Thiết kế rơ le kỹ thuật số cho trạm biến áp cát lái 220kv

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠLE KỸ THUẬT SỐ CHO TRẠM BIẾN ÁP CÁT LÁI 220kV SINH VIÊN : LÊ AN KHANG MSSV : 15054471 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 Lê An Khang MSSV: 15054471 Tên đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ CHO TRẠM BIẾN ÁP CÁT LÁI 220KV Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) - Thiết kế bảo vệ rơ le cho trạm biến áp Cát Lái 220KV - Trạm biến áp Cát Lái có MBA 250MVA - Điện áp danh định: 225/115/22KV - Sơ đồ nguyên lý toàn trạm (sơ đồ) Kết dự kiến - Lựa chọn phương thức bảo vệ cho TBA - Tính tốn ngắn mạch đối xứng bất đối xứng với chế độ làm việc TBA phục vụ bảo vệ Rơle - Chọn Rơle kỹ thuật số phù hợp bảo vệ TBA - Tìm hiểu tính thông số Rơle sử dụng - Tính tốn thơng số cài đặt cho Rơle so lệch Rơle dòng, kiểm tra độ nhạy độ tin cậy bảo vệ Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng Sinh viên i năm 20… Trưởng môn ii NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN - iii - MỤC LỤC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ viii DANH SÁCH CÁC BẢNG x LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ, CÁC THƠNG SỐ CHÍNH 1.1 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY 1.1.1 Phía 220 kV 1.1.2 Phía 110kV 1.1.3 Phía 22kV 1.2 CÁC THÔNG SỐ CỦA THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠM 1.2.1 Máy biến áp 1.2.2 Hệ thống điện CHƯƠNG TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 2.1 MỤC ĐÍCH TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 2.2 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN ĐỂ TÍNH NGẮN MẠCH 2.2.1 Chọn đại lượng 2.2.2 Tính tốn thơng số phần tử 2.2.2.1 Hệ thống điện 2.2.2.2 Máy biến áp 2.2.3 Sơ đồ thay tính toán ngắn mạch 2.3 CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 2.3.1 Khi máy biến áp làm việc chế độ cực đại SN = Smax 2.3.1.1 Ngắn mạch phía 220 kV iv 2.3.1.2 Ngắn mạch phía 110 kV 12 2.3.2 Khi máy biến áp làm việc chế độ cực tiểu SN = Smin 16 2.3.2.1 Ngắn mạch phía 220 kV 17 2.3.2.2 Ngắn mạch phía 110 kV 20 CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ VÀ RƠLE ĐƯỢC SỬ DỤNG 24 3.1 Hư hỏng chế độ làm việc không bình thường MBA 24 3.2 Các yêu cầu thiết bị bảo vệ 25 3.2.1 Tác động nhanh 25 3.2.2 Tính chọn lọc 26 3.2.3 Yêu cầu độ nhạy 26 3.2.4 Độ tin cậy trình độ hệ thống điện 27 3.2.5 Tính kinh tế 27 3.3 Các bảo vệ đặt cho máy biến áp 28 3.3.1 Tính loại bảo vệ đặt cho máy biến áp 28 3.3.2 Nguyên lý hoạt động bảo vệ cho máy biến áp 30 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CÁC TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ CỦA RƠLE ĐƯỢC CHỌN 38 4.1 Rơle bảo vệ so lệch 7UT513 38 4.1.1 Tính rơle 7UT513 38 4.1.2 Một số