Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, điện năng trở thành dạng năng lượng thiết yếu nhất, phổ biến nhất
trong đời sống xã hội cũng như hoạt động lao động sản xuất của con người, công
nghiệp điện luôn là ngành công nghiệp cơ bản, mũi nhọn của nền kình tế quốc gia.
Cùng với sự phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, điện năng được sử dụng
trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp,
giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ… nhu cầu về điện năng luôn tăng trưởng không
ngừng. Điều này đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cung cấp điện rất cao.
Vì vậy, việc tìm hiểu về những hư hỏng và hiện tượng không bình thường có thể
xảy ra trong hệ thống điện cùng với những phương pháp và thiết bị bảo vệ cần thiết để
phát hiện đúng, nhanh chóng cách ly phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống là một mảng
kiến thức quan trọng của kỹ sư điện nói chung và kỹ sư hệ thống điện nói riêng. Để
tìm hiểu sâu hơn về vấn đề đó, em chọn đồ án tốt nghiệp với nội dung “Thiết kế bảo vệ
rơle cho trạm biến áp 110/35/10 kV-2×40 MVA”
Đồ án bao gồm 5 chương:
- Chương 1: Giới thiệu trạm biến áp
- Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle
- Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ và rơle được sử dụng
- Chương 4: Tính toán các thông số và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
- Chương 5: Chuyên đề trạm biến áp không người trực và trung tâm điều khiển
xa cho trạm biến áp không người trực
Đồ án tốt nghiệp này nhằm áp dụng những kiến thức đã học để thiết kế bảo vệ cho
trạm biến áp, đồng thời tìm hiểu một số rơle sử dụng trong thực tế. Do khả năng và
kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những sai sót. Em rất
mong được sự đóng góp ý kiến, chỉ bảo của các thầy cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS Vũ Thị Anh Thơ đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Ngành: Hệ thống điện
TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV
HÀ TRUNG - THANH HÓA VÀ CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG
NGƢỜI TRỰC, TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP
KHÔNG NGƢỜI TRỰC.
I. Các số liệu ban đầu.
Từ thực tế
II. Nội dung phần thuyết minh tính toán
- Phần 1: Tình toán bảo vệ rơ le
1. Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số chính
2. Tính toán ngắn mạch phục vụ chỉnh định rơle
3. Phương thức bảo vệ của trạm
4. Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle được sử dụng
5. Tính toán các thông số của bảo vệ và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
-
Phần 2: Chuyên đề trạm biến áp không ngƣời trực và trung tâm điều
khiển xa cho trạm biến áp không ngƣời trực
III. Các bản vẽ A0
-
Sơ đồ nối dây
-
Kết quả tính toán ngắn mạch
-
SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
Họ và tên giảng viên hướng dẫn: TS VŨ THỊ ANH THƠ
Họ và tên sinh viên:
BÙI VĂN MẠNH
Tên đề tài: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ
TRUNG - THANH HÓA VÀ CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI
TRỰC, TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG
NGƢỜI TRỰC.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
1.
Kết cấu và hình thức trình bày
-
Kết cấu đồ án:
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
5. Các hƣớng nghiên cứu của đề tài có thể tiếp tục phát triển cao hơn
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
6. Kết quả
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Hà Nội, ngày……tháng 12 năm 2016
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên giảng viên phản biện:
Họ và tên sinh viên:
BÙI VĂN MẠNH
Tên đề tài: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ
TRUNG - THANH HÓA VÀ CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
3. Những nhận xét khác
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Hà Nội, ngày….. tháng 12 năm 2016
GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
SV : Bùi Văn Mạnh – D7H4
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
MỤC LỤC
PHẦN 1: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE .................................................................... 1
CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ TRUNG, THANH HÓA .. 1
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
3.2.3 Sơ đồ bảo vệ so lệch dòng thứ tự không ............................................................. 35
3.2.3 Bảo vệ dự phòng................................................................................................... 36
3.3 Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơ le sử dụng ....................................... 39
3.3.1 Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613............................................................................... 39
3.3.2 Hợp bộ bảo vệ quá dòng 7SJ622 ......................................................................... 53
CHƢƠNG 4 Chỉnh định và kiểm tra sự làm việc của rơ le ..................................... 62
4.1 Tính toán các thông số của bảo vệ…………………………………………………64
4.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm (87)…………………………………....…..64
4.1.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế: (87N) .............................................................. 64
4.1.3 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh: (50) ......................................................................... 65
4.1.4 Bảo vệ quá dòng có thời gian: (51) ..................................................................... 65
4.1.5 Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian: (51N)............................................ 66
4.2 Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ .............................................................................. 66
4.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm ........................................................................ 66
PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC VÀ TRUNG
TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC. ............ 75
CHƢƠNG 5 CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC VÀ
TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠMBIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI
TRỰC............................................................................................................................ 75
5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................. 75
5.2 TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƢỜI TRỰC .......................................................... 75
5.2.1 Các tiêu chí xây dựng trạm biến áp không người trực ....................................... 75
5.2.2 Mô hình kết nối mạng LAN tại các trạm biến áp không người trực ................. 76
5.3 VAI TRÕ CỦA TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA VÀ TRẠM BIẾN ÁP
Máy biến dòng
NM
Ngắn mạch
SL
So lệch
DCL
H
SV : Bùi Văn Mạnh – D7H4
Dao cách ly
Hãm
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.5 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp SNmax , 1 máy
biến áp làm việc ...................................................................................................................... 12
Bảng 2.6 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp SNmax , 2 máy
biến áp làm việc ...................................................................................................................... 18
Bảng 2.7 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp SNmin , 1 máy
Hình 2.6.4 Sơ đồ rút gọn thứ tự không .............................................................................. 13
Hình 2.6.5 Sơ đồ rút gọn thứ tự không ............................................................................... 13
Hình 2.6.6 Sơ đồ thứ tự thuận ............................................................................................. 16
Hình 2.6.7 Sơ đồ thứ tự thuận rút gọn ............................................................................... 16
Hình 2.6.8 Sơ đồ thứ tự thuận .............................................................................................. 17
Hình 2.6.9 Sơ đồ thứ tự thuận rút gọn ............................................................................... 17
Hình 2.7.1 Sơ đồ thứ tự thuận Hình .................................................................................... 18
Hình 2.7.2 Sơ đồ thứ tự nghịch ............................................................................................ 18
Hình 2.7.3 Sơ đồ thứ tự không ............................................................................................. 19
Hình 2.8.4 Sơ đồ rút gọn thứ tự không ............................................................................... 24
Hình 2.8.5 Sơ đồ thứ tự thuận .............................................................................................. 27
Hình 2.8.6 Sơ đồ rút gọn thứ tự thuận ................................................................................ 27
Hình 2.8.7 Sơ đồ thứ tự thuận .............................................................................................. 28
Hình 2.8.8 Sơ đồ rút gọn thứ tự thuận ................................................................................ 28
Hình 3.3.1.6.1 Nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT613 ...................... 51
Hình 3.3.1.6.2 Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế........................... 52
SV : Bùi Văn Mạnh – D7H4
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
Hình 3.3.2.2 Cấu trúc phần cứng của rơ le 7SJ622 .......................................................... 56
Hình 3.3.2.3 Đặc tính thời gian tác động của 7SJ622 ....................................................... 58
Hình 5.2.2 Sơ đồ kết nối mạng LAN đơn vị ........................................................................ 76
Hình 5.4.2 Kiến trúc trao đổi thông tin Trung tâm điều khiển xa.................................... 78
Hình 5.4.3 Kết cấu hệt thống ............................................................................................... 79
Hình 5.6 Mô hình phân cấp điều khiển TTĐKX và các TBAKNT .................................. 84
MCĐ loại GL-312F1/4031D dùng cho phía điện áp 110kV
-
8 MCĐ loại 3AFO143
-
7 MCĐ loại HVX -24-25-20 dùng cho phía điện áp 10kV
dùng cho phía điện áp 35kV
1.2.3 Hệ thống đường dây
-
Trạm có 2 đường dây 110kV đi ra đó là :
Lộ 171 đi Hoằng Hóa.
Lộ 172 đi Bỉm Sơn.
-
Trạm có 5 đường dây 35kV gồm :
Lộ 371, lộ 373, lộ 372, lộ 374, lộ 376.
-
Ngoài ra còn có 2 đường dây TD 91 và TD 92 lấy từ phía cuộn hạ
của 2 máy biến áp.
Trung
: 40000kVA
Hạ
: 11kV
Hạ
: 20000kVA
Dòng điện định mức:
Điện áp ngắn mạch UN%:
Cao
: 201A
Cao-Trung
: 10,5 %
Trung
: 600A
Trung-Hạ
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
C31
LO 172
LO 171
110kV
LO 372
35kV
CS1T2
CS1T1
T1
T2
CS3T1
CS0T2
CS0T1
CC
tính). Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định các trị số
dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đối tượng được bảo vệ để cài đặt và chỉnh định
các thông số của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhạy của
chúng.
Trạm biến áp chỉ làm việc an toàn, tin cậy với hệ thống bảo vệ rơle tác động
nhanh, nhạy và đảm bảo tính chọn lọc để lựa chọn và chỉnh định các thiết bị này, phải
dựa trên kết quả tính toán ngắn mạch, cụ thể là dòng ngắn mạch đi qua BI khi xảy ra
các dạng ngắn mạch.
Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình của hệ thống.
vị trí điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch.
Trong hệ thống điện người ta thường xét các dạng ngắn mạch sau:
-
Ngắn mạch 3 pha I(3)
-
Ngắn mạch 2 pha I(2)
-
Ngắn mạch 2 pha chạm đất I(1,1)
-
Ngắn mạch 1 pha I(1)
2.1 Các giả thiết cơ bản để tính ngắn mạch
Giả thiết cơ bản để tính ngắn mạch:
- Các máy phát điện không có hiện tượng giao động công suất nghía là góc
Ucb2 = 38.5 kV
Ucb3 = 11 kV
EHT = 1
-
Dòng điện cơ bản ứng với cấp điện áp là :
Icb1 =
Icb2 =
Icb3 =
√
√
√
SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4
=
=
=
√
√
√
= 0,201
= 0,6
= 2,1
Page 5
)
= 0,11
=
=0
=
= 0,065
Vì đề cho dòng ngắn mạch 3 pha 1pha min max trên thanh cái :
Chế độ công suất ngắn mạch
Ngắn mạch 3 pha
Ngắn mạch 1 pha
(A)
Cực đại
7928,3
6436,5
Cực tiểu
6542,4
Page 6
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
Tìm điện kháng thứ tự không bên hệ thống
I(1) = m .
trong đó EHT = 1
Vì là dòng ngắn mạch 1 pha nên m=3 ; X1HT = X2HT nên ta có
X0HTmax =
b
- 2. X1HTmax =
( )
- 2.0,026 = 0,414
Dòng ngắn mạch bé nhất qua bảo vệ
Tìm điện kháng thứ tự thuận, nghịch bên hệ thống
X1HTmin = X2HTmin =
=
( )
0,026
N1
Hình 2.5.1 Sơ đồ thứ tự thuận
X
E
Hình 2.5.2 Sơ đồ thứ tự nghịch
X
0HTmax
C1
N1
0,414
N1
0,11
X
H1
Dòng ngắn mạch 3pha trong hệ đơn vị tương đối
IN1(3) = 7,928.
√
= 37,762
IN1(3) = IN = 37,762
Điểm N1 : không có dòng ngắn mạch đi qua BI
Điểm N1’ : IBI1 = IN = 37,762
Dòng ngắn mạch qua các BI khác bằng 0
2 Ngắn mạch 1 pha N(1)
Với X1∑ = X2∑ = X1HTmax = X2HTmax = 0,026
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại điểm ngắn mạch
I1∑ = I2∑ = I0∑ =
=
= 5,714
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch
U0N = - I0∑ . X0∑ = - 5,714 . 0,123 = -0,703
Dòng thứ tự không từ hệ thống về điểm ngắn mạch
I0H =
I0B =
=
=
= 1,7
=
= 21,277
I2∑ = - I1∑ .
= -21,277 .
= -17,564
I0∑ = - I1∑ .
= -21,277 .
= -3,713
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
U0N = - I0∑ . X0∑ = -3,713 . 0,123 = 0,457
Phân bố dòng I0 phía hệ thống và phía máy biến áp:
I0H =
=
= -1,104
I0B =
=
j ) . (-17,564)
2
(-1,104)| = |-2,931 - j33,585|
= 33,713
IBI4 = 3. IOB = 3. (- 2,611) = -7,833
SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4
Page 9
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
Không có dòng ngắn mạch đi qua các BI còn lại.
2.5.2 Ngắn mạch phía 35kV
Tại điểm N2 trên thanh cái 35kV phía trung của máy biến áp có trung tính
cách điện với đất vì vậy chỉ cần tính cho trường hợp ngắn mạch 3 pha.
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận
X1HTmax
XC1
XT1
0,026
Điểm N2:
IBI1 = IBI2 = IN = 7,353
Không có dòng ngắn mạch đi qua các BI còn lại.
Điểm N2’:
IBI1 = 7,353
Không có dòng ngắn mạch đi qua các BI còn lại.
SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4
Page 10
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
2.5.3 Ngắn mạch phía 10kV
Phía hạ máy biến áp cuộn dây đấu ∆ nên chỉ tính ngắn mạch 3 pha.
Sơ đồ thay thế:
E
X1HTmax
XC1
XH1
0,026
IBI1 = 4,975
Không có dòng ngắn mạch đi qua các BI còn lại.
Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI khi ngắn mạch tại N1 N1’
N2 N2’ N3 N3’ ở chế độ SNmax , 1 máy biến áp làm việc
SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4
Page 11
Đồ án tốt nghiệp
GVHD: TS Vũ Thị Anh Thơ
Phía ngắn
Điểm ngắn
Dạng ngắn
mạch
mạch
mạch
BI1
BI2
-
12,051
N(3)
37,762
-
-
-
N(1,1)
33,713
-
-
-7,833
N(1)
13,128
-
N(3)
4,975
-
4,975
-
N3’
N(3)
4,975
-
-
-
N1
110kV
N1’
35kV
10kV
Copyright: Tài liệu đại học ©