Thiết kế hệ thống bảo vệ rơ le cho trạm biến áp cát lái 110kv

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP CÁT LÁI 110KV SINH VIÊN : NGUYỄN MINH HOÀNG MSSV : 15075951 LỚP : DHDI11A GVHD : ThS PHAN THỊ HẠNH TRINH TP HCM, NĂM 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài Nguyễn Minh Hoàng MSSV: 15075951 Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠLE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ CHO TBA CÁT LÁI 110 KV Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) - Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho TBA Cát Lái 110 kv có thơng số sau: + Trạm có MBA song song với công suất máy 63 MVA + Sơ đồ nguyên lý TBA(kèm theo) + TBA cung cấp điện cho nhánh phụ tải: Thạnh Mỹ Lợi, Tân Cảng, KDL Cát Lái… Kết dự kiến - Chọn phương thức bảo vệ cho TBA - Biết tính tốn ngắn mạch đối xứng,bất đối xứng phục vụ bảo vệ Rơle - Giới thiệu tính thơng số Rơle - Tính tốn cài đặt Rơle bảo vệ TBA kiểm tra độ nhạy Rơle bảo vệ Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Trưởng môn i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN - ii LỜI MỞ ĐẦU Trong trình vận hành hệ thống điện, lúc hệ thống hoạt động ổn định, thực tế gặp tình trạng làm việc khơng bình thường cố ngắn mạch, tải Nguyên nhân chủ quan khách quan Hệ thống bảo vệ Rơle phát tình trạng để đề biện pháp xử lý kịp thời Hiện với phát triển khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ rơle ngày đại, nhiều chức tác động xác hơn.Ở nước ta nay, xu hướng sử dụng rơle kỹ thuật số để dần thay cho rơle điện xúc tiến mạnh mẽ Luận văn “ Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV” trình bày chương: - Chương 1: Mơ 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 - Chương 4: Giới thiệu tính thơng số rơle chọn - Chương 5: Tính tốn thông số kiểm tra làm việc bảo vệ Để hoàn thành luận văn này, em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, bảo tận tình Cô Ths Phan Thị Hạnh Trinh, môn hệ thống điện- trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Xin chân thành cảm ơn anh trước bạn có đóng góp ý kiến quý báu giúp đỡ em trình hồn thiện Luận văn Tuy nhiên, thời gian có hạn, vấn đề nghiên cứu có liên quan đến nhiều lĩnh vực vốn hiểu biết chưa nhiều nên chắn luận văn có nhiều thiếu sót Em mong nhận nhận xét góp ý quý Thầy Cô để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Minh Hoàng iii MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii LỜI MỞ ĐẦU iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ vii DANH SÁCH CÁC BẢNG ix CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ THƠNG SỐ CHÍNH 1.2.Thơng số 1.2.1 Hệ thống điện 1.3.Chọn thiết bị phục vụ bảo vệ .1 1.3.1 Chọn máy cắt điện 1.3.2 Máy biến dòng 1.3.3 Máy biến điện áp 1.4 Các số liệu cần thiết phục vụ cho tính tốn bảo vệ .4 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 2.1.Mục đích tính tốn ngắn mạch 2.2.Xét điểm tính tốn ngắn mạch 2.3.Các giả thiết để tính ngắn mạch 2.3.1 Chọn đại lượng 2.3.2 Tính tốn thơng số phần tử 2.3.Tính tốn ngắn mạch 12 2.3.1 Máy biến áp làm việc snmax 12 2.3.1.1 Ngắn mạch phía 110KV .12 2.3.1.2 Ngắn mạch phía 23 KV 17 2.3.1.3 Ngắn mạch phía 15.75 KV 20 2.3.2 Máy biến áp làm việc SNmin 25 2.3.2.1 Ngắn mạch phía 110KV .25 2.3.2.2 Ngắn mạch phía 23 KV 28 2.3.2.3 Ngắn mạch phía 15.75 KV 32 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 37 3.1.