Thiết kế hệ thống bảo vệ rơ le cho trạm biến áp bình chánh 110kv

Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 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 Hữu Pháp MSSV: 15058641 Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ CHO TBA BÌNH CHÁNH 110 KV Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) - Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơ le cho TBA Bình Chánh 110 kv có thơng số sau: + Trạm có MBA có cơng suất máy 63 MVA + Công suất ngắn mạch chế độ cực đại 1500 MVA + Sơ đồ nguyên lý TBA(kèm theo) Kết dự kiến - Chọn phương thức bảo vệ cho TBA - Biết tính tốn ngắn mạch đối xứng,bất đối xứng phục vụ bảo vệ Rơ le - Giới thiệu tính thơng số Rơ le - Tính toán cài đặt Rơ le bảo vệ TBA kiểm tra độ nhạy Rơ le bảo vệ Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Trưởng mơn i Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN - ii Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 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 Rơ le 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 rơ le kỹ thuật số để dần thay cho rơ le điện xúc tiến mạnh mẽ Luận văn “ Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho trạm biến áp Bình Chánh 110/22/15 kV” trình bày 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 - Chương 4: Giới thiệu tính thơng số rơle chọn - Chương 5: Tính tốn thơng số kiểm tra làm việc bảo vệ Để hoàn thành luận văn này, em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, bảo tận tình Cơ Ths Phan Thị Hạnh Trinh, môn hệ thống điện- trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Xin chân thành cảm ơn anh trước bạn có đóng góp ý kiến quý báu giúp đỡ em q 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 q Thầy Cơ để luận văn em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Hữu Pháp iii Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii CHƯƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ THƠNG SỐ CHÍNH 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP THIẾT KẾ 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Tổng quan trạm biến áp thiết kế 1.2 CHỌN THIẾT BỊ PHỤC VỤ BẢO VỆ 1.2.1 Chọn máy cắt điện: 1.2.2 Máy biến dòng CHƯƠNG 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 CƠ BẢN ĐỂ TÍNH NGẮN MẠCH 2.3.1 Chọn đại lượng 2.3.2 Tính tốn thơng số phần tử 2.4 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 2.4.1 Sơ đồ thay tính ngắn mạch: 2.4.2 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SNmax 2.4.3 MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SNmin 16 CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 23 3.1 ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ CÁC DẠNG HƯ HỎNG 23 3.2 NHIỆM VỤ CỦA BẢO VỆ RƠLE 24 3.3 NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI THIẾT BỊ BẢO VỆ 25 3.3.1Tin cậy 25 3.3.2 Tính chọn lọc 25 3.3.3 Tác động nhanh 26 3.3.4 Độ nhạy 26 3.3.5 Tính kinh tế 27 3.4 CÁC LOẠI BẢO VỆ CHÍNH ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP 27 3.4.1 Bảo vệ so lệch có hãm (87T) 27 3.4.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không (87N) 29 iv Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 3.4.3 Bảo vệ chống tải 30 3.5 BẢO VỆ DỰ PHÒNG CHO MÁY BIẾN ÁP 30 3.5.