tính hoạt động rơle 38 4.1.3 Các thông số kỹ thuật rơle 7UT-513 39 4.1.4 Phạm vi chỉnh định chức BVSL MBA 41 4.1.5 Bảo vệ chạm đất có giới hạn 42 4.1.6 Bảo vệ dòng có thời gian 42 4.1.7 Bảo vệ tải nhiệt 44 4.1.8 Nguyên lý hoạt động rơle 7UT-513 46 4.1.9 Chức bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) 7UT513 51 4.2 Tính thông số 7SJ600 53 v 4.2.1 Tính 53 4.2.2 Các thông số kỹ thuật 7SJ600 54 4.2.3 Nguyên lý làm việc rơle bảo vệ dòng 7SJ600 55 4.2.4 Các chức phạm vi chỉnh định 57 CHƯƠNG CHỈNH ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 59 5.1 Chọn máy biến dòng, máy biến áp, máy cắt 59 5.1.1 Máy cắt điện 59 5.1.2 Chọn máy biến dòng điện (BI) 60 5.1.3 Máy biến điện áp 61 5.2 Các số liệu cần thiết phục vụ tính tốn bảo vệ 62 5.3 Tính thông số đặt cho rơle 62 5.3.1 Bảo vệ so lệch máy biến áp 62 5.3.2 Bảo vệ so lệch dịng thứ tự khơng (87N) 65 5.3.3 Bảo vệ dòng 65 5.4 Kiểm tra làm việc bảo vệ 71 5.4.1 Kiểm tra làm việc bảo vệ so lệch có hãm (∆I/87T) 71 5.4.2 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch thứ tự không 75 5.4.3 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (87N) 75 5.4.4 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ dòng 51 76 5.4.5 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ dòng thứ tự không 51N 76 TỔNG KẾT 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 LỜI CẢM ƠN 80 vi vii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ thay đẳng trị dòng điện thành phần Hình 2.2 Sơ đồ thay trạm Hình 2.3 Sơ đồ thay thứ tự thuận MBA làm việc cực đại SN = Smax Hình 2.4 Sơ đồ thay thứ tự nghịch MBA làm việc cực đại SN = Smax Hình 2.5 Sơ đồ thay thứ tự không MBA làm việc cực đại SN = Smax Hình 2.6 Sơ đồ thay thứ tự thuận MBA làm việc cực đại SN = Smax phía 220kV Hình 2.7 Sơ đồ thay thứ tự nghịch MBA làm việc cực đại SN = Smax phía 220kV 10 Hình 2.8 Sơ đồ thay thứ tự không MBA làm việc cực đại SN = Smax phía 220kV 10 Hình 2.9 Sơ đồ thay thứ tự thuận MBA làm việc cực đại SN = Smax phía 110kV 12 Hình 2.10 Sơ đồ thay thứ tự nghịch MBA làm việc cực đại SN = Smax phía 110kV 13 Hình 2.11 Sơ đồ thay thứ tự không MBA làm việc cực đại SN = Smax phía 110kV 13 Hình 2.12 Sơ đồ thay thứ tự thuận MBA làm việc cực đại SN = Smin 16 Hình 2.13 Sơ đồ thay thứ tự nghịch MBA làm việc cực đại SN = Smin 16 Hình 2.14 Sơ đồ thay thứ tự không MBA làm việc cực đại SN = Smin 17 Hình 2.15 Sơ đồ thay thứ tự thuận MBA làm việc cực đại SN = Smin phía 220kV 17 Hình 2.16 Sơ đồ thay thứ tự nghịch MBA làm việc cực đại SN = Smin phía 220kV 17 Hình 2.17 Sơ đồ thay thứ tự khơng MBA làm việc cực đại SN = Smin phía 220kV 18 viii Hình 2.18 Sơ đồ thay thứ tự thuận MBA làm việc cực đại SN = Smin phía 110kV 20 Hình 2.19 Sơ đồ thay thứ tự nghịch MBA làm việc cực đại SN = Smin