Đối tượng bảo vệ dạng hư hỏng 37 3.2.Nhiệm vụ bảo vệ rơle 38 3.3.Những yêu cầu thiết bị bảo vệ 39 iv 3.3.1 Tin cậy 39 3.3.2 Tính chọn lọc 40 3.3.3 Tác động nhanh 40 3.3.4 Độ nhạy 41 3.3.5 Tính kinh tế 41 3.4.Các loại bảo vệ đặt cho máy biến áp 42 3.4.1 Bảo vệ so lệch có hãm (87T) .42 3.4.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không (87N) 43 3.4.3 Bảo vệ chống tải 44 3.5.Bảo vệ dự phòng cho máy biến áp 45 3.5.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) 45 3.5.2 Bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự không (50N) 45 3.5.3 Bảo vệ q dịng có thời gian (51) 45 3.5.4 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian (51N) 46 3.6 Phương thức bảo vệ cho máy biến áp 46 3.6.1 Lựa chọn phương thức bảo vệ .46 3.6.2 Lựa chọn loại rơle sử dụng 47 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 49 4.1.Giới thiệu chung rơle số 49 4.2.Hợp so lệch bảo vệ cho máy biến áp 50 4.2.1 Giới thiệu Rơle so lệch Siemens 7UT513 50 4.2.2 Các thông số kỹ thuật Rơle 7UT513 .51 4.2.2.1 Đầu vào tương tự 51 4.2.2.2 Nguồn điện thao tác 52 4.2.2.3 Đầu vào nhị phân 52 4.2.2.4 Đầu nhị phân 52 4.2.2.5 Các tiếp điểm tín hiệu 53 4.2.2.6 Hiển thị LEDS 53 4.2.2.7 Các kênh giao tiếp 53 4.2.3 Nguyên lý làm việc 7UT513 54 4.2.4 Chức bảo vệ so lệch 7UT513 .56 4.2.4.1 Giới thiệu tính bảo vệ tích hợp Rơle 7UT513 56 4.2.4.2 Bảo vệ so lệch máy biến áp 59 4.2.4.3 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) 7UT513 63 v 4.2.4.4 Chức bảo vệ chống tải 64 4.3.RƠLE HỢP BỘ QUÁ DÒNG BẢO VỆ DỰ PHÒNG CHO MÁY BIẾN ÁP 65 4.3.1 Giới thiệu rơle SEL-551 65 4.3.2 Các thông số kĩ thuật rơle SEL-511 66 4.3.3 Các chức bảo vệ SEL-551 70 4.3.3.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh 70 4.3.3.2 Chức điều khiển logic 72 4.3.3.3 Các cổng giao tiếp 74 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 76 5.1 Cài đặt chức bảo vệ dùng rơle 7UT513 .76 5.1.1 Khai báo thông số máy biến áp 76 5.1.2 Chức bảo vệ so lệch có hãm 78 5.2 Cài đặt chức bảo vệ dùng rơle SEL-551 83 5.2.1 Bảo vệ q dịng dự phịng phía 110kV 83 5.2.1.1 Quá dòng cắt nhanh (50) 83 5.2.1.2 Q dịng cắt nhanh có thời gian (50N) .83 5.2.1.3 Bảo vệ q dịng có thời gian (51) .84 5.2.1.4 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian (51N) 84 5.2.2 Bảo vệ q dịng dự phịng phía 23kV 85 5.2.2.1 Bảo vệ q dịng có thời gian (51) .85 5.2.2.2 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian (51N) 85 5.2.3 Bảo vệ q dịng dự phịng phía 15.75kV 86 5.2.3.1 Bảo vệ q dịng có thời gian (51) .86 5.2.4 Các thông số cài đặt cho rơ le SEL-551 86 5.2.4.1 Các thông số cài đặt cho rơ le SEL-551 cấp 110kV 87 5.2.4.2 Các thông số cài đặt cho rơ le SEL-551 cấp 23kV 88 5.3 Kiểm tra làm việc bảo vệ 88 5.3.1 Kiểm tra bảo vệ so lệch 88 5.3.1.1 Kiểm tra độ an toàn bảo vệ so lệch 88 5.3.1.2 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch 91 5.3.2 Kiểm tra bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 93 TỔNG KẾT 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 LỜI CẢM ƠN 96 vi DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Bảng 1 Thơng số tính tốn lựa chọn thiết bị Bảng Thông số máy cắt Bảng Thơng số máy biến dịng điện (BI) Bảng Thông số máy biến điện áp (BU) Bảng Các số liệu cần thiết phục vụ cho tính tốn bảo vệ Hình Sơ đồ ngắn mạch thay thứ tự thuận Hình 2 Sơ đồ ngắn mạch thay thứ tự nghịch 10 Hình Sơ đồ ngắn mạch thay thứ tự khơng 11 