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) 30 3.5.2 Bảo vệ dòng cắt nhanh thứ tự không (50N) 30 3.5.3 Bảo vệ q dịng có thời gian (51) 30 3.5.4 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian (51N) 31 3.6 PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP 32 3.6.1 Lựa chọn phương thức bảo vệ 32 3.6.2 Lựa chọn loại rơle sử dụng 34 CHƯƠNG GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 35 4.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RƠLE KĨ THUẬT SỐ 35 4.2 HỢP BỘ SO LỆCH BẢO VỆ CHÍNH CHO MÁY BIẾN ÁP 36 4.2.1 Giới thiệu Rơle so lệch Siemens 7UT513 36 4.2.2 Các thông số kỹ thuật Rơle 7UT513 37 4.2.3 Nguyên lý làm việc 7UT513 40 4.2.4 Chức bảo vệ so lệch 7UT513 41 4.3 RƠLE HỢP BỘ QUÁ DÒNG BẢO VỆ DỰ PHÒNG CHO MÁY BIẾN ÁP 49 4.3.1 Giới thiệu rơle SEL 551 49 4.3.2 Các chức bảo vệ SEL-551 55 CHƯƠNG TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 59 5.1 CÀI ĐẶT CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ DÙNG RƠLE 7UT513 59 5.1.1 Khai báo thông số máy biến áp 60 5.1.2 Chức bảo vệ so lệch có hãm 62 5.1.3 Chức bảo vệ so lệch dịng thứ tự khơng 64 5.2 CÀI ĐẶT CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ DÙNG RƠLE SEL551 66 5.2.1 Bảo vệ dòng dự phịng phía 110kV 66 5.2.2 Bảo vệ q dịng dự phịng phía 22Kv 68 5.2.3 Các thông số cài đặt cho rơ le SEL-551 69 5.3 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ 70 5.3.1 Kiểm tra bảo vệ so lệch 70 v Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 5.3.2 Kiểm tra độ an toàn bảo vệ so lệch 70 5.3.3 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch 72 5.3.4 Kiểm tra bảo vệ so lệch dịng thứ tự khơng 74 TỔNG KẾT 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 LỜI CẢM ƠN 77 vi Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.1 Thông số tính tốn lựa chọn thiết bị Bảng 5.2 Thông số máy cắt Bảng 5.3 Thông số máy biến dòng điện (BI) Bảng 2.1 tổng kết dòng điện ngắn mạch qua BI trường hợpmáy biến áp làm việc chế độ SNmax 16 Bảng 2.2 tổng kết dòng điện ngắn mạch qua BI trường hợp máy biến áp làm việc chế độ SNmin 21 Bảng 3.1 Các loại hư hỏng bảo vệ tương ứng dùng cho máy biến áp 24 Bảng 4.1: thứ tự xử lý điều khiển SELogic điều khiển tính tốn 57 Bảng 5.9: Khai báo thơng số cho bảo vệ so lệch có hãm 66 Bảng 5.2 Kết kiểm tra hệ số an toàn bảo vệ 72 vii Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp CHƯƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ THÔNG SỐ CHÍNH 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP THIẾT KẾ 1.1.1 Khái niệm Trạm biến áp phần tử quan trọng hệ thống điện Nó có nhiệm vụ biến điện áp đến cấp thích hợp nhằm phục vụ cho việc truyền tải cung cấp điện đến phụ tải tiêu thụ * Trạm biến áp tăng áp nâng điện áp lên cao để truyền tải xa * Trạm biến áp hạ áp giảm điện áp xuống cấp thích hợp để cấp cho phụ tải tiêu thụ 1.1.2 Tổng quan trạm biến áp thiết kế  Thông số hệ thống  Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: SNmax =1500 MVA  X0Hmax = 1.02 X1 Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: SNmin =1125 MVA  Thông số trạm biến áp  Công suất: 63 MVA X0Hmin = 0.75 X1 Loại máy biến áp tự ngẫu ba pha ba cuộn dây Có cấp điện áp : 115/23/15.75kV Công suất : 63/63/63 MVA Tổ đấu dây : Y/∆/Y Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây:  UNCT% (115kV – 23kV) : 12.75%  UNCT% (115kV – 15.75kV) : 14.5%  UNCH% : 19%  UNTH% : 6% 1.2 CHỌN THIẾT BỊ PHỤC VỤ BẢO VỆ 1.2.1 Chọn máy cắt điện: Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp Máy cắt điện chọn theo điều kiện sau:  Điện áp : UđmMC ≥ Umạng (điện áp định mức máy cắt chọn phải lớn điện áp lưới điện)  Dòng điện : IđmMC ≥ Ilvcb (dòng điện định mức máy cắt chọn phải lớn dòng điện làm việc cưỡng mạch)  Ổn định nhiệt : I2nh *tnh ≥ BN (chỉ kiểm tra với máy cắt có Iđm ≤ 1kA )  Ổn định lực điện động : Ilđ ≥ Ixk (dòng điện ổn định lực điện động máy cắt phải lớn dịng ngắn mạch xung kích qua nó)  Điều kiện cắt : IcắtMC ≥ I” (dòng điện cắt định mức máy cắt phải lớn dịng điện ngắn mạch hiệu dụng tồn phần lớn nhất) Trong : Ilvcb = kqtsc * IđmB = 1.4* SđmB / (√3 *UđmB) Ixk = √2* 1.8 * I” I” = IN max * Icb 1) Phía điện áp 110kV: I” = IBI1maxIcb1 = 55.556*0.33 = 18.333 IBI1max = {55.556;55.326;55.12}= 55.556 (Bảng 1.1 Sơ đồ : SNmax, máy biến áp làm việc) 2) Phía điện áp 23kV: I” = IBI2maxIcb2= 5.6898*1.5165 = 8.62 kA (Bảng 1.1 Sơ đồ : SNmax, máy biến áp làm việc) 3) Phía điện áp 15.75kV: I” = IBI3maxIcb3 = 5.79*2.309 = 13.369 kA IBI1max = {13.333;8.62;13.369} = 13.369 (Bảng 1.1 Sơ đồ : SNmax, máy biến áp làm việc) Cấp điện áp Thơng số tính toán (kV) 110 Uđm (kV) SđmBA (kV) Ilvcb (kA) Icb (kA) I” (kA) Ixk 110 63 0.442 0.33 18.333 46.668 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 23 23 63 2.3146 1.5165 8.62 21.942 15.75 15.75 63 3.394 2.309 13.369 34.302 Bảng 1.1 Thơng số tính tốn lựa chọn thiết bị Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp Trong đó: Kđn : Hệ số đồng máy biến dòng, Kđn = KKCK : Hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kì dịng ngắn mạch trình độ, KKCK fi : Sai số tương đối cho phép BI, fi =0 ΔU: Phạm vi điều chỉnh điện áp đầu phân áp, với phạm vi điều chỉnh 9x1.78% = 16%, ΔU=0.16 IddB : Dịng điện danh định MBA (lấy phía 110kV làm phía bản) Do đó: IDIFF> = (1,2 ÷ 1,3)*(1*1*0,1+0,16) * IddB IDIFF> ≈ 0,3 * IddB Ta chọn: IDIFF> = IDIFF> IddB = 0,3 Đoạn đặc tính (b): Độ dốc đoạn đặc tính b đảm bảo cho Rơle làm việc tin cậy trường hợp không cân xảy sai số BI thay đổi đầu phân áp máy biến áp dịng ngắn mạch khơng lớn Theo nhà sản xuất, chọn α1 =14°, KHb = tgα1 = 0,25 (KHb hệ số hãm đoạn b), SLOPEI =0,25 Đoạn đặc tính (c): Độ dốc đoạn đặc tính c có mức độ hãm lớn hơn, BI bị bão hòa có ngắn mạch ngồi Độ dốc xác định theo độ lớn góc α2, nhà sản xuất đặt sẵn Rơle sở IHCS2 = 2,5 α2 =26,56° Hệ số hãm cấp (SLOPE2), tgα2 =0,5 Đoạn đặc tính (d): Dịng so lệch mức cao IDIFF>> giới hạn phía đường đặc tính (đoạn d), đoạn đặt tính phụ thuộc vào dịng ngắn mạch máy biến áp Khi ngắn mạch vùng bảo vệ, dòng so lệch lớn giá trị IDIFF>> Rơle tác động khơng kể mức dòng hãm, ngưỡng thường chỉnh định mức ngắn mạch đầu máy biến áp dòng cố xuất lớn U𝑁𝑚𝑖𝑛% dòng danh định máy biến áp UNmin% = min{UNI – II% ; UNI – III%}= {11,45;20,26} = 11,54% U𝑁𝑚𝑖𝑛% = 11,54% = 8,67 63 lần Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp Vậy ta chọn giá trị IDIFF>> = 8,67*IddB Ta tính ngưỡng thay đổi hệ số hãm: I IHI = 𝐷𝐼𝐹𝐹> = tgα1 I IH2 = 𝐻𝐶𝑆2 0,3 0,25 tgα2 tgα2 − tgα1 I = = 1,2 2,5.0,5 0,5 − 0,25 IH3 = 𝐷𝐼𝐹𝐹≫ + I𝐻𝐶𝑆2 = tgα2 8,67 0,5 =5 + 2,5 = 19,84 ISL2 = IH2 tgα1 = 5.0,25 = 1,25  Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho Rơle tác động nhầm BI bão hòa mạnh ngắn mạch ngoài, giới hạn đường kéo dài đoạn đặc tuyến b bắt đầu trị số dòng điện IADD ON STAB =7  Tỷ lệ thành phần hài bậc hai đạt đến ngưỡng chỉnh định, tín hiệu cắt bị khóa, tránh cho Rơle khỏi tác động nhầm (15%)  Thời gian trễ cấp IDIFF> 0s  Thời gian trễ cấp IDIFF>> 0s Hình 5.1 Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hãm 5.1.3 Chức bảo vệ so lệch dịng thứ tự khơng Dịng khởi động