phía 110kV 20 Hình 2.20 Sơ đồ thay thứ tự không MBA làm việc cực đại SN = Smin phía 110kV 21 Hình 3.1 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho MBA 29 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho MBA tự ngẫu 30 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế cho MBA tự ngẫu 31 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo (a) vị trí bố trí MBA rơle khí (b) 32 Hình 3.5 Đặc tính thời gian bảo vệ dòng điện 33 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dòng kết hợp với bảo vệ dòng thứ tự nghịch 35 Hình 3.7 Vị trí lắp đặt rơle nhiệt độ dầu máy biến áp 37 Hình 4.1 Đặc tính thời gian phụ thuộc bảo vệ q dịng 44 Hình 4.2 Đặc tính khởi động bảo vệ so lệch rơle 7UT513 48 Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế 7UT513 51 Hình 4.4 Rơle bảo vệ q dịng 7SJ600 53 Hình 4.5 Sơ đồ cấu trúc phần cứng rơle bảo vệ q dịng 7SJ600 56 Hình 5.1 Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch có hãm thơng số chỉnh định cho rơle 7UT513 64 ix Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang Ikđ50R = 𝐼𝑘đ50 𝑛1 * 103 (A) Trong đó: 𝑛1 - tỷ số biến dòng tương ứng Bảo vệ dòng cắt nhanh đặt phía 220 kV INngmax = max (qua BI1){IN2max;IN3max} = 5.092 – Ngắn mạch dạng N(3) N2, nguồn cung cấp SNmax INngmax = 5.092 * Icb1 = 5.092 * 0.625 = 3.18 (kA) Do đó: Ikđ50 = 1.2 *3.18 = 3.816 (kA) - Dòng khởi động quy thứ cấp biến dòng: Ikđ50R = 3.816 800 * 103 = 4.77 (A) - Thời gian trễ bảo vệ: t50 = 0s - Thông số cài đặt cho bảo vệ 50 BV1 Iđ(50) = 4.77 (A) Bảo vệ q dịng thứ tự khơng cắt nhanh (50N) Dịng khởi động q dịng thứ tự khơng cắt nhanh Ikđ50N = kat * IONngmax Trong đó: kat = 1.2-1.3 Hệ số an toàn Ta chọn kat = 1.2 IONngmax – dịng điện ngắn mạch ngồi thứ tự khơng cực đại qua bảo vệ (1) (1,1) IONngmax = max {𝐼0𝑁2 ; 𝐼0𝑁2 } = max{6.03;5.75} = 6.03 Do đó: Ikđ50N = kat * 3IONngmax = 1.2*6.03 = 7.236 (kA) - Dòng khởi động rơle quy thứ cấp biến dòng: Ikđ50N = 7.236∗5 800 * 103 = 45.225 (A) - Thông số cài đặt cho bảo vệ 50N BV1 Iđ(50N) = 9.045 (A) t50N = 0s Bảo vệ q dịng có thời gian (I>/51) - Dịng khởi động bảo vệ q dịng có thời gian xác định theo cơng thức: 66 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang Ikđ51 = 𝐾𝑎𝑡 ∗ 𝐾𝑚 𝐾𝑣 * IdđB = K* IdđB Trong đó: Kat - Hệ số an tồn Kat = 1.2÷1.3 Ta chọn Kat = 1.2 Km - Hệ số mở máy Km = 1.2÷1.3 Chọn Km = 1.2 Kv - Hệ số trở Kv = rơle số K - hệ số chỉnh định K = 1.5÷1.6 Chọn K=1.6 - Dịng khởi động phía thứ cấp BI xác định theo điều kiện: Ikđ51R = 𝐼𝑘đ51 𝑛1 * 103 (A) Trong đó: 𝑛1 - tỷ số biến dịng tương ứng Bảo vệ q dịng đặt phía 220kV Ikđ1 = K* IdđB(220) = 1.6 * 641.5 = 1026.4 (A) - Dòng khởi động rơle quy thứ cấp biến dòng: Ikđ1R = 𝐼𝑘đ1 𝑛1 = 1026.4∗5 800 = 6.415 (A) Để nâng cao độ nhạy bảo vệ dòng ta sử dụng