Hình Sơ đồ điểm tính tốn ngắn mạch 12 Hình Sơ đồ thay thứ tự thuận 13 Hình Sơ đồ thay thứ tự nghịch 14 Hình Sơ đồ thay thứ tự khơng 14 Hình Sơ đồ thay thứ tự thuận ( nghịch E=0) 17 Hình Sơ đồ thay thứ tự khơng 18 Hình 10 Sơ đồ thay thứ tự thuận ( nghịch E=0) 21 Hình 11 Sơ đồ thay thứ tự không 21 Bảng Tổng kết dòng điện ngắn mạch qua BI trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmax 24 Hình 12 Sơ đồ thay thứ tự thuận ( nghịch E=0) 25 Hình 13 Sơ đồ thay thứ tự khơng 25 Hình 14 Sơ đồ thay thứ tự thuận ( nghịch E=0) 29 Hình 15 Sơ đồ thay thứ tự khơng 29 Hình 16 Sơ đồ thay thứ tự thuận ( nghịch E=0) 32 Hình 17 Sơ đồ thay thứ tự không 33 Bảng 2 Tổng kết dòng điện ngắn mạch qua BI trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmin 36 Bảng Các loại hư hỏng bảo vệ tương ứng dùng cho máy biến áp 38 Hình Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm với rơle điện 42 Hình Bảo vệ chống chạm đất có giới hạn cho máy biến áp cuộn dây 44 Hình 3 Sơ đồ bảo vệ q dịng thứ tự khơng 46 Hình Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 47 Hình Rơle so lệch siemens 7UT513 50 Hình Cấu trúc khối phần cứng bảo vệ so lệch 7UT513 55 Hình Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch 59 Hình 4 Rơle SEL - 551 65 Hình Sơ đồ vị trí phần cứng SEL-551 66 Hình Khối đầu cực SEL - 551 68 Bảng Khai báo thông số cho cuộn cao 76 Bảng Khai báo thông số cho cuộn trung 77 Bảng Khai báo thông số cho cuộn hạ 78 Bảng Khai báo thông số cho bảo vệ so lệch có hãm 81 vii Bảng 5 Các thông số cài đặt cho SEL - 551 Bảng Thông số cài đặt cho SEL - 551 cấp 110kV Bảng Thông số cài đặt cho SEL - 551 cấp 23kV Bảng Thông số cài đặt cho SEL - 551 cấp 15.75kV Bảng Kết kiểm tra hệ số an toàn bảo vệ viii 86 87 88 88 91 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1 Thơng số tính toán lựa chọn thiết bị Bảng Thông số máy cắt Bảng Thông số máy biến dòng điện (BI) Bảng Thông số máy biến điện áp (BU) Bảng Các số liệu cần thiết phục vụ cho tính tốn bảo vệ Bảng Tổng kết dòng điện ngắn mạch qua BI trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmax 24 Bảng 2 Tổng kết dòng điện ngắn mạch qua BI trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmin .36 Bảng Các loại hư hỏng bảo vệ tương ứng dùng cho máy biến áp .38 Bảng Khai báo thông số cho cuộn cao 76 Bảng Khai báo thông số cho cuộn trung 77 Bảng Khai báo thông số cho cuộn hạ .78 Bảng Khai báo thông số cho bảo vệ so lệch có hãm 81 Bảng 5 Các thông số cài đặt cho SEL - 551 86 Bảng Thông số cài đặt cho SEL - 551 cấp 110kV 87 Bảng Thông số cài đặt cho SEL - 551 cấp 23kV 88 Bảng Thông số cài đặt cho SEL - 551 cấp 15.75kV 88 Bảng Kết kiểm tra hệ số an toàn bảo vệ 91 ix Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hồng danh định MBA 1606 0,1÷ 0,5 Độ dốc nhánh 0,25 đặc tính cắt 1607 0,0IdđB ÷ 10IdđB Điểm bắt đầu 2,5 nhánh thứ đặc tính cắt 1608 0,25 ÷ 0,95 Độ dốc nhánh 0,5 thứ đặc tính cắt 1610 ON ON Hãm song hài OFF 1611 bậc 10% ÷ 80% 15% Thành phần sóng hài bậc dịng so lệch 1612 ∞ ÷ 1000 chu kỳ ∞ Thời gian khóa chéo với sóng hài bậc (∞ khóa chéo ln tác động)∞ 1613 C C Hãm với sóng hài OFF 1614 khác (bậc 3,4,5) 100% ÷ 80% 80% Thành phần sóng hài bậc n 1615 ∞ ÷ 1000 chu kỳ Thời gian khóa chéo với sóng hài bậc n ( ∞ khóa chéo ln ∞ tác động) 1625 sec ÷ 60 sec sec Thời gian trễ bổ sung cho cấp IDIFF> 1626 sec ÷ 60 sec sec Thời gian trễ bổ sung cho cấp IDIFF>> 82 Khóa luận tốt nghiệp 1925 Nguyễn Minh Hồng sec ÷ 60 sec sec Thời gian trễ bổ sung cho cấp IREF> 5.2 Cài đặt chức bảo vệ dùng rơle SEL-551 5.2.1 Bảo vệ q dịng dự phịng phía 110kV 5.2.1.1 Quá dòng cắt nhanh (50) Dòng điện khởi động Rơle xác định theo điều kiện: 𝑁3 𝑁1 𝑁2 𝑁 Ikđ = Kat 𝐼𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 = Kat max{𝐼𝑓(𝐵𝐼1) ; 𝐼𝑓(𝐵𝐼1) ; 𝐼𝑓(𝐵𝐼1) } Icb (kA) Trong đó: Kat : Hệ số an tồn, Kat =1,2 ÷ 1,3 Chọn Kat = 1,2 𝑁 𝐼𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 : dòng ngắn mạch lớn vùng bảo vệ qua BI1 𝑁3 𝑁1 𝑁2 Max(𝐼𝑓(𝐵𝐼1) ; 𝐼𝑓(𝐵𝐼1) ; 𝐼𝑓(𝐵𝐼1) ) = (0.28,6.38,6.042)=6.38(1) Dịng ngắn mạch ngồi lớn qua bảo vệ trường hợp N(1) 23kV,chế độ Snmax,1 máy biến áp làm việc bảng 2.1: (1) số tra bảng: 𝑁 Ta có : Ikđ50 = Kat 𝐼𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 =1.2*6.38* 63 √3.110 = 2.53(kA) Dịng khởi động phía thứ cấp BI xác định theo điều kiện : Ikđ50 = Ikđ50 𝑛1 *103 = 2.53 *103 = 5.06(A) 500/1 ( n1 : tỷ số biến dòng tương ứng) Thơng số cài đặt cho chức 50 phía 110kV Ikđ50 = 5.06 T= 5.2.1.2 Quá dòng cắt nhanh có thời gian (50N) Dịng điện khởi động : 𝑁3 𝑁1 𝑁 Ikđ = Kat 𝐼0𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 = Kat max{𝐼0(𝐵𝐼1) ; 𝐼0(𝐵𝐼1) } Icb 𝑁 𝐼0𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 = Dịng ngắn mạch thứ tự khơng lớn ngồi vùng bảo vệ qua BI1 𝑁3 𝑁1 Max(𝐼0(𝐵𝐼1) ; 𝐼0(𝐵𝐼1) ) = (0.28 ;2.24)=2.24 (2) Dịng ngắn mạch thứ tự khơng qua BI1 trường hợp ngắn mạch hai pha chạm đất N(1.1) 110kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc Ikđ = 1.2*2.24* 63 √3.110 = 0.8888(kA) Dịng khởi động phía thứ cấp BI : IkđT50N = I kĐ 𝑠𝑐 𝐼𝑑𝑑(𝐵𝐼1) = 888.8 500 = 1.7776(A) 83 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hồng Thơng số cài đặt cho chức 50N phía 110kV IkđT50N = 1.78 T=0 5.2.1.3 Bảo vệ dòng có thời gian (51) Dong điện khởi động Rơle chọn theo điều kiện sau: Ikđ51 = 𝐾𝑎𝑡∗𝐾𝑚 𝐾𝑣 *IdđB (kA) Trong đó: Kat : Hệ số an toàn, Kat=1.2-1.3.Chọn Kat =1.2 Km : Hệ số mở máy,Chọn Km =1 Kv : Hệ số trở về, Kv = 0.95 rơle IdđB : Dòng danh định máy biến áp phía 110kV Dịng khởi động phía thứ cấp BI xác định theo điều kiện: IkđT51 = 𝐼𝑘đ 𝑛1 *103 (A)(n1 : Tỷ số biến dòng tương ứng) Suy ra: IKdd51(110) = IKdd51(110) = 1.2∗1 0.95 𝐼𝑘đ 𝑛1 * IdđB = 1.263* 0.3306 = 0.4175 kA * 103 = 0.4175 500/1 *103 = 0.835 (A) Chức 51 phía 110 kV phải phối hợp với chức 51 đường dây phía 23kV 15.75kV.Để đảm bảo tính chọn lọc : Thời gian cắt bảo vệ : T110 = max(t23,t15.75) + ∆t Ta có: ∆t = (0.25-0.6)sec.Ta chọn ∆t=0.3sec T110 = max(t23,t15.75)+ ∆t = max(1 ;1.5) + ∆t =1.5 + 0.3 = 1.8 Thông số cài đặt cho chức 51 phía 110kV IKđT51 = 0.84 T = 1.8s 5.2.1.4 Bảo vệ dòng thứ tự khơng có thời gian (51N) Dịng khởi động bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian : I0kđ = k0 * IdđBI Trong : k0 : hệ số chỉnh định, k0 = (0.2-0.3).Ta chọn k0 = 0.3 IdđBI : dòng danh định BI Suy : I0kđ(110) = 0.3*500 = 150A Dòng khởi động phía thứ cấp máy biến áp : 84 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hồng I0kđ(110) = 0.3*1=0.3A Thơng số cài đặt cho chức 51N phía 110kV : IKđT51N = 0.3 T = 1.8s 5.2.2 Bảo vệ dịng dự phịng phía 23kV 5.2.2.1 Bảo vệ q dịng có thời gian (51) IKđ51(23) = 1.263*IdđB(23) = 1.263* IKđ51(23) = 𝐼𝑘đ 𝑛𝐼 *103 = 1.997 63 √3.23 = 1.997kA *103 = 0.9985(A) 2000/1 Chức 51 phía 23kV phải phối hợp với chức 51 bảo vệ phía đường dây.Giả sử,thời