 57 Bảng 3.11 Thông số bảo vệ áp thiểu áp REG316*4 .57 Bảng 3.12 Thông số bảo vệ dòng chạm đất có thời gian phụ thuộc 58 Bảng 3.13 Thông số bảo vệ dòng cân pha 58 Bảng 3.14 Thông số bảo vệ qu¸ ¸p cđa REG316*4 59 Bảng 3.15 Thông số kỹ thuật bảo vệ khoảng cách REG316*4 60 Bảng 3.16 Thông sè b¶o vƯ chèng mÊt kÝch tõ cđa REG316*4 .60 Bảng 3.17 Thông số bảo vệ t¶i Stator cđa REG316*4 .62 B¶ng 3.18 Thông số bảo vệ cân điện áp REG316*4 64 Bảng 3.19 Thông số bảo vệ dao động tần số REG316*4 65 Bảng 3.20 Thông số kỹ thuật rơle DLP3** .78 Bảng 3.21 Giá trị điện dung 1km đờng dây không 81 Bảng 3.22 Giá trị ®iƯn dung cđa 1km c¸p CБГ .81 Bảng 3.23.Giá trị điện dung khởi hành .82 Bảng 3.24 Dòng điện điện dung riêng khởi hành 83 Bảng 3.25 Điện dung đờng dây khởi hành 83 Bảng 3.26 Kết tính điện dung đờng cáp khởi hành 83 Bảng 3.27 Điện dung động cao áp khởi hành .84 Bảng 3.28.Kết tính dòng điện dung riêng khởi hành 84 Bảng 3.29 Dòng cố khởi hành kể đến ảnh hởng máy biến áp đo lờng HTM-6 86 B¶ng 3.30 Kết tính toán dòng điện cố khởi hành .87 Bảng 3.31 Bảng nhập thông số biến dòng .88 Bảng 3.32 Kết tính toán dòng đặt chỉnh định rơle số bảo vệ cho khởi hành 6kV Công ty than Cọc Sáu 90 B¶ng 3.33 Kết tính toán dòng đặt chỉnh định rơle số bảo vệ cho khởi hành 6kV Công ty than Cao S¬n 90 DANH mụC HìNH Vẽ Hình 1.1 Sơ đồ trạm biến áp 35/6 kV Công ty than Cọc Sáu .4 Hình 1.2 Sơ đồ mạng điện 6kV Công ty than cọc Sáu .8 Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle khởi hảnh 6kV Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp Công ty than Cao Sơn 12 Hình 1.5 Sơ đồ mạng điện 6kV Công ty than Cao S¬n 16 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ máy biến ¸p 35/ kV 19 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ tải cực đại máy biến áp 22 Hình 2.3 Sơ đồ bảo vệ rơle khởi hành kV Công ty than Cao Sơn 24 Hình 2.4 Sơ đồ bảo vệ chạm đất pha Công ty than Cọc Sáu .29 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle PT3-50 30 H×nh 3.1 Sơ đồ tự kiểm tra chức rơle số 33 Hình 3.2 Sơ ®å nèi BU, BI víi c¸c bé phËn biÕn ®ỉi tín hiệu đầu vào .34 Hình 3.3 Sơ đồ làm việc kết hợp đầu vào/đầu rơle số 35 Hình 3.4 Nguyên lý chuyển đổi A/D kết hợp multiplexer 36 Hình 3.5 Sơ đồ phối hợp chuyển đổi A/D multiplexer 37 Hình 3.6 Hình dáng bên rơle khoảng cách số MICOM P441 41 Hình 3.7 Sơ đồ bảo vệ đờng dây rơle cách số MICOM họ P44X 43 Hình 3-8 Đặc tính bảo vệ dòng có thời gian phụ thuộc rơle P122C 48 Hình 3.9 Sơ đồ chức giá sắt mạch cắt rơle P122C 49 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý khối rơle REG316*4 50 Hình 3.11 Đặc tính bảo vƯ so lƯch cđa REG316*4 55 Hình 3.12 Đặc tính bảo vệ khoảng cách 59 H×nh 3.13 Đặc tính bảo vệ chống kích từ 61 Hình 3.14 Đặc tính bảo vệ tải stator REG316*4 61 Hình 3.15 Sơ đồ bảo vệ 100% cuộn stator chống chạm đất có nối thêm 62 Hình 3.16 Sơ đồ bảo vệ 100% cuộn stator chống chạm đất có nối thêm 63 Hình 3.17 Sơ đồ bảo vệ 100% cuộn stator chống chạm đất có nối thêm biến điện áp đầu cực máy phát dùng rơle số REG316*4 63 Hình 3.18 Bảo vệ cân điện áp REG316*4 64 Hình 3.19 Sơ đồ đấu dây mạch bảo vệ rơle SMPR-1 66 Hình 3.20 Đặc tính bảo vệ dòng có thời gian phơ thc 70 H×nh 3.21 Hình