kết hợp với bảo vệ qua dòng thứ tự nghịch - Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự nghịch chọn: 220 Ikđ46 = 0.3*𝐼𝑑đ𝐵 = 0.3*641.5 =192.45 (A) - Dòng khởi động rơle quy thứ cấp biến dòng: Ikđ1R = 192.45∗5 800 = 1.202 (A) Bảo vệ dòng đặt phía 110kV Ikđ2 = K* IdđB(110) = 1.6 * 1255.1 = 2008.16 (A) Dòng khởi động rơle quy thứ cấp biến dòng: Ikđ2R = 𝐼𝑘đ2 𝑛1 = 2008.16∗5 1500 = 6.69 (A) Thời gian làm việc bảo vệ q dịng có thời gian: chọn đặc tính độc lập Để đảm bảo tính chọn lọc thời gian tác động chức 51 BV3 phải phối hợp với thời gian tác động bảo vệ q dịng phía đường dây 22kV, BV2 phải phối hợp với thời gian tác động bảo vệ dịng phía đường dây 110kV - Giả sử: ta chọn thời gian lớn bảo vệ q dịng phía đường dây 110 kV 67 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang tmaxD110 = 0.7s tmaxD22 = 1.7s Chọn ∆t = 0.3s - Do ta có thời gian trễ bảo vệ t>(110) = tmaxD110 + ∆t = 0.7 + 0.3 = 1.0s t>(22) = tmaxD22 + ∆t = 1.7 + 0.3 = 2s t>(220) = max { t>(110); t>(22) } + ∆t = + 0.3 = 2.3s - Thông số cài đặt cho bảo vệ 51 bảo vệ phía 220kV Iđ(51) = 1.283 A T51 = 2.3s - Thông số cài đặt cho bảo vệ 51 bảo vệ phía 110kV Iđ(51) = 1.34 A T51 = 2s Bảo vệ q dịng thứ tự khơng (I0>/51N) - Dòng khởi động bảo vệ I0kđ = k0 * IdđBI Trong đó: k0 – hệ số chỉnh định, chọn k0 = 0.3 IdđBI – dòng danh định BI - Dòng khởi động bảo vệ I0kđ51N = 0.3* 800 = 48 A Thời gian làm việc bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian: chọn đặc tính thời gian độc lập - Giả sử thời gian tác động bảo vệ dòng thứ tự khơng phía đường dây t0 = 2s - Thời gian trễ bảo vệ dòng thứ tự không t051N = t0 + ∆t = +0.3 = 2.3s - Thông số cài đặt cho bảo vệ 51 bảo vệ q dịng thứ tự khơng I0đ(51N) = 0.3 t0đ(51N) = 2.3s Chỉnh định bảo vệ tải nhiệt Dùng rơle 7SJ600 68 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang - Sử dụng phương thức bảo vệ theo dõi tồn dịng phụ tải - Phạm vi chỉnh định: + Hệ số tải cho phép k: 0.4 – 2.0 bước chỉnh định 0.01 + Hằng số thời gian : 1.0 – 999.9 phút, bước chỉnh định 0.1 phút + Mức nhiệt độ báo động 𝜃𝑏đ : (50% - 90%)𝜃𝑐 , bước chỉnh định 1% Trong đó: 𝜃𝑐 nhiệt độ bảo vệ tác động - Hằng số tác động: 𝜏= 𝑛 𝑑ò𝑛𝑔 đ𝑖ệ𝑛 𝑐ℎ𝑜 𝑝ℎé𝑝 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 𝑛 𝑔𝑖â𝑦 ) 60 𝑑ò𝑛𝑔 đ𝑖ệ𝑛 𝑐ℎ𝑜 𝑝ℎé𝑝 𝑙â𝑢 𝑑à𝑖 ( Trong đó: MBA có khả chịu tải đến 40% thời gian vòng ngày Vậy: 𝜏= 6∗3600 1.4𝐼𝑑đ𝐵 ( ) 60 1.1𝐼𝑑đ𝐵 =583 phút - Thông số chỉnh định: + Hằng số thời gian: 𝜏 = 583 phút + Hệ số tải lâu dài cho phép k xác định theo công thức: k= 𝐼𝑚𝑎𝑥𝑚𝑎𝑐ℎ 𝐼𝑁 𝑝𝑟𝑖 Trong đó: Imax mach : dịng làm việc lớn máy biến áp 𝐼𝑁 𝑝𝑟𝑖 : dòng điện định mức phía sơ cấp biến dịng - Ta tính hệ số k cho phía: + Phía 220kV: k= 𝐼𝑚𝑎𝑥𝑚𝑎𝑐ℎ 𝐼𝑁 𝑝𝑟𝑖 = 898.1 800 = 1.12 + Phía 110kV: k= 𝐼𝑚𝑎𝑥𝑚𝑎𝑐ℎ 𝐼𝑁 𝑝𝑟𝑖 = 1757.2 1500 = 