gian cắt lớn với cố ngắn mạch pha-đất lộ đường dây 23kV nối vào máy biến áp max(tD23)=(0.7-2)s.Ta chọn tD23 = 1.2s, ∆t =0.3s TD23 = tD23 + ∆t = 1.2+0.3 =1.5s Thông số cài đặt cho chức 51 phía 110kV IKđT51 = T =1.5s 5.2.2.2 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian (51N) I0kđ(23) = 0.3*2000 =600 Dịng khởi động phía thứ cấp máy biến áp I0kđ(23) = 0.3*1=0.3A Chức 51 BV3 phải phối hợp với chức 51N bảo vệ phía đường dây.Giả sử,thời gian cắt lớn với cố ngắn mạch pha-đất lộ đường dây 23kV nối vào máy biến áp 1.2sec, ∆t=0.3sec.Để đảm bảo tính chọn lọc thời gian tác động chức 51N BV2 : t = 1.2+0.3 =1.5s Thông số cài đặt cho chức 51N phía 110kV IKđT51N = 0.3 T =1s 85 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hồng 5.2.3 Bảo vệ q dịng dự phịng phía 15.75kV 5.2.3.1 Bảo vệ q dịng có thời gian (51) IKđ51(15.75) = 1.263*IdđB(15.75) = 1.263* IKđ51(15.75) = 𝐼𝑘đ 𝑛𝐼 *103 = 2.916 2500/1 63 √3.15.75 = 2.916(kA) *103 = 1.116(A) Thời gian cắt bảo vệ: TD15 = tD15 + ∆t Ta có: max(tD15) = (0.5-1.5)s.Ta chọn tD15 = 0.7s ∆t = (0.25-0.6)s.Ta chọn ∆t = 0.3s TD15.75 = tD15.75 +∆t =0.7 + 0.3=1 Thông số cài đặt cho chức 51 phía 110kV IKđT51 = 1.12 T =1s 5.2.3.2 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian (51N) I0kđ(15.75) = 0.3*2500 =750 Dịng khởi động phía thứ cấp máy biến áp I0kđ(15.75) = 0.3*1=0.3A Chức 51 BV3 phải phối hợp với chức 51N bảo vệ phía đường dây.Giả sử,thời gian cắt lớn với cố ngắn mạch pha-đất lộ đường dây 15.75kV nối vào máy biến áp 0.7sec, ∆t=0.3sec.Để đảm bảo tính chọn lọc thời gian tác động chức 51N BV3 : t = 0.7+0.3 =1s Thông số cài đặt cho chức 51N phía 110kV IKđT51N = 0.3 T =1s 5.2.4 Các thông số cài đặt cho rơ le SEL-551 Bảng 5 Các thông số cài đặt cho SEL - 551 Địa Các lựa chọn Nội dung 50P1-50P6 0.1A-16A Bảo vệ dòng cắt nhanh 50A-50C 0.5A-80A Bảo vệ dòng đơn pha cắt nhanh 86 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hồng 51P1T-51P2T 0.1A-3.2A Bảo vệ q dịng có thời gian 51P1TD-51P2TD 0.5-15sec Thời gian tác động bảo vệ dòng 50N1-50N2 0.1A-16A Bảo vệ q dịng thứ tự khơng 50G1-50G2 0.5A-80A Bảo vệ dòng cắt nhanh dòng điện dư 50Q1-50Q2 0.5A-80A Bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự ngược 50Q1T-50Q2T 0.1A-16A Bảo vệ q dịng cắt nhanh thứ tự ngược có thời gian 79OI1-79OI4 Đóng mở rơ le khoảng thời gian 0-54000 chu kỳ 5.2.4.1 Các thông số cài đặt cho rơ le SEL-551 cấp 110kV Bảng Thông số cài đặt cho SEL - 551 cấp 110kV Địa Các lựa chọn Cài đặt Nội dung 50P1P-50P6P 0.1A-16A 5.06A Bảo vệ dòng cắt nhanh 51P1P 0.1A-3.2A 0.84A Bảo vệ q dịng có thời gian 51P1TD 0.5-15sec 1.8sec Thời gian tác động bảo vệ dòng 50N1P-50N2P 0.1A-16A 0.3A Bảo vệ q dịng thứ tự khơng 87 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hồng 5.2.4.2 Các thơng số cài đặt cho rơ le SEL-551 cấp 23kV Bảng Thông số cài đặt cho SEL - 551 cấp 23kV Địa Các lựa chọn Cài đặt Nội dung 51P1P 0.1A-3.2A 1A Bảo vệ q dịng có thời gian 51P1TD 0.5-15sec 1.5sec Thời gian tác động bảo vệ dòng 50N1P-50N2P 0.1A-16A 0.3A Bảo vệ dòng thứ tự không 5.2.4.3 Các thông số cài đặt cho rơ le SEL-551 cấp 15.75kV Bảng Thông số cài đặt cho SEL - 551 cấp 15.75kV Địa Các lựa chọn Cài đặt 51P1P 0.1A-3.2A 1.12A 51P1TD 0.5-15sec 1sec Nội dung Bảo vệ q dịng có thời gian Thời gian tác động bảo vệ dòng 50N1P-50N2P 0.1A-16A 0.3A Bảo vệ q dịng thứ tự khơng 5.3 Kiểm tra làm việc bảo vệ 5.3.1 Kiểm tra bảo vệ so