Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV Phúc Thọ phần 4

Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV Phúc Thọ

Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệchơng 5tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sựlàm việc của bảo vệ5.1.các số liệu cần thiết phục vụ trong tính toán bảo vệ. Bảng 5-1 Phía Thụng s110 kV 35 kV 22 kVCụng sut danh nh (MVA)25 25 25in ỏp danh nh (kV) 115 38,5 23Dòng điện danh định (A)125,5 374,9 627,6Tổ đấu dâyY0Y - 11Tỉ số máy biến dòng200/1 600/1 800/1Điện áp cực đạiUmax (kV)133,4 38,5 23Điện áp cực tiểu Umin (kV) 96,6 38,5 23Điện áp đặt Uđ(kV)max mindmax minU .UU 2.U U=+112,056 38,5 235.2. những chức năng bảo vệ dùng rơle 7ut613.5.2.1. Khai báo thông số máy biến áp. Việc chỉnh định các thông số cài đặt cho từng chức năng đợc thực hiện trong các khối chức năng tơng ứng. Trong mỗi khối, các thông số có thể chỉnh định bằng cách bấm các phím trên bề mặt rơle. Từ những thông số danh định của máy biến áp, rơle tự động tính toán để thích ứng với tổ đấu dây và dòng danh định của các cuộn dây theo công thức đã lập sẵn. rơle cần những thông số sau cho mỗi cuộn dây: . Công suất danh định Sdđ (MVA). . Điện áp danh định Udđ (kV). . Dòng điện danh định Idđ (A).Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 68 Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ . Tổ đấu dây. . Máy biến áp có điều chỉnh dới tải thì không khai báo điện áp danh định mà khai báo điện áp Uđ theo công thức sau: max mindmax minU .UU 2.U U=+ Trong đó Umax ,Umin là giá trị điện áp cực đại và cực tiểu có thể đạt đợc khi thay đổi đầu phân áp. Khai báo thông số máy biến áp nh trong bảng 5-2. Bảng 5-2Địa chỉ Các lựa chọn Cài đặt Nội dung3110.4 ữ 800 kV115 kV Điện áp phía cao áp3120.2 ữ5000 MVA25 MVA Công suất cuộn cao áp313Solid EarthedIsolatedSolid Earthed Trung tính nối đất trực tiếp314YDZY Cuộn cao áp nối sao3210.4 ữ 800 kV38.5 kV Điện áp phía trung áp 3220.2 ữ5000 MVA25 MVA Công suất cuộn trung áp323Solid EarthedIsolatedIsolated Trung tính cách đất324YDZY Cuộn trung áp nối sao3250 ữ 110 Tổ đấu dây3310.4 ữ 800 kV23 kV Điện áp phía hạ áp 3320.2 ữ5000 MVA25 MVA Công suất cuộn hạ áp333Solid EarthedIsolatedIsolated Trung tính cách đất334 Y D Cuộn hạ áp nối tam giácTrần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 69 Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệDZ3350ữ 1111 Tổ đấu dây3721 ữ 100000 A125,5 ADòng điện làm việc phía cao áp3731 ữ 100000 A374,9 ADòng điện làm việc phía trung áp3741 ữ 100000 A627,6Dòng điện làm việc phía hạ áp 5.2.2. Chức năng bảo vệ so lệch có hãm. Dòng so lệch mức thấp IDIFF > là giá trị khởi động của dòng so lệch đoạn a (Hình 5-1), giá trị này biểu thị độ nhạy của bảo vệ khi xét đến dòng không cân bằng cố định qua rơle, trong chế độ làm việc bình thờng thì: IDIFF > = Kat.IKCB Kat: hệ số an toàn; Kat=1,2 ữ 1,3 IKCB là dòng điện không cân bằng, trong trờng hợp bình thờng, theo nguyên lí đo lờng của rơle 7UT613 thì dòng so lệch bằng không, tuy nhiên trong thực tế nó đo đợc dòng không cân bằng bao gồm những thành phần sau: IKCB= (Kđn.KKCK.fi + U).IdđB Kđn là hệ số đồng nhất máy biến dòng, Kđn=1. KKCK là hệ số kể đến ảnh hởng của thành phần không chu kì của dòng ngắn mạch trong quá trình quá độ, KKCK= 1. fi : sai số tơng đối cho phép của BI, fi =0,1. U là phạm vi điều chỉnh điện áp của đầu phân áp, với phạm vi điều chỉnh 9 ì 1,78 % = 16 %, U= 0,16. IdđB: dòng điện danh định của máy biến áp (lấy phía 110kV làm phía cơ bản). Do đó IDIFF > = (1,2 ữ 1,3)(1.1.0,1 + 0,16).IdđB IDIFF > = (0,3 ữ 0,4). IdđB Thờng chọn IDIFF >* DIFF>ddBII= 0,3 Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 70 Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ Độ dốc của đoạn đặc tính b đảm bảo cho rơle làm việc tin cậy trong trờng hợp không cân bằng xảy ra do sai số của BI và sự thay đổi đầu phân áp của máy biến áp khi dòng ngắn mạch không lớn. Theo nhà sản xuất, chọn 1=14, vậy KHb= tg1= 0,25 (KHb là hệ số hãm đoạn b), SLOPE 1 = 0,25. Độ dốc của đoạn đặc tính c có mức độ hãm lớn hơn, nhằm đảm bảo cho rơle làm việc trong điều kiện dòng không cân bằng lớn, BI bị bão hoà khi có ngắn mạch ngoài. Độ dốc này đợc xác định theo độ lớn của góc 2, nhà sản xuất đã đặt sẵn trong rơle điểm cơ sở là 2,5 và 2=26,56, SLOPE 2= 0,5. Ngỡng thay đổi hệ số hãm thứ nhất: S1IDIFFHbIK>= = 0,30,25 = 1,2 Dòng so lệch mức cao IDIFF >> là giới hạn phía trên đờng đặc tính (đoạn d), đoạn đặc tính này phụ thuộc vào giá trị dòng ngắn mạch của máy biến áp. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng so lệch lớn hơn giá trị IDIFF >> thì rơle tác động ngay lập tức không kể mức độ dòng hãm, ngỡng này thờng đợc chỉnh định ở mức khi ngắn mạch ở đầu ra máy biến áp và dòng sự cố xuất hiện lớn hơn 1%NU lần dòng danh định của máy biến áp, C-TNU %=10,7% 1%NU= 9,34. Vậy ta chọn giá trị IDIFF >> = 9,3.IdđB. Ta có ngỡng thay đổi hệ số hãm thứ hai: *S2. 2I2 1HI SLOPESLOPE SLOPE= = 2,5.0,50,5 0,25 = 5 *S3I2DIFFHIISLOPE>>= + = 9,32,50,5+ = 21,1 P2 S2I I=.SLOPE1 = 5 . 0,25 = 1,25 Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm khi BI bão hoà mạnh khi ngắn mạch ngoài lấy bằng 7. Tỷ lệ thành phần hài bậc hai đạt đến ngỡng chỉnh định, tín hiệu cắt sẽ bị khoá, tránh cho rơle khỏi tác động nhầm (15%). Thời gian trễ của cấp IDIFF > là 0s.Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 71 Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ Thời gian trễ của cấp IDIFF >> là 0s.5.2.3. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) I-REF> > kat . fi% .IdđBkat = 1,2 : hệ số an toàn.fi% = 0,1 : sai số lớn nhất của máy biến dòng. I-REF> >1,2.0,1.IdđB = 0,12. IdđB . Chọn dòng điện khởi động : I-REF> = 0,3. IdđB . Độ dốc của đờng đặc tính : SLOPE = 0 . Thời gian trễ tác động : T I-REF> = 0 s Bảng 5-3Địa chỉ Các lựa chọn Cài đặt Nội dung1201 OFFONBlock relay for trip commandsON Đặt chức năng bảo vệ so lệch1206 OFFONON Hãm bằng sóng hài bậc hai1221 0.05 2.00 I/In0 0.30 I/In0Dòng so lệch mức thấpIDIFF > = 0,3.IdđB1226A0.00 60.00sec;0.00sec Thời gian trễ của cấp IDIFF > 1231 0.05 35.0 I/In0 9.3 I/In0Dòng so lệch mức caoIDIFF >> = 9,3.IdđB1236A0.00 60.00sec;0.00sec Thời gian trễ của cấp IDIFF >> 1241A 0.10 0.50 0.25 Độ dốc đoạn đặc tính b1242A 0.00 2.00 I/In0 0.00 I/In0 Điểm cơ sở của đoạn đặc tính b1243A 0.25 0.95 0.50 Độ dốc đoạn đặc tính c1244A 0.00 10.00 I/In0 2.50 I/In0 Điểm cơ sở của đoạn đặc tính c1261A 2.00 15.00 I/In0 7 I/In0 Ngỡng cho phép hãm bổ sung Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 72 Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệtác động1271 10 80% 15% Tỉ lệ thành phần hài bậc hai1301 OFFONONBật chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF)1311 0.05 2.00 I/In 0.3 I/In Dòng khởi động của bảo vệ REF1312A0.00 60.00 sec;0.00 sec Thời gian trễ của bảo vệ REF1313A 0.00 0.95 0.00 Độ dốc của đờng đặc tính Từ những thông số chỉnh định ở trên, ta xây dựng đợc đờng đặc tính làm việc của rơle 7UT613 nh hình 5-1. Vùng hãm bổ sungVùng khoáVùng tác độngIDIFFNIDIFFIINIIS1IP2= =S2I IS3=21,1= 9,3DIFFIHình 5-1. Đặc tính tác động của bảo vệ so lệch có hãm.5.3. những chức năng bảo vệ dùng rơle 7SJ612.Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 73 Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ5.3.1. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh I>>. Ikđ = Kat . INngmax Hệ số an toàn Kat =1,2 Ikđ = 1,2 . INngmax Từ kết quả tính ngắn mạch chơng 2, ta có dòng ngắn mạch ngoài cực đại qua BV1 tại N2 :(3)N2I = 0,9395 kA Ikđ I>> = 1,2 . 939,5 = 1127,4 ADòng khởi động phía thứ cấp của BI: Ikđ I>> = kdddBIII = 1127,4200/1= 5,637 A5.3.2. Bảo vệ quá dòng I> Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng đợc tính theo công thức sau: Ikđ I> = at mlvmaxvK .K.IK Trong đó Kat hệ số an toàn Kat = 1,2Km hệ số mở máy Km = 1,5 KV hệ số trở về của rơle KV = 0,95Ilvmax dòng làm việc lớn nhất đi qua bảo vệ Ilvmax1 = qtsc ddBddK .S3.U = 1,4.253.115 = 0,1757 kA Ilvmax2 = 1,4.253.38,5 = 0,5249 kA Ilvmax3 = 1,4.253.23 = 0,8786 kA Ikđ I> = lvmax1,2.1,5.I0,95 = 1,895 . Ilvmax Dựa vào công thức trên và các dòng điện làm việc lớn nhất, tính đợc các giá trị dòng điện khởi động của các bảo vệ quá dòng ở các phía nh sau :Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 74 Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệBảng 5-4Thông số BV1 BV2 BV3Ilvmax (A) 175,7 524,9 878,6Ikđ I> (A) 332,9 994,7 1664,9IdđBI (A) 200 600 800Ikđ R = kd I>ddBIII(A) 1,6645 1,6578 2,0811 Bảo vệ quá dòng sử dụng đặc tính thời gian phụ thuộc, dạng đờng cong rất dốc. Công thức biểu diễn nh sau: PN kd13,5t = .TI / I 1 (s) Phía 22 kV: IN3max = 3016A Ikđ = 1664,9 A Đờng dây có chiều dài vừa phải, thời gian cắt của bảo vệ đờng dây tD = 1 sec, t = 0,3 sec. t = tD + t = 1 + 0,3 = 1,3 sec P13,51,3 = .T3016 /1664,9 1 = 16,65. TP TP = 1,316,65 = 0,078Vậy N13,5t = .0,078I /1664,9 1 secKhi dòng ngắn mạch nhỏ nhất IN3min = 2572,2 A, thời gian cắt ngắn mạch là:Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 75 Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ 13,5t = .0,0782572,2/1664,9 1 = 1,932 sec Phía 35 kV: IN2max = 2920,4 A Ikđ = 994,7 A Đờng dây có chiều dài vừa phải, thời gian cắt của bảo vệ đờng dây tD = 1 sec, t = 0,3 sec. t = tD + t = 1 + 0,3 = 1,3 sec P13,51,3 = .T2920,4 /994,7 1 = 6,973. TP TP = 1,36,973 = 0,186Vậy N13,5t = .0,186I / 994,7 1 secKhi dòng ngắn mạch nhỏ nhất IN2min = 2469,5 A, thời gian cắt ngắn mạch là: 13,5t = .0,1862469,5/ 994,7 1 = 1,69 sec Phía 110 kV: t2t31tN1N2I > Bảo vệ quá dòng ở đây phải phối hợp về thời gian với bảo vệ quá dòng phía 35 kV và phía 22 kV: t2 = 1,3 s t1 = t2 + t = 1,3 + 0,3 = 1,6 s N2 IN2max = 2920,4 A Ikđ1 = 332,9 A P13,51,6 = .T2920,4 / 332,9 1 = 1,7369. TPTrần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 76 Chơng 5. Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ TP = 1,61,7369 = 0,921Vậy N13,5t = .0,921I / 332,9 1 sec Khi dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua BV1 (2)N3I = 514,4 A, thời gian cắt ngắn mạch là: 13,5t = .0,921514,4 / 332,9 1 = 22,8 sec5.3.3. Bảo vệ quá dòng thứ tự không I0> Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không đợc chọn theo công thức: Ikđ = 0,3 . IdđBI IdđBI dòng điện danh định phía thứ cấp của BI, IdđBI = 1A Ikđ = 0,3. IdđBI = 0,3 ATơng ứng với dòng sơ cấp phía 110 kV = 60 A Bảo vệ quá dòng thứ tự không sử dụng đặc tính thời gian độc lập. Thời gian tác động của bảo vệ đợc chọn t = 0,5 sec Cài đặt thông số cho rơle 7SJ612 phía 110 kV nh sau: Bảng 5-5Địa chỉ Các lựa chọn Cài đặt Nội dung1201ONOFFON Bật chức năng quá dòng1202 0.10 25.00 5,637 Dòng khởi động của I>>1203 0.00 60.00s 0.00st-I>> thời gian tác động của I>>1207 0.10 4.00A 1,6645 Dòng khởi động của I>1211Normal InverseVery InverseExtremely InverseUser CharacterVery InverseChọn đặc tính thời gian cho I>1301ONOFFONBật chức năng quá dòng thứ tự khôngTrần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K44 77 [...]... Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K 44 80 Chơng 5 Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ KN = ISL 6,33 = = 3,305 ISLtt 1,915 + Tại N3 ISL = I1 = I(2) = 5 14, 4 A N3 5 14, 4 = 4, 098 125,5 ISL* = Độ nhạy : ISLtt = 4, 098 tg1 = 4, 098 0,25 = 1,0 245 KN = ISL 4, 098 = =4 ISLtt 1, 0 245 Dựa vào đặc tính làm việc của rơle, ta thấy khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì rơle sẽ tác động ngay Bảng... (A) 939,5 603,1 ISL* IH* IHtt* KH 1, 946 1, 249 14, 97 9,611 6,392 4, 996 2, 342 1,9 54 2 Ngắn mạch trong vùng bảo vệ Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ so lệch, trạm đợc cấp điện từ phía 110 kV do vậy ISL trong trờng hợp này là dòng qua cuộn dây phía 110 kV ISL = I1 Dòng hãm trong mọi trờng hợp luôn bằng tổng trị số dòng điện các phía của máy biến áp đã quy đổi về phía 110 kV Việc tính toán các giá trị dòng... 939,5 = 244 ,27 A Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K 44 78 Chơng 5 Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ ISL* = ISL = IddBA 244 , 27 =1, 946 125,5 IH = I1 + I2 = 2.INngmax IH* = IH IddBA 2.939,5 = 14, 97 125,5 = IH* = 14, 97 >> ISL* = 1, 946 Độ an toàn hãm: IHtt = 1, 946 1, 946 + 2, 5 = + 2, 5 = 6,392 tg1 0, 5 KH = IH 14, 97 = = 2, 342 I Htt 6, 392 + Khi ngắn mạch ngoài lớn nhất phía 22 kV tại... INtrongmin (A) 3126,7 7 94, 5 5 14, 4 Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K 44 ISL* IH* ISLtt* KN 24, 9 14 6,33 4, 098 24, 9 14 6,33 4, 098 9,3 1,915 1,0 245 2,679 3,305 4 81 Chơng 5 Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ I I SL N N1' I DIFF = 9,3 N2' Vùng tác động Vùng khoá N3' Vùng hãm bổ sung N2 I SLttN'2 = 1,915 N3 I SLttN'3 = 1,0 245 I DIFF = 0,3 I I H I HttN2 = 6,392 I HttN3 = 4, 996 I = 21,1 N S3... mạch trên thanh góp min: I(2) =5 14, 4 A Nmin Độ nhạy của bảo vệ : Kn = I Nmin 5 14, 4 = = 1,55 I kd 332, 9 Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K 44 83 Chơng 5 Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ Nh vậy là đạt yêu cầu về độ nhạy Bảo vệ chống chạm đất: Biểu thức xác định độ nhạy của bảo vệ nh sau: Kn = I0Nmin I kd Trong đó: Ikđ trị số dòng khởi động của bảo vệ I 0Nmin trị số dòng ngắn mạch... thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ 1307 42 01 42 02 42 03 42 04 7001 0.05 4. 00A ON OFF 0.10 4. 00 1.0 999.9min 50 100% ON 0,3A Dòng khởi động của Io> ON Bật chức năng quá tải 49 1.10 100.0min 82% Hệ số k Hằng số thời gian Cảnh báo trạng thái nhiệt Bật chức năng chống máy ON OFF cắt hỏng 50BF 7005 0.06 60.00sec, 0.25sec Thời gian trễ của 50BF 5 .4 Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ Bảo vệ so lệch... qua bảo vệ Theo kết quả tính toán ngắn mạch chơng 2, khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ tại điểm N1, dòng ngắn mạch thứ tự không nhỏ nhất đi qua bảo vệ là trong trờng hợp ngắn mạch N(1,1), công suất ngắn mạch trên thanh góp min : I(1,1) 0Nmin =1136 ,4 A Độ nhạy của bảo vệ : Kn = I 0Nmin 1136, 4 = = 30,18 I kd 0, 3.125,5 Nh vậy bảo vệ chống chạm đất có độ nhạy rất cao Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K 44 84 ... 3.IddB 0, 3.125,5 Nh vậy bảo vệ chống chạm đất hạn chế có độ nhạy rất cao Bảo vệ quá dòng điện: Biểu thức xác định độ nhạy của bảo vệ nh sau: Kn = I Nmin I kd Trong đó: Ikđ trị số dòng khởi động của bảo vệ INmin trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua bảo vệ Theo kết quả tính toán ngắn mạch chơng 2, khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ tại điểm N3, dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua bảo vệ là trong trờng hợp... 156,806 = 1, 249 125,5 IH = I1 + I2 = 2.INngmax IH* = IH IddBA 2.603,1 = 9,611 125,5 = IH* = 9,611 >> ISL* = 1, 249 Độ an toàn hãm: IHtt = 1, 249 1, 249 = = 4, 996 tg1 0, 25 KH = IH 9, 611 = = 1,9 24 I Htt 4, 996 Nh vậy bảo vệ so lệch sẽ chắc chắn không tác động, ta có kết quả theo bảng sau: Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K 44 79 Chơng 5 Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ Bảng 5-6 Thông... S3 Hình 5-2 Đặc tính tác động của bảo vệ so lệch có hãm Bảo vệ chống chạm đất hạn chế: Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K 44 82 Chơng 5 Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ Ta có dòng khởi động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế quy về hệ có tên (phía thứ cấp của BI 110 kV) nh sau: IkđREF = I-REF> IdđB = 0,3 IdđB Biểu thức xác định độ nhạy của bảo vệ nh sau: Kn = I0Nmin I kdREF Trong . mạchINtrongmin(A)ISL*IH*ISLtt*KNN1 3126,7 24, 9 14 24, 9 14 9,3 2,679N2 7 94, 5 6,33 6,33 1,915 3,305N3 5 14, 4 4, 098 4, 098 1,0 245 4Trần Thị Hồng Hà-HTĐ2-K 44 81 Chơng. mạchINngoaimax(A)ISL*IH*IHtt*KHN2 939,5 1, 946 14, 97 6,392 2, 342 N3 603,1 1, 249 9,611 4, 996 1,9 542 . Ngắn mạch trong vùng bảo vệ. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ so lệch, trạm đợc cấp