bảo vệ so lệch thứ tự không Ikd87N = k0.IdđBI Trong đó: k0 : Hệ số chỉnh định, thường chọn k0=0,2÷ 0,3 lấy k0 = 0,3 IdđBI : Dịng danh định BI phía 110kV, IdđBI =500A 64 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp => Ikd87N = 0,3*500=150 A Khai báo thơng số cho bảo vệ so lệch có hãm Địa 1601 Các lựa chọn OFF ON Cài đặt Nội dung ON Đặt chức bảo vệ so lệch 0,3 Giá trị tác động dòng so lệch nhỏ (IDIFF>>) theo dòng danh định MBA 8,67 Giá trị tác động dòng so lệch lớn (IDIFF>>) theo dòng danh định MBA 0,25 Độ dốc nhánh đặc tính cắt 2,5 Điểm bắt đầu nhánh thứ đặc tính cắt BLOCK TRIP RELAY 1603 1604 1606 1607 0,15IdđB ÷ 2IdđB 0,5IdđB ÷ 20IdđB 0,1÷ 0,5 0,0IdđB ÷ 10IdđB 0,5 1608 0,25 ÷ 0,95 ON 1610 ON Hãm song hài bậc 15% Thành phần sóng hài bậc dịng so lệch ∞ Thời gian khóa chéo với sóng hài bậc (∞ khóa chéo ln tác động)∞ C Hãm với sóng hài khác (bậc 3,4,5) OFF 1611 10% ÷ 80% 1612 ÷ 1000 chu kỳ ∞ C 1613 OFF 65 Độ dốc nhánh thứ đặc tính cắt Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 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>> 1925 sec ÷ 60 sec sec Thời gian trễ bổ sung cho cấp IREF> 1614 100% ÷ 80% Bảng 5.9: Khai báo thông số cho bảo vệ so lệch có hãm 5.2 CÀI ĐẶT CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ DÙNG RƠLE SEL551 5.2.1 Bảo vệ dòng dự phịng phía 110kV a Q dịng cắt nhanh (50) Dịng điện khởi động Rơle xác định theo điều kiện: 𝑁1 𝑁2 𝑁 Ikđ = Kat 𝐼𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 = Kat max{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 : dịng ngắn mạch lớn ngồi vùng bảo vệ qua BI1 𝑁1 𝑁2 Max(𝐼𝑓(𝐵𝐼1) ;𝐼𝑓(𝐵𝐼1) ) = (1.3 ; 5.88) = 5.88 (1) Dịng ngắn mạch ngồi lớn qua bảo vệ trường hợp N(1) 22kV,chế độ Snmax, máy biến áp làm việc bảng 2.1: (1) số tra bảng: Ta có : 𝑁 Ikđ50 = Kat 𝐼𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 = 1.2 * 5.88 * 63 √3.110 = 2.33(kA) Dịng khởi động phía thứ cấp BI xác định theo điều kiện : Ikđ50 = Ikđ50 𝑛1 *103 = 2.33 *103 = 4.66 (A) 500/1 ( n1 : tỷ số biến dịng tương ứng) Thơng số cài đặt cho chức 50 phía 110kV Ikđ50 = 4.66 A T= 66 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp b Q dịng cắt nhanh có thời gian (50N) Dòng điện khởi động : 𝑁3 𝑁1 𝑁 Ikđ = Kat 𝐼0𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 = Kat max{𝐼0(𝐵𝐼1) ; 𝐼0(𝐵𝐼1) } Icb 𝑁 𝐼0𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑥 = Dòng ngắn mạch thứ tự khơng lớn ngồi vùng bảo vệ qua BI1 𝑁1 𝑁2 Max(𝐼0(𝐵𝐼1) ; 𝐼0(𝐵𝐼1) ) = (-1.9 ; 5.285) = 5.285 (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* 5.285 * 63 √3.110 = 2.1 (kA) Dịng khởi động phía thứ cấp BI : IkđT50N = I kĐ 𝑠𝑐 𝐼𝑑𝑑(𝐵𝐼1) = 2.1 500 = 2.1 A Thông số cài đặt cho chức 50N phía 110kV IkđT50N = 2.1 A T=0 c Bảo vệ q dịng có thời gian (51) Dong điện khởi động Rơ le chọn theo điều kiện sau: Ikđ51 = 𝐾𝑎𝑡∗𝐾𝑚 𝐾𝑣 *IdđB (kA) Trong đó: Kat : Hệ số an tồn, 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 role 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 22kV.Để đảm bảo tính chọn lọc : Thời gian cắt bảo vệ : 67 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp T110 = max(t22,t35) + ∆t Ta có: ∆t = (0.25-0.6)sec.Ta chọn ∆t=0.3sec T110 = max(t22,t35)+ ∆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 d Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian (51N) Dòng khởi động bảo vệ dòng 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 Dịng khởi động phía thứ cấp máy biến áp : I0kđ(110) = 0.3*1=0.3A Thông số cài đặt cho chức 51N phía 110kV : IKđT51N = 0.3 T = 1.8s 5.2.2 Bảo vệ q dịng dự phịng phía 22Kv a 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 ∗ 22 = 1.997kA *103 = 1.248(A) 1600/1 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 = 1.248 T =1.5s b Bảo vệ dòng thứ tự khơng có thời gian (51N) Dịng khởi động bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian : 68 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 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 Dịng khởi động phía thứ cấp máy biến áp : I0kđ(110) = 0.3*1=0.3A Thông số cài đặt cho chức 51N phía 220kV : IKđT51N = 0.3 T = 1.5s 5.2.3 Các thông số cài đặt cho rơ le SEL-551 Địa Các lựa chọn 50P1-50P6 0.1A-16A Bảo vệ dòng cắt nhanh 50A-50C 0.5A-80A Bảo vệ dòng đơn pha cắt nhanh 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 79OI1-79OI4 0-54000 chu kỳ Nội dung Bảo vệ dịng cắt nhanh thứ tự ngược có thời gian Đóng mở rơ le khoảng thời gian a Các thông số cài đặt cho rơ le SEL-551 cấp 110kV Địa Các lựa chọn Cài đặt 69 Nội dung Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 50P1P-50P6P 0.1A-16A 4.66A 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 50N1P-50N2P 0.1A-16A 0.3A Thời gian tác động bảo vệ dòng Bảo vệ q dịng thứ tự khơng b Các thơng số cài đặt cho rơ le SEL-551 cấp 23kV Địa Các lựa chọn Cài đặt 51P1P 0.1A-3.2A 1.248A 51P1TD 0.5-15sec 1.5sec Nội dung Bảo vệ q dịng có thời gian Thời gian tác động bảo vệ dòng 5.3 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC 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 5.3.2 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 công thức: IH =│IBI1│+│IBI2│+│IBI3│ (4-1) ISL =│IBI1 + IBI2 + IBI3│ (4-2) 70 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 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 dịng điện khơng cân dịng điện từ hóa máy biến áp gây nên Ikcb∆U : Là thành phần dịng điện khơng 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 toán 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 không chu kì dịng điện ngắn mạch Fi = 0.1: sai số lớn BI ∆ Uđc : độ thay đổi điện áp việc điều chỉnh điện áp gây nên,lấy khoảng điều chỉnh : ∆ Uđc =9*1.78% =0.16 71 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 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 Ngắn mạch phía 23kV(tại điểm N2) If(-0)max = I(3) = 5.88 (3) Ngắn mạch N(3) điểm N2 Nguồn cung cấp SNmax bảng 2.1 ISL2 = 0.26* If(-0)max = 0.26*5.88 = 1.53 IH2 = │IBI1│+│IBI2│+│IBI3│ = │5.88│+│5.88│+│0│ = 11.76 ISL2 < IH2 => Bảo vệ không tác động Như cắt đường đặc tuyến b nên: dòng điện ngưỡng IH2tt = KatH2 = ISL2 𝑆𝐿𝑂𝑃𝐸1 IH2 IH2tt = = 1.53 0.25 11.76 6.12 = 6.12 = 1.92 N2 ISL 1.53 IH 11.76 IHng 6.12 katH 1.92 Bảng 5.2 Kết kiểm tra hệ số an toàn bảo vệ Kết luận: Hệ số an toàn katH >1 nên độ an toàn bảo vệ so lệch đạt yêu cầu hệ thống bảo vệ 5.3.3 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 rơ le ln tác động.Kiểm tra độ nhạy rơ le điểm nằm vùng bảo vệ N1’, N2’, N3’ : Đối với hợp bảo vệ so lệch Seimens chế tạo thì: ISL = IH = INmin(-0) 72 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 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 khơng) ISLng : Trị số ngưỡng dịng so lệch ứng với INmin(-0) a Ngắn mạch phía 110kV ( điểm N1’) Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dòng ngắn mạch cực tiểu ( loại trừ thành phần thứ tự không ) ngắn mạch N1’ : SNmin ,máy biến áp Dạng ngắn mạch N(3): IBI1(-0) = I(3)N = 17.875 Dạng ngắn mạch N(1,1): | IBI1(-0) | = | a2INA1 + aINA2 + | = | (- - j √3 ) √3 * 12.987 + (- + j ) * (-4.9) + 0| = 16 Dạng ngắn mạch N(1): | IBI1(-0) | = | INA1 + INA2 + | = | 6.85+6.85 + | = 13.7 Từ kết ta được: ISL = IH = INmin(-0) = 13.7 Giao điểm đường thẳng ISL = 13.7 với đường đặc tính tác động cắt đường đặc tính d ( hình 5.3) => ISLng = ISL Hệ số độ nhạy: Kn= INmin(−0) 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔 = 13.7 8.67 = 1.58>1.5 => Độ nhạy đạt yêu cầu b Ngắn mạch phía 23kV ( điểm N2’) Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dịng ngắn mạch cực tiểu ( loại trừ thành phần thứ tự không ) ngắn mạch N2’ : SNmin ,1 máy biến áp Dạng ngắn mạch N(3): IBI1(-0) = I()N = 5.411 Dạng ngắn mạch N(1,1): | IBI1(-0) | = | a2INA1 + aINA2 + | 73 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp = | (- √3 j )2 * 4.33 + (- + √3 j ) * (-1.079) + 0| = 4.87 Dạng ngắn mạch N(1): | IBI1(-0) | = | INA1 + INA2 + | = | 2.32+2.32 + | = 4.64 Từ kết ta được: ISL = IH = INmin(-0) = 4.64 Giao điểm đường thẳng ISL = 4.64 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b ( hình 5.3) Tgφ = ISLng 𝐼𝑆𝐿 => ISLng = Tgφ* ISL = 0.25*4.64=1.16 Hệ số độ nhạy: Kn= INmin(−0) 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔 = 4.64 1.16 = 4>2 => Độ nhạy đạt yêu cầu 5.3.4 Kiểm tra bảo vệ so lệch dịng thứ tự khơng Hệ số độ nhạy bảo vệ: Kn87N = 3.𝐼0𝑁𝑚𝑖𝑛 Ikđ87N Trong : I0Nmin : Dịng ngắn mạch thứ tự khơng cực tiểu chỗ cố Ikđ87N : Dòng khởi động bảo vệ 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(6.96 , 9.75) = 6.96 74 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp 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 môn 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 cịn hạn chế nên q 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 q báu để em hồn thiện đề tài Em xin chân thành cảm 75 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp TÀI LIỆU THAM KHẢO Bảo vệ Rơle tự động hóa hệ thống điện ( Nguyễn Hoàng 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 Hồng Việt, Phan Thị Thanh Bình-Nhà xuất đại học quốc Tp Hồ Chí Minh) 76 Khóa luận tốt nghiệp SV:Nguyễn Hữu Pháp LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận văn tốt nghiệp,em nhận giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh khoa Công 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 cô Phan Thị Hạnh Trinh tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm luận văn kiến thức môn đại cương môn chuyên 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 không tránh khỏi sai sót, mong nhận đóng góp ý kiến q thầy để đề tài hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TP.Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2019 77 ... hơn.Ở nước ta nay, xu hướng sử dụng rơ le kỹ thuật số để dần thay cho rơ le điện xúc tiến mạnh mẽ Luận văn “ Thiết kế hệ thống bảo vệ r? ?le cho trạm biến áp Bình Chánh 110/22/15 kV” trình bày chương:... khỏi hệ thống điện Thiết bị thực nhờ khí cụ tự động có tên rơ le .Thiết bị bảo vệ thực nhờ rơ le gọi thiết bị bảo vệ rơ le( BVRL) Nhiệm vụ thiết bị BVRL tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống. .. chọn thiết bị bảo vệ 3.4 CÁC LOẠI BẢO VỆ CHÍNH ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP 3.4.1 Bảo vệ so lệch có hãm (87T) Bảo vệ so lệch làm chức bảo vệ dùng để cắt nhanh máy biến áp có cố ngắn mạch xảy vùng bảo vệ