Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ rơ le
cho trạm biến áp

 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 1
CHNG 1:
MÔ TI TNG C BO V - THÔNG S CHÍNH
1.1. MÔ TI TNG
i tng bo v là trm bin áp 220/110/35kV có hai máy bin áp t
ngu B
1
và B
2
c mc song song vi nhau. Hai máy bin áp này c cung
p t mt ngun ca HT. H thng n(HT) cung cp n thanh góp
220kV ca trm bin áp qua ng dây kép D. Phía trung và h áp ca trm có
n áp 110kV và 35kV a n các ph ti.
Hình 1.1. S nguyên lý và các v trí t bo v ca trm bin áp
1.2. THÔNG S CHÍNH
1.2.1.  thng n HT

HT
§
BI
1 BI
2
BI
4
N
2
/
N
3
/
N
2
N
3
220kV
D
N
1
/
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 2
Có 3 cp n áp: 230/121/38,5kV
Công sut 125/125/62,5MVA
u dây: YN – Auto – d11(Y
0
-  - 11)
Gii hn u chnh n áp: U

 1000A)
- n nh lc ng n: i

 i
xk
- u kin ct: I
t MC
 I’’.
Trong ó:
I
lvcb
– dòng làm vic cng bc ln nht qua máy ct ng vi dòng công
sut ln nht i qua khi quá ti s c.
dm B
lvcb qtsc dm B
dm B
xk
Nmax cb
S
I = k .I = 1,4.
3.U
i = 2.1,8.I''
I'' = I'' .I
I’’ – dòng ngn mch hiu dng toàn phn ln nht khi ngn mch
Thông s tính toán
p
n áp
U
m
(kA)

(kA)
 ch
t
n áp
xung (kV)
I
t
(kA)
I

(kA)
d (mm)h (mm)
U
N
%
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 3
220 3AQ1 245 4 1 1050 40 100 1410 5135
110 3AQ1 123 4 1 550 40 100 1410 3715
35 8BK20 36 2,5 2 175 31,5 80 1500 2200
ng 1.2. Thông s máy ct
1.3.2. Máy bin dòng n:
Máy bin dòng n c chn theo u kin sau:
- n áp: U
m BI
 U
mg
- Dòng n: I
m BI
 I

Ph ti
)
I

(kA)
H-220-5T 220 600 5 0,5 1,2 54
K-110M 110 1000 5 p 0,8 75
HP-35 35 2000 5 p 2 145
ng 1.3. Thông s máy bin dòng n
1.3.3. Máy bin n áp
:
Máy bin n áp c chn theo u kin sau:
- n áp: U
m BU
 U
mg
- p chính xác: phù hp vi yêu cu ca các dng co
- Công sut nh mc: S
m BU
 S
2
.
Thông s BU
U
m
(V)
p
n
áp
Loi BU

CHNG 2:
TÍNH NGN MCH PHC V BO V RLE
Ngn mch là hin tng ni tt hai m có n th khác nhau ca mch
n bng mt vt dn có tng tr không áng k.
Trm bin áp ch làm vic an toàn, tin cy vi h thng bo v rle tác
ng nhanh, nhy và m bo tính chn lc  la chn và chnh nh các thit
 này, phi da trên kt qu tính toán ngn mch, c th là dòng ngn mch i
qua các BI khi xy ra các dng ngn mch.
Yêu cu ca vic tính toán ngn mch là phi xác nh c dòng ngn
ch ln nht (I
max
)  phc v cho vic chnh nh rle và dòng ngn mch
nh nht (I
min
)  kim tra  nhy cho rle ã c chnh nh. Trong h thng
n (HT) ngi ta thng xét các dng ngn mch sau:
- Ngn mch 3 pha N
(3)
;
- Ngn mch 2 pha N
(2)
;
- Ngn mch 2 pha chm t N
(1,1)
;
- Ngn mch 1 pha N
(1)
.
2.1. CÁC GI THIT C BN  TÍNH NGN MCH.
- Các máy phát n không có hin tng dao ng công sut ngha là góc

= 220 kV;
- U
cb2
= 110 kV;
- U
cb3
= 35 kV.
Do ó dòng n c bn tng ng vi các cp n áp là:
cb
cb1
cb1
cb
cb2
cb2
cb
cb3
cb3
125
U 3.220
125
U 3.110
125
U 3.35
S
I = 0,328 kA;
3.
S
I = 0,656 kA;
3.
S

):
n kháng th t thun và n kháng th t nghch:
cb
1H min 2H min
N min
S 125
X = X = = = 0,111.
S 0,75.1500
n kháng th t không:
X
0H min
= 1,2 X
1H min
= 1,2.0,111 = 0,133
2) ng dây:
n kháng th t thun và n kháng th t nghch:
cb
1D 2D 1
22
cb
S 125
X = X = X .L. = 0,309.75. = 0,060
U 220
n kháng th t không:
X
0D
= 2X
1D
= 2.0,060 = 0,120
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp

31% + 19% - 11% = 19,5%
2
b) Tính n kháng ca các cun dây
Cun cao:
NC cb
C
dm
U % S 11,5 125
X = . = . = 0,115
100 S 100 125
Cun trung:
NT cb
T
dm
U %S
X = . = 0
100S
Cun h:
NH cb
H
dm
U % S 19,5 125
X = . = . = 0,195
100 S 100 125
2.2.2.  thay th:
1) Th t thun:
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 7
2) Th t nghch:
3) Th t không:

các m cn tính ngn mch
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 8
2.3. CÁC S TÍNH TOÁN:
Tính toán dòng ngn n ngn mch c thc hin trong ch cc i
và ch cc tiu bao gm 4 s:
 1
: khi h thng  ch cc i và trm vn hành 1 máy bin áp c lp
(S
N max
, 1MBA);
 2
: khi h thng  ch cc i và trm vn hành 2 máy bin áp song
song (S
N max
, 2MBA);
 3: khi h thng  ch cc tiu và trm vn hành 1 máy bin áp c lp
(S
N min
, 1MBA);
 4
: khi h thng  ch cc tiu và trm vn hành 2 máy bin áp song
song (S
N min
, 2MBA);
 s 1 và s 2 dng ngn mch tính toán: N
(3)
,N
(1,1)
, N

 thay th th t thun, th t nghch và th t không.
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 9
Trong ó:
1D
  1H max
0D
 0H max C H
0D
0H max C H
0D
0H max C H
X 0,060
X = X = X + = 0,083 + = 0,113
22
X
X = (X + ) // (X + X )
2
X
(X + ) . (X + X )
2
=
X
X + + X + X
2
0,120
(0,100 + ) . (0,115 + 0,195)
2
0
0,100 +

.
n kháng ph
(1,1)
 
 
X .X 0,113.0,106
X = = 0,055
X + X 0,113+ 0,106
∆
=
Các thành phn dòng n và n áp.
1

E1
I = = 5,952
X + X 0,113+0,055
Σ
∆
=
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 10
0
21
20
2
01
20
1N 2N 0N 0 0
X 0,106
I = -I . = -5,952. 2,881

X X + X 0,115 + 0,195
Σ
ΣΣ
=−
=
Phân b dòng qua các BI:
m N
1
:
I
BI1
= I
0B
= 1,048
I
BI4
= 3I
0B
= 3.I
0B
.I
cb1
= 3.1,048.0,328 = 1,031kA
Dòng qua các BI khác bng không.
m N’
1
:
Dòng qua BI
1
I

I
BI4
= 3.I
0B
= 1,031kA
Dòng qua các BI khác bng không.
c) Ngn mch 1 pha N
(1)
.
n kháng ph
(1)
2 
X = X + X = 0,113+ 0,106 0,219
∆
=
Các thành phn dòng n và n áp ti ch ngn mch
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 11
120

0N 00
E1
I = I = I = 3,012
X + X 0,113+ 0,219
U = - I .X = -3,012.0,106 = - 0,319
ΣΣΣ
∆
ΣΣ
==
Phân b dòng th t không.

= 3.0,334 = 1,002kA
Dòng qua các BI khác bng không.
m N’
1
:
Dòng qua BI1.
I
1BI1
= I

= 3,012
I
2BI1
= I

= 3,012
I
0BI1
= I
0HT
= 1,994
I
BI1
= I

+ I
2 
+ I
0HT
= 3,012 + 3,012 + 1,994 = 8,018.

1D
  1H max C T
0D
 0H max C H T
0D
0H max C H
0D
0H max C H
X
X = X = X + + X + X
2
0,060
= 0,083 + + 0,115 = 0,228
2
X
X = (X + +X ) // X X
2
X 0,120
(X + + X ) . X (0,100 + + 0,115) .0,1
22
=
X
X + + X + X
2

+


=
95)

= 4,386
không có dòng qua các BI
m N’
2
:
I
BI1
= I

= 4,386
Dòng qua các BI khác bng không.
b) Ngn mch hai pha chm t N
(1,1)
.
n kháng ph
(1,1)
 
 
X .X 0,228.0,114
X = = 0,076
X + X 0,228 + 0,114
∆
=
Các thành phn dòng n và n áp.
1

0
21
0
2

= I

= -2,193
Dòng th t không t h thng vm ngn mch.
0N
0HT 0C
0D
0H max C
- U - 0,250
I = I = = 0,910
X 0,120
X + + X 0,100 + + 0,115
22
=−
Dòng th t không qua cun chung ca máy bin áp(hn v có tên)
I
0ch
= I
0T
. I
cb2
– I
0C
. I
cb1
= 2,193.0,565 – 0,190.0,328 = 1,14kA
Dòng qua dây trung tính ca máy bin áp.
I
TT
= 3. I

= 3,289 + (-1,096) - 0,910
22 22
= -2,007 - j3,798 4,295
jj
ΣΣ

−− −+


=
g gg
Dòng qua BI
2
I
1BI2
= I

= 3,289
I
2BI2
= I
2 
= -1,096
I
0BI2
= I
0T
= -2,193
2
1 2 0T

= 3,420kA
Dòng qua các BI khác bng không.
c) Ngn mch 1 pha N
(1)
.
n kháng ph
(1)
 
X = X + X = 0,228 + 0,114 0,342
∆
=
Các thành phn dòng n và n áp ti ch ngn mch
120

0N 00
E1
I = I = I = 1,754
X + X 0,228+ 0,342
U = - I .X = -1,754.0,114 = - 0,200
ΣΣΣ
∆
ΣΣ
==
Phân b dòng th t không.
Dòng th t không chy qua cun trung vm ngn mch N
2
.
I
0T
= I

= I
0HT
= 0,727.
Dòng th t không chy qua cun dây chung ca máy bin áp
I
0ch
= I
0T
. I
cb2
– I
0C
. I
cb1
= 1,754.0,656 – 0,727.0,328 = 0,912kA
Dòng qua dây trung tính ca máy bin áp
I
TT
= 3.I
0ch
= 3. 0,912 = 2,736kA
Phân b dòng qua các BI.
m N
2
:
Dòng qua BI
1
.
I
1BI1

TT
= 2,736kA
Dòng qua các BI khác bng không.
m N’
2
:
I
BI1
= 4,235
I
BI4
= I
TT
= 2,736kA
Dòng qua các BI khác bng không.
3) Ngn mch phía 35kV.
Cun dây 35kV ca máy bin áp ni  do vy ch tính ngn mch 3 pha N
(3)
.
 thay th.
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 16
Trong ó:
1D
 1H max C H
X
X = X + + X + X
2
0,060
= 0,083 + +0,115 + 0,195 = 0,413

T kt qu tính toán trên ta có bng tng kt tính ngn mch cho s 1
(S
N max
, 1 MBA).
Dòng qua các BI
Phía
NM
m
NM
ng
NM
BI
1
BI
2
BI
3
BI
4
(kA)
N
(3)
0 0 0 0
N
(1,1)
1,048 0 0 1,031
N
1
N
(1)

4,386 0 0 0
N
(1,1)
4,295 0 0 3,420
N'
2
N
(1)
4,235 0 0 2,736
N
3
N
(3)
2,421 2,421 0 0
35kV
N'
3
N
(3)
2,421 0 0 0
ng 2.1. Bng tng kt tính ngn mch cho s 1
2.3.2.  2(S
N max
, 2 MBA).
1) Ngn mch phía 220kV.
Hình 2.13. S thay th TTN.
I
2
U2N
N1

X = (X + X )//(X + X )
2
0,115 + 0,195
0,155
2
X .X 0,160 .
X = X //X
X + X
==
=
==
==
0,155
0,079
0,160 + 0,155
=
a) Ngn mch 3 pha N
(3)
.
Dòng ngn mch t h thng n m ngn mch N
1
(3)
N 1

E1
I = I = = = 8,850
X 0,113
Phân b dòng qua các BI
m N
1

0
21
0
X 0,079
I = -I . = -6,250. 2,572
X + X 0,113+ 0,079
Σ
ΣΣ
Σ
=−
2
01
0
X 0,113
I = - I . = - 6,250. - 3,678
X + X 0,113+ 0,079
Σ
ΣΣ
Σ
=
1N 2N 0N 0 0
U = U = U = - I . X = - (-3,678).0,079 0,291
ΣΣ
=
Phân b dòng n th t không.
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 19
0N
0HT
0HT

I 1,877
I = 0,939
22
−
= =−
Trong hn v có tên.
I
0C
= 0,939. I
cb1
= 0,939. 0,328 = 0,308kA
Dòng n th t không qua dây trung tính MBA.
I
TT
= 3.I
0ch
= 3.I
0C
= 3. 0,308 = 0,924kA
Phân b dòng qua các BI:
m N
1
:
I
BI1
= I
0C
= 0,939
I
BI4

 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 20
120

0N 00
E1
I = I = I = 3,279
X + X 0,113+ 0,192
U = - I .X = -3,279.0,079 = -0,259
ΣΣΣ
∆
ΣΣ
==
Phân b dòng th t không.
0N
0HT
0HT
0N
0B
0B
- U -(-0,259)
I = 1,619
X 0,160
- U -(-0,259)
I = = = 1,671
X 0,155
==
Dòng th t không qua cun dây phía cao ca mi MBA
0B
0C

= I

= 3,279
I
2BI1
= I

= 3,279
I
0BI1
= I
0HT
+ I
0C
= 0,836 + 1,619 = 2,455
I
BI1
= I

+ I
2 
+ (I
0HT
+ I
0C
)= 3,279 + 3,279 + 2,455 = 9,013
I
BI4
= I
TT

0,058
22
==
 án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp
SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 22
H
CH
0 0HT
CH
0HT
CH
0HT
X 0,195
0,098
22
XX
X = (X + ) //
22
XX
(X + ) .
(0,160 + 0,058) .0,098
22
=
XX
0,160 + 0,058 + 0,098
X + +
22
= 0,068
==
=

/2 = 2,924
I
BI2
= - I

/2 = -2,924
Dòng qua các BI khác bng không.
b) Ngn mch hai pha chm t N
(1,1)
.
n kháng ph
(1,1)
 
 
X .X 0,171.0,068
X = = 0,049
X + X 0,171+ 0,068
∆
=
Các thành phn dòng n và n áp.
1
1
E1
I = = 4,545
X + X 0,171+ 0,049
Σ
∆
=
0
21

22
Σ
==
Dòng th t không t h thng vm ngn mch.
0N
0HT
C
0HT
- U - 0, 221
I = = 1,014
X
0,160 + 0,058
X+
2
=−
Dòng th t không chy qua phía 220kV ca mi máy bin áp
0HT
0C
I 1,014
I 0,507
22
−
= = =−
Dòng th t không qua cun chung ca máy bin áp(hn v có tên)
I
0ch
= I
0T
. I
cb2

I = 0,507
22
Σ
Σ
==
−
= =−
−
= =−
1 2 0HT
2
BI1
I II
I = a + a +
2 22
13 13
= 2,273 + (-0,647) - 0,507
22 22
= -1,320 - j2,529 2,853
jj
ΣΣ

−− −+


=
g gg
Dòng qua BI
2
1

13 13
= 2,273 + (-0,647) -1,626
22 22
= -2,439 - j2,529 3,513
jj
Σ ΣΣ

−− −+


=
g gg
I
BI4
= I
TT
= 2,700kA
Dòng qua các BI khác bng không.
m N’
2
:
I
BI1
= 2,853
I
BI2
= - 3,513
I
BI4
= I

- U -(-0,166)
I = 0,761
X
0,160 0,058
X+
2
==
+
Dòng th t không chy qua phía 220kV ca mi máy bin áp
0HT
0C
I 0,761
I = 0,381
22
==
Dòng th t không chy qua phía 110kV ca mi máy bin áp
0
0T
I 2,439
I = 1,220
22
Σ
==
Dòng th t không chy qua cun chung ca mi máy bin áp