dạng rơle 7S J64** 72 Hình 3.22 Sơ đồ chức rơ le 7SJ64** 73 Hình 3.23 Đặc tính bảo vệ dòng có hớng rơle 7SJ64** 77 Hình 3.24 Sơ đồ bảo vệ chống chạm đất có trë kh¸ng .78 Më đầu Tính cấp thiết đề tài Với sản lợng than ngày tăng mỏ Việt Nam đòi hỏi việc đầu t ngày đa dạng máy móc thiết bị việc cung cấp điện ngày lớn chất lợng ngày tốt Một cố chiếm tỷ trọng lớn tổng số cố xảy lới điện 6kV cố chạm đất pha Khi có chạm đất pha xảy mỏ lộ thiên gây hại kinh tế việc ngừng cung cấp điện mà gây hậu nghiêm trọng an toàn điện giật Do vậy, đòi hòi phải có hệ thống bảo vệ chạm đất pha tin cậy đảm bảo tính chọn lọc cần thiết Trong thời gian gần việc phát triển rơle kỹ thuật số đ đợc áp dụng nhiều ngành kỹ thuật đạt đợc thành công lớn đề tài: Nghiên cứu ứng dụng rơle kỹ thuật số bảo vệ chọn lọc chống chạm đất pha khởi hành 6kV mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả- Quảng Ninh cần thiết Mục đích đề tài - Nghiên cứu thực trạng cung cấp điện cao áp 6kV mỏ lộ thiên khu vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh - Nghiên cứu đề xuất ứng dụng rơle kỹ thuật số nhằm đảm bảo, bảo vệ chọn lọc chống chạm đất pha khởi hành 6kV mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả Quảng Ninh Đối tợng phạm vi nghiên cứu Các khởi hành 6kV mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh Nội dung đề tài - Đánh giá thực trạng cung cấp điện cao áp 6kV mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh - Đánh giá thực trạng hệ thống rơle bảo vệ chạm đất pha cho khởi hành 6kV mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh - Đề xuất giải pháp sử dụng rơle kỹ thuật số bảo vệ chọn lọc chạm đất pha cho khởi hành 6kV ở mỏ lộ thiên vïng CÈm Ph¶ - Qu¶ng Ninh Ua=Ea Ib Ia 1200 Uc=Ec Ic U0=E0 Hình P3.2 Dòng áp chế độ làm việc bình thờng Khi có điện áp điểm đờng dây coi nh nhau, điện áp có giá trị sức điện động: • • • • • • U A = E A ;U B = E A ;U C = E C Khi điện dung phân bố thay điện dung tập trung CA,CB, CC, đợc biễu diễn hình (3-2a) Trong tính toán chạm đất pha mạng cao áp ta bở qua thành phần điện trở tác dụng mạng Để đơn giản ta coi mạng pha đối xứng có: CA = CB = CC = C Các điện áp nói lập thành hình đối xứng tổng hình học chúng không Do biện pháp điểm trung tính so với đất không Qua điện dung CA, CB, CC có dòng điện trị số chúng vợt trớc điện áp pha tơng ứng góc 900 đợc xác định theo biểu thức sau: ã ã ã U I A = J A = Jω C U A X CA • • • U I B = J B = Jω U B X CB • • U I C = J C = Jω U C X CC • • Víi: • • I A + I B + IC = 2) Chế độ làm việc lới điện 6kV có trung tính cách ly pha chạm đất Khi xảy chạm đất pha ( hình 3-3), điện áp điểm trung tính so với đất khác không, điện áp pha chạm đất dần tới không Khi chạm đất hoàn toàn, điện áp pha không cố so với đất tăng lên giá trị điện áp dây Giả sử pha A chạm đất, có: • U A (1) = • • • U B (1) = U B − U A VỊ gi¸ trị: ã (1 ) ã (1) U B = U C = 3U f • (1) • (1) • • U B + U C = U = −3 U A • (1) I CC • (1) I CB • • U = −U • (1 ) Id • (1) • (1 ) I CB Id • (1) • (1) I CB + I CC • (1) I CC U C(1) UC U B(1) UB U B(1) + U C(1) Hình P3.3 Dòng áp chạm đất pha mạng trung tính cách ly + Dòng điện chạm đất ã Khi chạm đất pha chỗ chạm đất có dòng I cd Dòng chạm ã (1 ) ã (1) qua điện dung pha không chạm đất Do U A = nªn I CA = , pha B C có dòng vợt trớc áp tơng đơng góc 900 ã (1) I CB • U (1) = j B XC I CC = j U B(1) XC Dòng chạm đất có chiều dơng qui ớc chỗ cố: ã (1) I cd • • •(1) •(1) • (1) U B U C(1) 3U A = − I CB + I CC = − + = XC XC XC ã ã (1) ã đó: = jω C ; XC V©y: I cd = jω C Σ U A = j 3ωL.C oi U f 10 −6 (A) • (1) U B(1) + U C = 3U A ã đó: L- Chiều dài tổng cộng dây dẫn pha km; Coi- Điện dung riêng pha so với đất đơn vị chiều dài: (àF/km) đồ thị véc tơ dòng ¸p m¹ng cã trung tÝnh c¸ch ly pha A chạm đất hoàn toànđợc biểu diễn hình 3.3b • (1) • (1) • (1) NhËn thÊy, hÖ vÐc tơ điện áp U A ;U B ;3U C đối xứng Theo phơng pháp phân tích thành phần đối xứng ta có véc tơ thành phần pha : VÝ dơ cho pha A: • (1) • (1) • (1) • (1) U A1 = (U A + a U B + a U C ) • (1) U A2 • (1) U A0 • (1) • (1) • (1) = (U A + a U B + a U C ) • (1) • (1) • (1) = (U A + U B + U C ) Tõ đồ thị véc tơ dòng áp mạng có trung tính cách ly pha A chạm đất hoàn toàn hình 3.3b ta thấy: ã (1) ã U C = U il j150 Thay sè vµo công thức ta có : ã (1) U A1 = • (1) U A2 = • (1) U A0 = • • j 3300 (e + e j 390 ).U A = U A • j 4500 (e + e j 270 ).U A = • j 210 (e + e j150 ).U A = Nh vËy mạng điện có cố chạm đất pha , dòng điện qua điện dung pha không bị cố tăng lên lần dòng điện dung qua chỗ chạm đất I cd(1 ) lần dòng điện dung pha h hỏng chế độ bình thờng Khi xảy cố ngắn mạch qua đất, dới tác động điện áp thứ tự không (1 ) phát sinh dòng thứ tự không qua điện dung pha đợc biểu diễn hình 3U ON ã IC ã IB • IA • • U = −U • 3I Hình P3.4 Sự phân bố dòng điện thứ tự không pha A chạm đất Trong mạng trung tính cách ly Từ phân chia dòng thứ tự không với chiều dơng quy ớc dòng I0 có: ã (1) I0 • (1) U ON =−j = j.U A ω.C XC Từ biểu thức (3-7) (3-8) ta có: ã (1) • (1) I cd = I VËy dòng chạm đất dòng thứ tự không phát sinh phản ứng ã (1) nguồn điện áp thứ tự không 3U0 xảy chạm đất pha I cd chËm sau mét gãc 900 so víi U O(1 ) Đối với mạng cao áp 6ữ35kV dòng chạm đất từ cấp điện áp 6, 10, 35 (kV) vợt 30A, 20A, 15A, ngời ta sử dụng cuộn bù điện dung Chạm đất pha mạng có bù điện dung Trên hình (3.5a) giới thiệu dòng cao áp chế độ làm việc bình thờng, (3-5b) giới thiệu chế độ dòng cao ¸p sù cè, hÖ thèng cã trung tÝnh nèi ®Êt cn c¶m ®Ĩ bï ®iƯn dung Cn c¶m gåm lõi thép cuộn dây thay đổi số vòng dây Ngời ta chế tạo cuộn cảm cho có điện kháng Xb lớn so với điện trë rb cđa nã • I CC • I CC • I CB • I CB • I CA • I CA ã (1 ) I (a) d (b) Hình P3.5 Dòng áp chế độ bình thờng cố mạng có bù điện dung Khi làm việc chế độ bình thờng, hệ thống hoàn toàn đối xứng Khi xảy chạm đất pha, dòng điện dung hệ thống thay đổi nh trờng hợp mạng trung tính cách ly, điện áp giả tởng( điện áp đất) ã (1) ã U cd = U A điểm chạm đất đặt lên cuộn cảm , sinh dòng điện cảm, qua điểm chạm đất xuất hai thành phần dòng điện nói Do dòng điện dung dòng điện cảm ngợc chiều nên cuộn bù làm giảm giá trị dòng điện chạm ®Êt, ta cã: • • I cdΣ = U A (YC + Yb ) = U F jωC − b + j ω L b • r ωL = U F b + j 3ωC − b2 rb + ω Lb rb + ωLb ®ã: Yb ; rb; Lb - Tổng dẫn, điện trở, điện cảm cuộn bù dập hồ quang Khi bù hoàn toàn ( đạt cộng hởng dòng điện) rb
Ngày đăng: 21/05/2021, 16:26
Xem thêm:
