ỨNG DỤNG PSS THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TRẠM BIẾN ÁP 11022 KV ĐƯỜNG DÂY 22 KV

Điện năng là nguồn năng lượng chính trong đời sống sinh hoạt cũng như trong quá trình sản xuất. Quá trình xây dựng, phát triển và hoàn thiện hệ thống điện chiếm một vị trí quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Thiết kế mạng điện và trạm biến áp là vấn đề rất quan trọng trong hệ thống điện, nhận thấy tầm quan trọng của việc thiết kế và vận hành hệ thống điện nên em đã chọn đề tài “ỨNG DỤNG PSS THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV & ĐƯỜNG DÂY 22 KV”. Luận văn của em bao gồm 17 chương, thuộc 3 phần chính. Luận Văn tập trung tính toán và lựa chọn dây dẫn, Máy Biến Áp, khí cụ điện cho Trạm Biến Áp 110/22KV và mạng điện 22KV ; đồng thời: lựa chọn chì, relay và cài đặt các thông số để bảo vệ hệ thống trên. Kết quả Luận Văn: thiết kế hoàn chỉnh Trạm Biến Áp và đường dây, lựa chọn được dây dẫn, khí cụ điện, thiết bị bảo vệ… phù hợp cho trạm và đường dây. Lựa chọn và tính toán được bộ thông số cài đặt cho relay bảo vệ. Tóm tắt nội dung chính: Phần 1: Thiết kế Trạm Biến Áp 110/22 KV. Phần 2: Thiết kế Đường dây 22 KV – Bảo vệ relay cho Trạm Biến Áp và Đường dây . Phần 3: Ứng dụng PSS/ADEPT thiết kế và bảo vệ relay Trạm, Đường dây.

LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập rèn luyện giảng đường đại học, em học tập tích lũy kinh nghiệm quý báu cho thân Em xin chân thành cảm ơn q Thầy Cơ Trường Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh giảng dạy tận tình cho em suốt Năm năm học qua để em chuẩn bị đầy đủ kiến thức, hành trang để bước vào hành trình Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Bộ Môn Hệ Thống Điện tạo điều kiện giúp đỡ cho em hoàn thành Luận Văn Tốt Nghiệp Đặc biệt em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Đặng Tuấn Khanh, người tận tình hướng dẫn định hướng cho em, nhờ bảo ấy, em có đầy đủ kiến thức để hoàn thành Luận Văn Do kiến thức kinh nghiệm lĩnh vực thiết kế trạm biến áp, mạng điện em hạn chế nên Luận Văn có sai sót điều khơng thể tránh khỏi, em mong thơng cảm đóng góp ý kiến quý Thầy Cô Cuối cùng, em xin kính chúc q thầy ln mạnh khỏe thành cơng cơng tác! Sinh Viên thực Võ Chí Liêm i TÓM TẮT LUẬN VĂN Điện nguồn lượng đời sống sinh hoạt trình sản xuất Quá trình xây dựng, phát triển hoàn thiện hệ thống điện chiếm vị trí quan trọng cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Thiết kế mạng điện trạm biến áp vấn đề quan trọng hệ thống điện, nhận thấy tầm quan trọng việc thiết kế vận hành hệ thống điện nên em chọn đề tài “ỨNG DỤNG PSS THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV & ĐƯỜNG DÂY 22 KV” Luận văn em bao gồm 17 chương, thuộc phần Luận Văn tập trung tính tốn lựa chọn dây dẫn, Máy Biến Áp, khí cụ điện cho Trạm Biến Áp 110/22KV mạng điện 22KV ; đồng thời: lựa chọn chì, relay cài đặt thông số để bảo vệ hệ thống Kết Luận Văn: thiết kế hoàn chỉnh Trạm Biến Áp đường dây, lựa chọn dây dẫn, khí cụ điện, thiết bị bảo vệ… phù hợp cho trạm đường dây Lựa chọn tính tốn thơng số cài đặt cho relay bảo vệ Tóm tắt nội dung chính: Phần 1: Thiết kế Trạm Biến Áp 110/22 KV Phần 2: Thiết kế Đường dây 22 KV – Bảo vệ relay cho Trạm Biến Áp Đường dây Phần 3: Ứng dụng PSS/ADEPT thiết kế bảo vệ relay Trạm, Đường dây MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP .4 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại Trạm Biến Áp 1.1.3 Cấu trúc Trạm Biến Áp 1.2 TỔNG HỢP ĐỒ THỊ PHỤ TẢI .5 CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP 2.1 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC TRẠM BIẾN ÁP 2.2 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ÁP 2.3.TÍNH TỐN PHÁT NĨNG CỦA MBA .11 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN TRẠM BIẾN ÁP 12 3.1 TỔNG QUAN 12 3.2 SƠ ĐỒ MỘT HỆ THỐNG THANH GÓP: 12 3.2.1 Sơ đồ góp không phân đoạn 12 3.2.2 Sơ đồ hệ thống góp có phân đoạn 13 3.3 SƠ ĐỒ HAI HỆ THỐNG THANH GÓP 14 3.3.1 Sơ đồ hai hệ thống góp 14 3.3.2 Sơ đồ hai hệ thống góp có phân đoạn góp 15 3.4 LẬP SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN THÍCH HỢP CHO TRẠM 15 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 16 4.1 KHÁI NIỆM 16 4.2 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TRONG HỆ THỐNG TƯƠNG ĐỐI CƠ BẢN .16 4.3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 17 4 TÍNH TỐN DỊNG NGẮN MẠCH 17 CHƯƠNG 5: KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ PHẦN DẪN ĐIỆN 19 5.1 KHÁI NIỆM 19 5.2 TÍNH TỐN DÒNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC MAX Ở CẤP ĐIỆN ÁP 110KV .19 5.3 TÍNH TỐN DỊNG ĐIỆN CƯỠNG BỨC MAX Ở CẤP ĐIỆN ÁP 22KV .20 5.4 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ DẪN ĐIỆN PHÍ 110KV 21 5.4.1 Chọn dây dẫn từ hệ thống góp 110kV .21 5.4.2 Chọn góp 110 kV 23 5.4.3 Chọn máy cắt 110 kV 24 5.4.4 Chọn dao cách ly 110 kV 25 5.4.5 Chọn biến dòng điện (BI) 26 5.4.6 Chọn máy biến điện áp 110 kV (BU) .29 5.5 CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ DẪN ĐIỆN PHÍA 22 KV .31 5.5.1 Chọn tủ điện trung 22kV 31 5.5.2 Chọn cáp ngầm từ MBA đến góp 22kV 31 5.5.3 Chọn dây từ tủ điện 22kV đến phụ tải: 31 CHƯƠNG 6: TỰ DÙNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP 33 6.1 KHÁI NIỆM 33 6.2 CHỌN MÁY BIẾN ÁP TỰ DÙNG .34 6.3 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH TẠI THANH GĨP 0.4 KV 35 6.4 CHỌN CÁP, THANH GÓP, APTOMAT TRONG PHẦN TỰ DÙNG 36 6.4.1 Chọn cáp ngầm từ góp 22kV đến MBA tự dùng 36 6.4.2 Chọn dây từ MBA tự dùng đến tủ phân phối 0.4 kV 37 6.4.3 Chọn Aptomat từ MBA đến góp 0.4 kV .37 6.4.4 Chọn Aptomat phân đoạn Aptomat từ góp đến phụ tải tự dùng 38 CHƯƠNG 7: LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI 22KV TÍNH TỐN CHI PHÍ KINH TẾ 40 7.1 TÍNH TỐN TỔN HAO, SỤT ÁP TRÊN PHÁT TUYẾN CHÍNH 42 7.2 TÍNH TOÁN TỔN HAO, SỤT ÁP TRÊN NHÁNH RẼ 44 7.3 TỔNG CHI PHÍ HÀNG NĂM CỦA PHÁT TUYẾN CHÍNH VÀ HAI NHÁNH RẼ 46 CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN SỰ CỐ NGẮN MẠCH ĐƯỜNG DÂY 22KV 48 8.1 TRƯỜNG HỢP 1: HAI MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN Ở TRẠNG THÁI ĐĨNG 49 8.1.1 Thơng số Hệ thống Phát tuyến Đường dây 22kV 49 8.1.2 Tính tốn ngắn mạch vị trí (cuối phát tuyến chính) 50 8.1.3 Tính tốn ngắn mạch nút đường dây .53 8.2 TRƯỜNG HỢP 2: HAI MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN Ở TRẠNG THÁI MỞ 54 8.2.1 Thông số Hệ thống 54 8.2.2 Tính tốn ngắn mạch nút đường dây .54 8.3 TRƯỜNG HỢP 3: MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI 110KV Ở TRẠNG THÁI ĐÓNG, MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI 22KV Ở TRẠNG THÁI MỞ 55 8.3.1 Thông số Hệ thống 55 8.3.2 Tính tốn ngắn mạch nút đường dây .55 8.4 TRƯỜNG HỢP 4: MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI 110KV Ở TRẠNG THÁI Ở, MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI 22KV Ở TRẠNG THÁI ĐÓNG .56 CHƯƠNG 9: LỰA CHỌN MBA VÀ CẦU CHÌ BẢO VỆ 57 9.1 LỰA CHỌN MBA CHO PHỤ TẢI VÀ CẦU CHÌ BV 57 9.1.1 Lựa chọn MBA 57 9.1.2 Lựa chọn cầu chì tự rơi: 58 9.1.3 Lựa chọn dây chảy 60 9.2 LỰA CHỌN CẦU CHÌ BẢO VỆ CHO NHÁNH VÀ NHÁNH 61 9.2.1 Lựa chọn chì: 61 9.2.2 Lựa chọn dây chảy 62 CHƯƠNG 10: LÝ THUYẾT BẢO VỆ RELAY 63 10.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN 63 10.1.1 Nguyên tắc tác động 63 10.1.2 Bảo vệ dòng dòng cực đại 63 10.1.3 Bảo vệ dòng cắt nhanh .66 10.2 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT 68 10.2.1 Nguyên tắc bảo vệ 68 10.2.2 Bảo vệ dịng cực đại thứ tự khơng (51N) 68 10.2.3 Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không (50N) 69 CHƯƠNG 11: GIỚI THIỆU VỀ SIPROTEC 7SJ600 –NUMERICAL OVERCURRENT, MOTOR AND OVERLOAD PROTECTION RELAY 71 11.1 SƠ LƯỢC CHỨC NĂNG 7SJ600 71 11.2 CẤU TRÚC SIPROTEC 7SJ600 .72 11.3 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT .72 11.4 CÁC CHỨC NĂNG 74 CHƯƠNG 12: CÀI ĐẶT THÔNG SỐ RELAY ĐƯỜNG DÂY 78 12.1 BẢO VỆ DÒNG CỰC ĐẠI (51) .78 12.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH (50) .81 12.2.1 Trường hợp 81 12.2.2 Trường hợp 82 12.3 Bảo vệ dịng cực đại thứ tự khơng 51N 82 12.4 Bảo vệ dịng cắt nhanh thứ tự khơng 50N 84 12.4.1 Trường hợp 84 12.4.2 Trường hợp 85 12.5 TỔNG KẾT 85 CHƯƠNG 13: BẢO VỆ RELAY CHO TRẠM BIẾN ÁP 86 13.1 TRƯỜNG HỢP 1: HAI MÁY BIẾN ÁP LÀM VIỆC SONG SONG, HAI MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI Ở TRẠNG THÁI HỞ .87 13.1.1 Relay phía thứ cấp MBA 87 13.1.2 Relay phía sơ cấp MBA 90 13.2 TRƯỜNG HỢP 2: MỘT MÁY BIẾN ÁP BỊ SỰ CỐ, HAI MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN THANH CÁI Ở TRẠNG THÁI ĐÓNG 93 13.2.1 Relay phía thứ cấp MBA 93 13.2.2 Relay phía sơ cấp MBA 96 CHƯƠNG 14: XÂY DỰNG MẠNG ĐIỆN TRONG PSS - ADEPT 101 14.1 SƠ ĐỒ LƯỚI ĐIỆN .101 14.2 KHAI BÁO THÔNG SỐ CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG .102 14.3 THÔNG SỐ HỆ THỐNG .105 14.3.1 Thông số nút: 105 14.3.2 Thông số nguồn 105 14.3.3 Thông số dây 106 14.3.4 Thông số Máy Biến Áp 106 13.4.5 Thông số tải: 107 CHƯƠNG 15 : TÍNH TỐN PHÂN CỐNG SUẤT, NGẮN MẠCH 108 15.1 TÍNH TỐN PHÂN BỐ CƠNG SUẤT VÀ SỤT ÁP TRÊN TOÀN HỆ THỐNG .108 15.2 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH 113 CHƯƠNG 16: BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP VÀ LƯỚI ĐIỆN 120 16.1 BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP .120 16.1.1 Lựa chọn cầu chì: 120 16.1.2 Kiểm tra khả bảo vệ .120 16.2 BẢO VỆ RELAY CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY 122 16.2.1 Trạng thái vận hành bình thường: Hai Máy Biến Áp làm việc song song .122 16.2.2 Trạng thái vận hành có cố: Một Máy Biến Áp bị cố 138 CHƯƠNG 17: CHỨC NĂNG BẢO VỆ RECLOSER 153 17.1 TỔNG QUAN VỀ CHỨC NĂNG BẢO VỆ TỰ ĐÓNG LẠI 153 17.1.1 Vai trò 153 17.1.2 Nguyên tắc hoạt động .153 17.2 SỬ DỤNG RECLOSER BẢO VỆ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22KV 154 17.2.1 17.3 Lựa chọn cài đặt recloser 154 CÀI ĐẶT BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 22KV .159 17.3.1 Trường hợp 1: Hai Máy Biến Áp làm việc song song 159 17.3.2 Trường hợp 2: Một Máy Biến Áp bị cố .162 TÀI LIỆU THAM KHẢO 166 BẢN VẼ 167 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TBA Trạm biến áp MBA Máy biến áp NMĐ Nhà máy điện DCL Dao cách ly MC Máy cắt BV Bảo vệ BVQDĐ Bảo vệ dòng điện BVDCĐ Bảo vệ dòng cực đại BVCN Bảo vệ cắt nhanh TTT Thứ tự thuận TTN Thứ tự nghịch TTK Thứ tự không Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ BÀI PHẦN 1: THIẾT KẾ TRẠM BIẾN ÁP 110/22 KV Thiết kế trạm biến áp có cấp điện áp 110/22 kV Phía 110 kV: Số đường dây từ Hệ Thống vào góp 110 kV : dài 80 (km) x0 = 0.4 (Ω/km)) Công suất ngắn mạch Hệ Thống SNM = 5300 (MVA) Phụ tải góp 110 kV: phụ tải có cơng suất 12 MVA 10 MVA Phía 22 kV : Số phụ tải từ góp 22 kV : phụ tải, cosφ = 0.84 Công suất tự dùng 0.3( MVA), cosφ =0.84 Đồ thị phụ tải cho sau: CÔNG SUẤT S (MVA) 0123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Các yêu cầu thiết kế: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) Xây dựng đồ thị phụ tải cấp điện áp, xác định Tmax τmax cấp Lập phương án sơ đồ cấu trúc trạm biến áp Chọn máy biến áp cho phương án Lập sơ đồ nối điện Tính tốn chọn phương án tốt Tính tốn ngắn mạch Chọn khí cụ điện Tự dùng trạm biến áp LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN 22 KV Từ 22kV MBA, có lộ dây ra, có lộ tải 15 MVA lộ 10 MVA tính tốn cho lộ dây 10 MVA Thanh Cái 22 KV km 0.5 km km 678 km km MVA2 MVA 100.8 km 90.2 km MVA km 0.5 MVA 0.5 MVA 3.5 MVA km 0.5 MVA PHẦN 3: ỨNG DỤNG PSS/ADEPT THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TBA & ĐƯỜNG DÂY 22KV Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP: 1.1.1 Khái niệm: Trạm biến áp dùng để biến đổi điện từ cấp điện áp sang cấp khác Trong hệ thống điện , trạm biến áp đóng vai trị quan trọng với nhiệm vụ nâng điện áp lên cao truyền tải hạ điện áp xuống phù hợp với nhu cầu sử dụng 1.1.2 Phân loại Trạm Biến Áp: a.Theo điện áp chia thành TBA tăng TBA giảm áp: - TBA tăng TBA có điện áp thứ cấp lớn điện áp sơ cấp Đây thường TBA nhà máy điện tập trung điện máy phát điện để phát Hệ thống điện phụ tải xa - TBA hạ TBA có điện áp thứ cấp thấp điện áp sơ cấp Đây thường TBA có nhiệm vụ nhận điện từ hệ thống điện để phân phối cho phụ tải b Theo chức chia thành TBA trung gian TBA phân phối: - TBA trung gian hay gọi TBA khu vực thường có điện áp sơ cấp lớn 500, 220, 110kV để phân phối cho phụ tải có điện áp khác 220, 110, 22, 15kV TBA phân phối - TBA phân phối TBA hay cịn gọi TBA địa phương có nhiệm vụ phân phối trực tiếp cho hộ sử dụng điện xí nghiệp, khu dân cư, trường học,… thường có điện áp thứ cấp nhỏ (10,6,0.4kV) - Tại TBA có thiết bị đóng cắt, điều khiển, bảo vệ rơle đo lường gọi thiết bị phân phối điện - Trong Hệ thống điện cịn có trạm làm nhiệm vụ phân phối điện khơng có biến đổi điện áp gọi trạm phân phối ... cho relay bảo vệ Tóm tắt nội dung chính: Phần 1: Thiết kế Trạm Biến Áp 110 /22 KV Phần 2: Thiết kế Đường dây 22 KV – Bảo vệ relay cho Trạm Biến Áp Đường dây Phần 3: Ứng dụng PSS/ ADEPT thiết kế bảo. .. PSS/ ADEPT THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TBA & ĐƯỜNG DÂY 2 2KV Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 1.1 TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP: 1.1.1 Khái niệm: Trạm biến áp dùng để biến đổi điện từ cấp điện áp sang... Thiết kế mạng điện trạm biến áp vấn đề quan trọng hệ thống điện, nhận thấy tầm quan trọng việc thiết kế vận hành hệ thống điện nên em chọn đề tài ? ?ỨNG DỤNG PSS THIẾT KẾ VÀ BẢO VỆ RELAY TRẠM BIẾN