lệch Để kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch máy biến áp ta cần tính hệ số độ nhạy Kn điểm ngắn mạch vùng bảo vệ hệ số an toàn Kat ngắn mạch vùng bảo vệ bảo vệ so lệch máy biến áp Với bảo vệ so lệch: Độ nhạy Kn >2 Hệ số an toàn Kat >1 5.3.1.1 Kiểm tra độ an toàn bảo vệ so lệch Ngắn mạch vùng bảo vệ Ta kiểm tra chế độ hệ thống điện Smax với máy biến áp làm việc độc lập.Bảo vệ so lệch 7UT-513 tính tốn dịng điện so lệch theo cơng thức: IH =│IBI1│+│IBI2│+│IBI3│ 88 (4-1) Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hoàng ISL =│IBI1 + IBI2 + IBI3│ (4-2) Với IBI1 , IBI2 , IBI3 dòng điện ngắn mạch( loại trừ thành phần thứ tự không) qua BI đặt cuộn dây C,T H máy biến áp bảo vệ.Các dòng điện bảo vệ tự động quy đổi phía cuộn sơ cấp máy biến áp Theo cơng thức (4-1) ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, ISL =0.Tuy nhiên,thực tế bảo vệ đo dịng điện khơng cân bằng: ISL = IkcbBI + Ikcbɱ + Ikcb∆U + IkcbN Trong đó: IkcbBI : Là thành phần dịng điện khơng cân sai số BI gây Ikcbɱ : Là thành phần dòng điện khơng cân dịng điện từ hóa máy biến áp gây nên Ikcb∆U : Là thành phần dòng điện không cân việc điều chỉnh điện áp máy biến áp gây nên IkcbN : Là thành phần dịng điện khơng cân việc chọn dòng điện danh định sơ cấp BI khác với tỉ số biến đổi máy biến áp gây nên Trước thực thuật toán so lệch,bảo vệ so lệch 7UT-513 tự động thực hiệu chỉnh dòng điện đo cho phù hợp với tổ đấu dây cuộn dây máy biến áp sai khác dòng điện danh định sơ cấp BI với tỷ số biến đổi máy biến áp.Vì IkcbN = Khi có ngắn mạch ngồi,điện áp đặt lên nhánh từ hóa giảm xuống nhiều nên dịng điện từ hóa thân máy biến áp khơng đáng kể.Vì bỏ qua thành phần khơng cân Ikcbɱ dịng điện từ hóa gây nên.Kết dịng điện khơng cân tính tốn là: Ikcb = IkcbBI + IkcbN Các thành phần dịng điện khơng cân biểu diễn qua dòng điện so lệch lớn If(-0)max hệ số tương ứng: Ikcb = (kđn.kkcb.fi + ∆Uđc) If(-0)max Trong đó: Kđn = 1: hệ số khơng đồng BI Kkcb= 1: hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kì dòng điện ngắn mạch Fi = 0.1: sai số lớn BI 89 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hoàng ∆ Uđc : độ thay đổi điện áp việc điều chỉnh điện áp gây nên,lấy khoảng điều chỉnh : ∆ Uđc =9*1.78% =0.16 Vậy ta có : ISL = Ikcb =(1.1.0.1+0.16)*If(-0)max = 0.26* If(-0)max Đối với bảo vệ so lệch tính tốn cần loại trừ thành phần dịng I0 nên dịng ngắn mạch ngồi pha lớn Tính hệ số an toàn điểm ngắn mạch nằm vùng bảo vệ bảo vệ so lệch máy biến áp (N1,N2,N3) Khi ngắn mạch N1 ,dòng điện so lệch chạy qua bảo vệ (If(-0)max =0) nên bảo vệ khơng tác động.Vì ta khơng cần kiểm tra trường hợp a) Ngắn mạch phía 23kV(tại điểm N2) If(-0)max = I(3) = 6.38 (3) Ngắn mạch N(3) điểm N2 Nguồn cung cấp SNmax bảng 2.1 ISL2 = 0.26* If(-0)max = 0.26*6.38 = 1.659 IH2 = │IBI1│+│IBI2│+│IBI3│ = │6.38│+│6.38│+│0│ = 12.76 ISL2 < IH2 => Bảo vệ không tác động Như cắt đường đặc tuyến b nên: dòng điện ngưỡng IH2tt = KatH2 = ISL2 𝑆𝐿𝑂𝑃𝐸1 IH2 IH2tt = = 1.659 0.25 12.76 6.636 = 6.636 = 1.923 b) Ngắn mạch phía 15.75kV(tại điểm N3) If(-0)max = I(3) = 4.386 (4) Ngắn mạch N(3) điểm N3 Nguồn cung cấp SNmax bảng 2.1 ISL3 = 0.26* If(-0)max = 0.26*4.386 = 1.14 IH3 = │IBI1│+│IBI2│+│IBI3│ = │4.386│+│0│+│4.386│ = 9.672 ISL3 < IH3 => Bảo vệ không tác động Như cắt đường đặc tuyến b nên: dòng điện ngưỡng IH3tt = KatH3 = ISL3 𝑆𝐿𝑂𝑃𝐸1 IH3 IH3tt = = 1.14 0.25 9.672 4.56 = 4.56 = 2.121 90 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hồng Bảng Kết kiểm tra hệ số an toàn bảo vệ N2 N3 ISL 1.659 1.14 IH 12.76 9.672 IHng 6.636 4.56 katH 1.923 2.121 Kết luận: Hệ số an toàn katH >1 nên độ an toàn bảo vệ so lệch đạt yêu cầu hệ thống bảo vệ 5.3.1.2 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch Ngắn mạch vùng bảo vệ Khi ngắn mạch vùng bảo vệ ta kiểm tra chế độ hệ thống điện Smin với máy biến áp vận hành độc lập.Dịng điện so lệch ISL ln dịng hãm IH theo lý thuyết rơle tác động.Kiểm tra độ nhạy rơle điểm nằm vùng bảo vệ N1’, N2’, N3’ : Đối với hợp bảo vệ so lệch Seimens chế tạo thì: ISL = IH = INmin(-0) Hệ số độ nhạy xác định theo công thức: Kn= INmin(−0) 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔 >2 Trong đó: INmin(-0) : Dịng cực tiểu ngắn mạch vùng bảo vệ ( loại trừ thành phần thứ tự không) ISLng : Trị số ngưỡng dòng so lệch ứng với INmin(-0) a) Ngắn mạch phía 110kV ( điểm N1’) Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dịng ngắn mạch cực tiểu ( loại trừ thành phần thứ tự không ) ngắn mạch N1’ : SNmin ,1 máy biến áp Dạng ngắn mạch N(2): 91 Khóa luận tốt nghiệp IBI1(-0) = I (2) N Nguyễn Minh Hoàng = 36.084 Dạng ngắn mạch N(1,1): | IBI1(-0) | = | a2INA1 + aINA2 + | √3 ) = | (- - j √3 2 * 29.79 + (- + j ) * (-11.871) + 0| = 37.175 Dạng ngắn mạch N(1): | IBI1(-0) | = | INA1 + INA2 + | = | 15.65+15.65 + | = 31.3 Từ kết ta được: ISL = IH = INmin(-0) = 31.3 Giao điểm đường thẳng ISL = 31.3 với đường đặc tính tác động cắt đường đặc tính d ( hình 5.3) => ISLng = ISL Hệ số độ nhạy: Kn= INmin(−0) 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔 = 31.3 8.67 = 3.61>2 => Độ nhạy đạt yêu cầu b) Ngắn mạch phía 23kV ( điểm N2’) Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dòng ngắn mạch cực tiểu ( loại trừ thành phần thứ tự không ) ngắn mạch N2’ : SNmin ,1 máy biến áp Dạng ngắn mạch N(2): IBI1(-0) = I(2)N = 5.32 Từ kết ta được: ISL = IH = INmin(-0) = 5.32 Tgφ = ISLng 𝐼𝑆𝐿 => ISLng = Tgφ* ISL = 0.25*5.32=1.33 Hệ số độ nhạy: Kn= INmin(−0) 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔 = 5.32 1.33 = 4>2 => Độ nhạy đạt yêu cầu c) Ngắn mạch phía 15.75kV ( điểm N3’) Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dòng ngắn mạch cực tiểu ( loại trừ thành phần thứ tự không ) ngắn mạch N3’ : SNmin ,1 máy biến áp Dạng ngắn mạch N(2): IBI1(-0) = I(2)N = 5.05 Dạng ngắn mạch N(1,1): | IBI1(-0) | = | a2INA1 + aINA2 + | 92 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hoàng √3 ) = | (- - j √3 2 * 4.602 + (- + j ) * (-1.229) + 0| = 5.324 Dạng ngắn mạch N(1): | IBI1(-0) | = | INA1 + INA2 + | = | 2.466+ 2.466 + | = 4.932 Từ kết ta được: ISL = IH = INmin(-0) = 4.932 5.3.2 Kiểm tra bảo vệ so lệch dịng thứ tự khơng Hệ số độ nhạy bảo vệ: Kn87N = 𝐼0𝑁𝑚𝑖𝑛 Ikđ87N Trong : I0Nmin : Dịng ngắn mạch thứ tự khơng cực tiểu chỗ cố Ikđ87N : Dòng khởi động bảo vệ a) Khi ngắn mạch điểm N1’ : Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dịng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N3’ trường hợp SNmin , máy biến áp làm việc I0N’min1 = min(I0N1(1), I0N1’(1,1)) = min(15.65,13.853) = 13.853 b) Khi ngắn mạch điểm N3’ : Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dịng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N3’ trường hợp SNmin , máy biến áp làm việc I0N’min3 = min(I0N3(1), I0N3’(1,1)) = min(2.466,3.373) = 2.466 Từ kết tính ngắn