1.17 Ngưỡng nhiệt độ báo động: Khi công suất máy biến áp làm việc với SSL = 1.1Sdđ bảo vệ phát tín hiệu cảnh báo để có biện pháp tăng làm mát theo dỗi cần thiết cắt giảm phụ tải 69 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang - Nhiệt độ sinh tỷ lệ với bình phương dịng điện 𝜃𝑏𝑑 𝜃𝑐 = 𝐼𝑏𝑑 𝐼𝑐2 =( 1.1𝐼𝑑đ ) 1.4𝐼𝑑đ = 0.617 Vậy mức nhiệt độ báo động: 𝜃𝑏𝑑 = 0.617 𝜃𝑐 𝜃𝑏𝑑 𝜃𝑐 100% = 61.7% (giá trị 𝜃𝑐 phụ thuộc vào nhiệt độ cho phép làm việc lớn máy biến áp) Các thông số cài đặt cho rơle q dịng 7SJ600 Phía 220kV Bảng 5.6 Thơng số cài đặt cho rơle 7SJ600 phía 220Kv Địa Cài đặt 1301 ON Bật chức dòng 1305 4.77 Dòng khởi động BVQD cắt nhanh 1307 0.00s Thời gian tác động BVQD cắt nhanh 1308 6.415 Dòng khởi động q dịng có thời gian 1401 ON Bật chức q dịng thứ tự khơng 1402 45.225 Dịng khởi động BVQD thứ tự không cắt nhanh 1404 0.00s Thời gian tác động BVQD thứ tự không cắt nhanh 1405 0.3 Dòng khởi động BVQD thứ tự không 1407 2.3s Thời gian tác động BVQD thứ tự khơng 1501 ON Bật chức q dịng thứ tự nghịch 1502 0.24 Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự nghịch 1503 2.3s Thời gian bảo vệ dòng thứ tự nghịch 2701 ON Bật chức bảo vệ tải 2702 1.12 Hệ số tải k 2703 583min Hằng số thời gian 𝜏 2704 1.00 Bội số số thời gian 2705 61.7% Mức cảnh báo nhiệt Nội dung 70 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang Phía 110Kv Bảng 5.7 Thơng số cài đặt cho rơle 7SJ600 phía 110kV Địa Cài đặt 1301 ON Bật chức dòng 1308 6.69 Dịng khởi động q dịng có thời gian 1310 2s Thời gian tác động BVQD có thời gian 1401 ON Bật chức q dịng thứ tự khơng 1405 0.3 Dịng khởi động BVQD thứ tự khơng 1407 2s Thời gian tác động BVQD thứ tự không 2701 ON Bật chức bảo vệ tải 2702 1.17 Hệ số k 2703 583min 2704 1.00 2705 61.7% Nội dung Hằng số thời gian 𝜏 Bội số số thời gian Mức cảnh báo nhiệt 5.4 Kiểm tra làm việc bảo vệ 5.4.1 Kiểm tra làm việc bảo vệ so lệch có hãm (∆I/87T) Để kiểm tra độ nhạy tính tin cậy chức bảo vệ so lệch, ta cần xác định dòng ISL IH trường hợp cụ thể ngắn mạch vùng bảo vệ vùng bảo vệ chế độ cực đại cực tiểu hệ thống Kiểm tra độ an toàn hãm katH ngắn mạch vùng bảo vệ (N2, N3) - Khi ngắn mạch vùng bảo vệ dịng so lệch khơng Tuy nhiên, thực tế bảo vệ so lệch đo dịng khơng cân theo biểu thức: ISL = Ikcb = (kđn.kkcb.fi + ∆Udc).INngmax Trong đó: kđn – hệ số đồng máy biến dòng, kđn = kkcb – hệ số có kể đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kỳ dịng điện ngắn mạch, lấy kkcb = fi – sai số lớn BI, lấy fi = 0.1 ∆Udc – phạm vi điều chỉnh điện áp, ∆Udc = 0.1 71 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang - Ta có: ISL = (1*1*0.1+0.1) INngmax = 0.2 INngmax - Hệ số hãm an toàn hãm (KatH) 𝐼𝐻 KaH = 𝐼𝐻𝑛𝑔 (IHng phụ thuộc điểm cắt đoạn b hay c đặc tính) - Điểm cắt đoạn b (IH < IH2) IHng = 𝐼𝑆𝐿 tan 𝛼1 = 𝐼𝑆𝐿 0.25 Khi đó: KaH = 0.25∗𝐼𝐻 𝐼𝑆𝐿 - Điểm cắt đoạn c (IH > IH2) IHng = Khi đó: KaH = 𝐼𝑆𝐿 tan 𝛼1 +2.5 = 𝐼𝑆𝐿 tan 𝛼2 +2.5 0.5∗𝐼𝐻 𝐼𝑆𝐿 +1.25 Kiểm tra an toàn ngắn mạch vùng bảo vệ Ngắn mạch N2 (3) IN2ngmax = max (qua BI1) = 5.092 (Ngắn mạch dạng 𝑁2 bảng 2.1) ISL = 0.2 IN2ngmax = 0.2*5.092 = 1.02 IH = IN2ngmax = 2*5.092 = 10.184 Ta thấy IH > ISL nên bảo vệ khơng tác động Vì ISL2=1.25 > ISL=1.02 Như điểm cắt đoạn b Ta có: IHN2 = 𝐼𝑆𝐿 0.25 = 1.02 0.25 = 4.08 Độ an toàn hãm: KaH = 𝐼𝐻 𝐼𝐻𝑛𝑔𝑁2 = 10.184 4.08 = 2.496 72 nguồn cung cấp SNmax Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang Bảng 5.8 Kết kiểm tra hệ số an toàn hãm bảo vệ so lệch Điểm ngắn mạch N2 Thông số ISL 1.02 IH 10.184 IHng 4.08 KatH 2.496 Vậy bảo vệ so lệch đảm bảo khơng cắt ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ Kiểm tra hệ số độ nhạy có NM vùng bảo vệ (𝑵′𝟏 , 𝑵′𝟐 ) Các điểm thuộc đường đặc tính cố, đường thẳng ISL = IH Ta kiểm tra chế độ min, sơ đồ bảng 2.2 (MBA làm việc chế độ cực tiểu SN = Smin) Hệ số nhạy tính theo cơng thức: kn87 = 𝐼𝑆𝐿 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔 Trong đó: ISL – Dịng điện so lệch cực tiểu ngắn mạch vùng bảo vệ ISLng – Dịng điện so lệch tính tốn Ngắn mạch điểm 𝑵′𝟏 Từ kết tính tốn ngắn mạch chương 2, sau loại bỏ thành phần dịng điện thứ tự khơng ta kết dịng ngắn mạch qua BI có ngắn mạch điểm 𝑁1′ sau: - Dạng ngắn mạch N(2) : 𝐼𝐵𝐼1(−0) = 5.252 - Dòng ngắn mạch N(1,1): 𝐼𝐵𝐼1(−0) = | a2I1N + aI2N | √3 2 = | (- - j √3 2 ) * 7.623 + (- + j ) * (-2.92) | = 9.428 - Dòng ngắn mạch N(1): 𝐼𝐵𝐼1(−0) = I1N + I2N = 4.01+4.01 = 8.02 Vậy 𝐼𝑆𝐿𝑁1′ = {5.252; 9.428; 8.02} = 5.252 𝐼𝑆𝐿𝑁1′ = 𝐼𝐻𝑁1′ = 5.252 Xác định điểm ngắn mạch 𝑁1′ (5.25.;5.252) 73 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang Do 𝐼𝐻𝑁1′ < IH2 = nên điểm cắt đoạn b - Xác định dòng so lệch ngưỡng: 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔𝑁1′ = 𝐼𝐻𝑁1′ * tan𝛼1 = 5.252*0.25 = 1.313 - Hệ số độ nhạy: kn87 = 𝐼𝑆𝐿 5.252 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔 1.313 =4>2 Ngắn mạch điểm 𝑵′𝟐 - Dạng ngắn mạch N(2): 𝐼𝐵𝐼1(−0) = 2.273 - Dòng ngắn mạch N(1,1): 𝐼𝐵𝐼1(−0) = | a2I1N + aI2N | √3 2 = | (- - j √3 2 ) * 3.44 + (- + j ) * (-1.11) | = 4.11 - Dòng ngắn mạch N(1): 𝐼𝐵𝐼1(−0) = I1N + I2N = 1.834+1.834 = 3.668 Vậy 𝐼𝑆𝐿𝑁1′ = {2.273; 4.11; 3.668} = 2.273 𝐼𝑆𝐿𝑁2′ = 𝐼𝐻𝑁2′ = 2.273 Xác định điểm ngắn mạch 𝑁2′ (2.273.;2.273) Do 𝐼𝐻𝑁1′ < IH2 = nên điểm cắt đoạn b - Xác định dòng so lệch ngưỡng: 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔𝑁2′ = 𝐼𝐻𝑁2′ * tan𝛼1 = 2.273*0.25 = 0.568 - Hệ số độ nhạy: kn87 = 𝐼𝑆𝐿 2.273 𝐼𝑆𝐿𝑛𝑔 0.568 = 4.002 > Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ bảng 5.5 Bảng 5.9 Hệ số độ nhạy bảo vệ so lệch Thông số ISL IH ISLng kn87 𝑁1′ 5.252 5.252 1.313 𝑁2′ 2.273 2.273 0.568 4.002 Điểm ngắn mạch 74 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang 5.4.2 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch thứ tự khơng Hệ số nhạy: kn87N = 3∗𝐼0𝑁𝑚𝑖𝑛 𝐼0𝑘đ87𝑁 Trong đó: I0Nmin dịng ngắn mạch thứ tự khơng cực tiểu chổ ngắn mạch (MBA làm việc chế độ cực tiểu SN = Smin) - Tại điểm 𝑁1′ (1) (1,1) I0Nmin = min{𝐼0𝑁′ 1𝑚𝑖𝑛 ; 𝐼0𝑁′ 1𝑚𝑖𝑛 } = {4.01;4.703} = 4.01 - Tại điểm 𝑁2′ (1) (1,1) I0Nmin = min{𝐼0𝑁′ 2𝑚𝑖𝑛 ; 𝐼0𝑁′ 2𝑚𝑖𝑛 } = {1.834;2.33} = 1.834 Vậy I0Nmin = {4.01;1.834} = 1.834 Trong hệ đơn vị có tên : I0Nmin = 1.834*1.312 = 2.406 (kA) Độ nhạy: kn87N = 3∗𝐼0𝑁𝑚𝑖𝑛 𝐼0𝑘đ87𝑁 = 3∗2.406 150 = 48.12 > Như độ nhạy bảo vệ so lệch thứ tự không đạt yêu cầu 5.4.3 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (87N) Độ nhạy xác định theo công thức: Kn0 = 3∗ 𝐼0𝑁 𝑚𝑖𝑛 𝐼0𝑘𝑑 Trong đó: I0N – trị số dịng ngắn mạch thứ tự khơng nhỏ chổ ngắn mạch vùng bảo vệ - Điểm 𝑵′𝟏 I0kd = 0.3 * Idđ1B = 0.3 * 800 = 240 Dịng thứ tự khơng nhỏ qua bảo vệ: I0Nmin = 4010 250 √3 220 ′(1) = 2630.88 (Dạng ngắn mạch 𝑁1 bảng 2.2) Độ nhạy bảo vệ: Kn0 = 2630.88 240 = 10.96 - Điểm 𝑵′𝟐 I0kd = 0.3 * Idđ1B = 0.3 * 1500 = 450 75 , nguồn cung cấp SN = Smin, Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang Dịng thứ tự không nhỏ qua bảo vệ: I0Nmin = 4620 250 √3 110 (1,1) = 6062.2 (Dạng ngắn mạch 𝑁2 , nguồn cung cấp SN = Smin, bảng 2.2) Độ nhạy bảo vệ: Kn0 = 6062.2 450 = 13.47 5.4.4 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ dòng 51 Hệ số nhạy: kn51 = 𝐼𝑁𝑚𝑖𝑛 𝐼𝑘đ51 , yêu cầu độ nhạy: kn51 = 1.2÷1.5 INmin : dịng ngắn mạch nhỏ qua bảo vệ Ta xét dòng ngắn mạch nhỏ qua BI1 ngắn mạch N2 (chế độ SN = Smin) Ikđ51 : dòng khởi động bảo vệ Phía 220kV INmin(220) = 𝐼𝑁2𝑚𝑖𝑛 = 2.273 (bảng 2.2) Trong hệ đơn vị có tên: INmin(220) = 2.273*1.312 = 2.982 (kA) Độ nhạy: kn51 = 𝐼𝑁𝑚𝑖𝑛 𝐼𝑘đ51 = 2982 1026.4 = 2.9 > 1.2 Như độ nhạy bảo vệ đạt yêu cầu Phía 110kV INmin(110) = 𝐼𝑁2𝑚𝑖𝑛 = 2.273 (bảng 2.2) Trong hệ đơn vị có tên: INmin(110) = 2.273*1.312 = 2.982 (kA) Độ nhạy: kn51 = 𝐼𝑁𝑚𝑖𝑛 𝐼𝑘đ51 = 2982 2008.16 = 1.5 > 1.2 Như độ nhạy bảo vệ đạt yêu cầu 5.4.5 Kiểm tra độ nhạy bảo vệ q dịng thứ tự khơng 51N Độ nhạy bảo vệ: kn51N = 3∗𝐼0𝑁𝑚𝑖𝑛 𝐼0𝑘đ51𝑁 I0Nmin : dòng điện thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ Ta xét chế độ MBA làm việc cực tiểu Sn = Smin 76 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang Phía 220kV(qua BI1) (1) (1,1) I0Nmin = min{𝐼0𝑁2𝑚𝑖𝑛 ; 𝐼0𝑁2𝑚𝑖𝑛 } = {0.857;1.08} = 0.857 Trong hệ đơn vị có tên: I0Nmin = 0.857*0.625 = 0.535 (kA) Độ nhạy: kn51N = 3∗𝐼0𝑁𝑚𝑖𝑛 𝐼0𝑘đ51𝑁 = 3∗535 150 = 10.7 > 1.2 Kết luận: tất loại bảo vệ đặt cho MBA đảm bảo độ nhạy độ tin cậy an tồn cần thiết 77 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang 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 toán 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 q trình tiến hành làm đề tài khơng 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 78 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Trần Quang Khánh – Bảo vệ rơ le tự động hóa hệ thống điện, NXB Giáo dục Việt Nam – 12/2015 GS TS Lã Văn Út – Ngắn mạch hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội – 2007 GS VS Trần Đình Long – Bảo vệ hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội – 2007 (http://www.gocviet.info/2016/03/sach-scan-bao-vecac-he-thong-ien-vsgs.html) Hồng Hữu Thuận – Tính ngắn mạch chỉnh định rơ le trang bị tự động hệ thống điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội – 2003 http://www.timtailieu.vn/tai-lieu/huong-dan-su-dung-ro-le-bao-ve-so-lechso-7ut513-36643/ https://text.123doc.org/document/2077575-huong-dan-su-dung-role-so-cuasiemens-7sj600-va-7sj610.htm Hướng dẫn đọc sơ đồ trạm biến áp (http://www.ntu.edu.vn/portals/59/Hướng dẫn đọc sơ đồ Trạm Biến Áp.doc) 79 Khóa luận tốt nghiệp SVTH: Lê An Khang LỜI CẢM ƠN Đề tài “Thiết kế hệ thống rơ le kỹ thuật số bảo vệ cho trạm biến áp Cát Lái 220kV” nội dung em chọn để nghiên cứu làm luận văn tốt nghiệp sau bốn năm theo học chương trình đại học chun ngành “Cơng nghệ Kỹ thuật điện” trường Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Để hồn thành q trình nghiên cứu hoàn thiện luận văn này, lời xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Cô Thạc sĩ Phan Thị Hạnh Trinh thuộc Khoa Điện – Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Cơ trực tiếp bảo hướng dẫn suốt q trình nghiên cứu để tơi hồn thiện luận văn Ngồi tơi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cơ Khoa Điện đóng góp ý kiến quý báo cho luận văn Nhân dịp này, xin chân thành cảm ơn Khoa Điện – Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh, lãnh đạo anh chị công tác trường Đại Học Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh tạo điều kiện thời gian cho em suốt trình nghiên cứu Cuối cùng, em xin cảm ơn người thân, bạn bè bên em, động viên em hồn thành khóa học bào luận văn Trân trọng cảm ơn! 80 ... đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ CHO TRẠM BIẾN ÁP CÁT LÁI 220KV Nhiệm vụ (Nội dung số liệu ban đầu) - Thiết kế bảo vệ rơ le cho trạm biến áp Cát Lái 220KV - Trạm biến áp Cát Lái có... dung ? ?Thiết kế hệ thống r? ?le kỹ thuật số cho trạm biến áp Cát Lái 220kV? ?? Luận văn bao gồm chương: - Chương 1: Mô tả đối tượng bảo vệ, thơng số - Chuong 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ r? ?le. .. độ làm việc TBA phục vụ bảo vệ R? ?le - Chọn R? ?le kỹ thuật số phù hợp bảo vệ TBA - Tìm hiểu tính thơng số R? ?le sử dụng - Tính tốn thơng số cài đặt cho R? ?le so lệch R? ?le dòng, kiểm tra độ nhạy độ