mạch điểm N1’, N3’ ta được: I0Nmin = min(13.853,2.466) = 2.466 Trong hệ đơn vị có tên: I0Nmin1 = 0.976*Icb1 =0.976*0.3306=0.3227kA=322.7A Ta có Ikđ87N = 150A Hệ số độ nhạy: Kn87N= 𝐼0𝑁𝑚𝑖𝑛 Ikđ87N = 322.7 150 = 2.151>2 (đảm bảo độ nhạy) 93 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hoàng TỔNG KẾT Trong suốt q trình hồn thành khóa luận tốt nghiệp thân em trau dồi nhiều kiến thức Bảo vệ rơle nói riêng kiến thức liên quan đến mơn hệ thống nói chung, qua giúp em hồn thành vấn đề liên quan đến đề tài giao như: - Có khả tính tốn dạng ngắn mạch xảy hệ thống - Biết lựa chọn phương thức bảo vệ loại rơ le phù hợp với phương thức bảo vệ - Có khả kiểm tra lại thiết bị đạt yêu cầu đề hay chưa Tuy nhiên, thời gian có hạn vốn hiểu biết thân hạn chế nên trình tiến hành làm đề tài không tránh khỏi chuyện giải pháp đưa chưa tối ưu ( lựa chọn thiết bị, tính tốn,kiểm tra ).Vậy kính mong thầy có đóng góp, ý kiến quý báu để em hồn thiện đề tài Em xin chân thành cảm 94 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hoàng TÀI LIỆU THAM KHẢO Bảo vệ Rơle tự động hóa hệ thống điện ( Nguyễn Hồng Việt – Nhà xuất đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh) Bảo vệ Rơle tự động hóa hệ thống điện ( TS Trần Quang Khánh – Nhà xuất giáo dục Việt Nam ) Các tốn tính tốn ngắn mạch bảo vệ Rơle hệ thống điện ( Nguyễn Hoàng Việt – Nhà xuất đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh) 4.Hệ thống Rơle bảo vệ nhà máy điện & trạm biến áp ( TS Nguyễn Xuân Tùng – Đại học Bách Khoa Hà Nội) Bảo vệ hệ thống điện ( GS.VS Trần Đình Long – Nhà xuất khoa học kỹ thuật) Tính ngắn mạch chỉnh định bảo vệ Rơle trang bị tự động hệ thống điện ( Nguyễn Hữu Thuận- Nhà xuất khoa học kỹ thuật ) Ngắn mạch hệ thống điện ( GS.TS Lã Văn Út – Nhà xuất khoa học kỹ thuật ) Phân tích điều khiển ổn định hệ thống điện ( GS.TS Lã Văn Út – Nhà xuất khoa học kỹ thuật ) 9.Ngắn mạch ổn định hệ thống điện ( Nguyễn Hoàng Việt, Phan Thị Thanh Bình-Nhà xuất đại học quốc Tp Hồ Chí Minh) 95 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Minh Hoàng LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận văn tốt nghiệp,em nhận giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cô bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh khoa Cơng Nghệ Điện tạo điều kiện cho em thực tập, nghiên cứu làm luận văn để có kiến thức bổ ích làm tảng em trường, cảm ơn Phan Thị Hạnh Trinh tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm luận văn kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Vì thời gian kiến thức có hạn, nên luận văn khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy để đề tài hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TP.Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2019 96 ... mẽ Luận văn “ Thiết kế hệ thống bảo vệ r? ?le cho trạm biến áp 110 kV” trình bày chương: - Chương 1: Mơ tả đối tượng bảo vệ thơng số - Chương 2: Tính tốn ngắn mạch phục vụ bảo vệ r? ?le - Chương 3:... mạch cần thiết để cài đặt cho R? ?le trạm 2.2.Xét điểm tính tốn ngắn mạch Xét trạm ta dùng bảo vệ so lệch làm bảo vệ bảo vệ dòng, bảo vệ chống chạm đất làm bảo vệ dự phòng  Đối với bảo vệ so lệch... chúng khỏi hệ thống điện Thiết bị thực nhờ khí cụ tự động có tên r? ?le .Thiết bị bảo vệ thực nhờ r? ?le gọi thiết bị bảo vệ r? ?le( BVRL) Nhiệm vụ thiết bị BVRL tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống