Trong trạm biến áp việc đặt bảo vệ cho các phần tử của trạm (máy biến áp, thanh góp...) tương đối phức tạp. Trước đây các rơ-le điện cơ thường được sử dụng rộng rãi và phổ biến cho trạm biến áp . Nhưng các rơ-le điện cơ có nhiều nhược điểm còn tồn tại như : Kồng kềnh, kém nhạy, thời gian cắt ngắn mạch lớn, ... Rơ-le kĩ thuật số là sản phẩm của công nghệ cao và là kết quả của sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong giai đoạn vừa qua.
Trang 1ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH RƠLE BẢO VỆ CHO
TRẠM BIẾN ÁP
NỘI DUNG
Ch-ơng I tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle 3
1.1 tính toán các thông số phục vụ tính ngắn mạch 3
1.2 Tính toán ngắn mạch : 6
Ch-ơng II Chọn sơ đồ ph-ơng thức bảo vệ cho trạm 33
2.1 Các dạng h- hỏng và tình trạng làm việc không bình th-ờng của trạm biến áp 34
2.1.1 Đối với máy biến áp: 34
2.1.2 Đối với thanh góp: 36
2.2 Chọn sơ đồ ph-ơng thức bảo vệ rơ-le cho trạm: 37
2.2.1 Các loại bảo vệ chính cần đặt cho máy biến áp 3 cuộn dây: 37
2.2.2 Các thiết bị phụ trợ trong hệ thống bảo vệ máy biến áp 3 cuộn dây: 38
2.2.3 Các loại bảo vệ chính cần đặt cho thanh góp: 39
Ch-ơng Iii Chọn loại rơ-le Giới thiệu các đặc tính chủ yếu của rơ-le 41
3.1 Bảo vệ máy biến áp 3 cuộn dây 220/110/22 kV 42
3.1.1 Dùng loại rơ-le 7UT-513: 42
3.1.2 Dùng loại Rơ-le RET-521: 58
3.2 Bảo vệ thanh góp 220 và 110 kV: 66
3.2.1 Rơ-le so lệch tác động nhanh loại 7SS13: 66
3.2.2 Rơ-le tần số dùng để sa thải phụ tải theo tần số loại MFVU-21: 68 3.2.3 Bảo vệ chống máy cắt h- hỏng : ( 52F) 68
3.2.4 Rơ-le tự động đóng trở lại ( 79 ) loại LFAA 102: 70
3.2.5 Rơ-le kiểm tra đồng bộ loại MAVSO1: 71
3.2.6 Thiết bị xác định vị trí điểm h- hỏng ( FL ): 72
Ch-ơng iv Tính toán các thông số của bảo vệ 73
4.1 Bảo vệ máy biến áp 220/110/22 (kV ): 73
4.1.1 Bảo vệ so lệch có hãm dùng rơ-le 7UT-513: 73
4.1.2 Bảo vệ so lệch có hãm dùng rơ-le RET-521 : 93
4.2 Bảo vệ thanh góp 220/110 KV: 93
4.2.1 Bảo vệ chống sự cố máy cắt điện dùng rơ-le loại MCTI-40 và MVTT-14 : 94
Trang 25.2 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch thứ tự không: 100
5.3 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng điện có thời gian: 103
5.4 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng thứ tự không 103
Trang 3Ch-ơng I
tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle
Khi thiết kế bảo vệ rơ-le cho bất kì một phần tử hay một hệ thống điện
nào , cần phải xem xét đến những sự cố nặng nề nhất có ảnh h-ởng lớn tới hệ
Với tính toán các thông số , chỉnh định và cài đặt cho các rơle chủ yếu
dựa vào kết quả tính toán ngắn mạch trên các phần tử đ-ợc bảo vệ Với sơ đồ
cần bảo vệ ta xét đến các dạng ngắn mạch tại các điểm quan trọng của trạm
biến áp Đó là các điểm N1 , N2 , N3 lần l-ợt ở các phía cao áp , trung áp và
hạ áp của máy biến áp ba cuộn dây
Các trạng thái vận hành của MBA có thể là :
- Vận hành 2 MBA làm việc song song
- Chỉ vận hành 1 MBVA
Khi tính toán ngắn mạch ta tính 2 tr-ờng hợp trên trong chế độ cực đại
(chế độ max) và chế độ cực tiểu (chế độ min) của hệ thống
1.1 tính toán các thông số phục vụ tính ngắn mạch
1.1.1 Tính toán sơ bộ các số liệu của trạm biến áp :
- Đối với hệ thống :
+ Hệ thống điện 1 : SHTmax= 2500 MVA
Trang 4+ Hệ thống điện 2 : SHTmax= 1200 MVA
1 31
19 11 100 2 1
100 2 1
( U
%) U
% U
% U ( U
KC
H KT H
KC T
KC KC
115 , 0 200
23 ) 31 19 11 ( 100 2 1
%)
%
% (
100 2 1
KC T
KC KT
U
U U
U U
195 0 200
39 31 19 11 100 2 1
100 2 1
, )
( U
%) U
% U
% U ( U
KH
H KT H
KC T
KC KH
Chọn công suất cơ bản Scb = 1000MVA và điện áp cơ bản lấy theo điện
áp trung bình danh định từng cấp :
Ucb = Utb = 230 ; 115 ; 24
cb
cb cb
U
S I
3
Từ đó ta có bảng các giá trị Icb theo từng cấp điện áp ( Bảng 1.1 ) :
Trang 5Bảng 1-1
Sức điện động của hệ thống : 1
cb
ddHT HT
U
U E
1 Điện kháng của hệ thống:
dd
cb ddHT HT
S
S X
X
- Đối với HTĐ1:
+ Chế độ max :
35,02500
1000.875,0X
14,02500
1000.35,0X
0 HT
1 HT
1000.875,0X
23,01500
1000.35,0X
0 HT
1 HT
1000.66,0X
25,01200
1000.3,0X
0 HT
1000660
420720
10003
0
0
1
,
,X
,
,X
Trang 6XHT1 XHT0 XHT1 XHT0HTĐ1
HTĐ2
0,14 0,25
0,35 0,35
0,23 0,42
0,58 0,92
2-Điện kháng của MBA 3 cuộn dây :
6 2 6125
1000 195
0 6
92 0 125
1000 115 0
0 125
1000 0
2
2 1
2 1
, ,
O , S , O
S U X X
,
, S
S U X X
S
S U X X
dm
cb KH H CH
dm
cb KT T T
dm
cb KC C C
* Tr-ờng hợp vận hành song song 2 MBA :
Ngắn mạch tại N1 là dạng ngắn mạch đối xứng nên ta có sơ đồ thay thế
Trang 7I
N 1
X
Trang 8cbI N1
) kA ( , , ,
I.
X '' I
) kA ( , ,
,
I.
X 'I
) kA ( , ,
,
I.
X I
cbI N
cbI HT N
cbI N
) N
54 3 51 2 71 0
1 1
91 10 51 2 23 0
1 1
45 14 51 2 174 0
1 1
1 1
1 1
1
3 1
Trang 9Trong đó :
1 1
1 1 1
2 1
HT
HT N
HT T C
X X
X X X
X X X X
14 0 17 1
17 1 25 0 92 0 0
14 0
1
1 1
, , ,
, , X
, , , X
, X
I.
X '' I
) kA ( , ,
,
I.
X 'I
) kA ( , ,
,
I.
X I
cbI N
cbI HT N
cbI N
) N
14 2 51 2 17 1
1 1
93 17 51 2 14 0
1 1
07 20 51 2 125 0
1 1
1 1
1 1
1
3 1
23 0 34 1
34 1 42 0 92 0 0
23 0
1
1 1
, ,
,
, , X
, , , X
, X
I.
X '' I
) kA ( , ,
,
I.
X 'I
) kA ( , ,
,
I.
X I
cbI N
cbI HT N
cbI N
) N
88 1 51 2 34 1
1 1
91 10 51 2 23 0
1 1
79 12 51 2 196 0
1 1
1 1
1 1
1
3 1
Trang 10Ngắn mạch tại N2 cũng là dạng ngắn mạch đối xứng nên ta có sơ đồ thay thế
nh- sau :
Trong đó :
1
1 1 2
2 1
2 2
HT f
HT N
HT T C
X X
X X X
X X X X
25 0 6 0
6 0 14 0 2
92 0 0
25 0
2
1 2
, ,
,
, , X
, ,
, X
, X
I.
X '' I
) kA ( , ,
,
I.
X 'I
) kA ( , ,
,
I.
X I
cbII N
cbII HT N
cbII N N
37 8 02 5 6 0
1 1
08 20 02 5 25 0
1 1
45 28 02 5 176 0
1 1
2 2
2 2
2
3 2
I
2
X
Trang 1126 0 42 0 69 0
42 0 69 0
69 0 23 0 2
92 0 0
42 0
2
2 2
, ,
,
, , X
, ,
, X
, X
,
I.
X '' I
) kA ( , ,
,
I.
X 'I
) kA ( , ,
,
I.
X I
cbII N
cbII HT N
cbII N N
28 7 02 5 69 0
1 1
95 11 02 5 42 0
1 1
23 19 02 5 26 0
1 1
2 2
2 2
2
3 2
2 2 2
1 2
HT
HT N
HT T C
X X
X X X
X X X X
I
2 N
X
Trang 122 0 25 0 06 1
25 0 06 1
06 1 14 0 92 0 0
25 0
2
2 1
, ,
,
, , X
, , , X
, X
,
I.
X '' I
) kA ( , ,
,
I.
X 'I
) kA ( , ,
,
I.
X I
cbII N
cbII HT N
cbII N N
74 4 02 5 06 1
1 1
08 20 02 5 25 0
1 1
82 24 02 5 2 0
1 1
2 2
2 2
2
3 2
42 0 15 1
15 1 23 0 92 0
42 0
2
2 2
, ,
,
, , X
, , , X
, X
I.
X '' I
) kA ( , ,
,
I.
X 'I
) kA ( , ,
,
I.
X I
cbII N
cbII HT N
cbII N N
37 4 02 5 15 1
1 1
95 11 02 5 42 0
1 1
32 16 02 5 31 0
1 1
2 2
2 2
2
3 2
Trang 13- Khi hệ thống ở chế độ max :
H 3
) kA ( , ,
,
I.
X ''
N
42 1
1 1
Trang 1448 1
15 7 23 0
88 0 3 1 88 0 3 1
87 1 88 0
23 0 3 1 23 0 3 1
88 0 2
92 0 42 0 2
23 0 0 23 0 2
3 1 2
6 2 2
7 6 3
4
5 3 5 3 7
5
4 3 4 3 6
2 5
1 4 3
, X //
X X
, ,
, , , , X
X X X X X
, ,
, , , , X
X X X X X
,
, ,
X X X
, ,
X X X
, , X X
N
T HT
C HT H
,
I.
X ''
N
48 1
1 1
Trang 1572 2
5 25 14 0
6 2 17 1 6 2 17 1
05 3 17 1
6 2 14 0 6 2 14 0
17 1 92 0 25 0
14 0 0 14 0
6 5 3
3
4 4
6
4
3 3
5
2 4
1 3
, X //
X X
, ,
, , , , X
X X X X X
, ,
, , , , X
X X X X X
, , , X X X
, ,
X X X
N
H H
H H
T HT
C HT
I.
X ''
N
72 2
1 1
09 19 23 0
6 2 34 1 6 2 34 1
28 3 34 1
6 2 23 0 6 2 23 0
34 1 92 0 42 0
23 0 0 23 0
6 5 3
5
4 4
6
4
3 3
5
2 4
1 3
, X //
X X
, ,
, , , , X
X X X X X
, ,
, , , , X
X X X X X
, , , X X X
, ,
X X X
N
H H
H H
T HT
C HT
I.
X ''
N
80 2
1 1
Trang 16Khi tính ngắn mạch 1 pha thì sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thay thế
thứ tự nghịch là nh- nhau ( giống nh- khi tính ngắn mạch 3 pha đối xứng ) vì
tất cả các thành phần mà dòng điện thuận đi qua đ-ợc thì dòng điện thứ tự
nghịch cũng đi qua đ-ợc
Còn sơ đồ thay thế thứ tự không thì khác với hai sơ đồ trên vì con
đ-ờng dòng điện thứ tự không đi qua đ-ợc khác hẳn con đ-ờng của dòng điện
thuận và nghịch đi qua đ-ợc Nó phụ thuộc vào chế độ nối đất trung điểm
của hệ thống Và vì các dòng điện thứ tự không của các pha đồng pha nhau
và khép mạch qua đất ( hay dây trung tính )
( Sơ đồ thứ tự không phụ thuộc rất lớn vào cách đấu dây của máy biến
Trang 1735 0 56 0
56 0 2
6 2 2
92 0 25 0 2 2 2
10 0
10 0
20 0
, ,
,
, , X
X
X X X
,
, //
)
, , ( X X //
)
X X
( X
HT
HT O
C H T HT
Trang 18Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch thø tù thuËn , nghÞch vµ kh«ng t¹i ®iÓm ng¾n
m¹ch N1 lµ :
23 2 215 0 117 0 117 0
1
0 2
1
10 12
, ,
, X
X X
E I
26 0 117 0 23 2
74 0 117 0 23 2 1
0 10 10
2 12 12
1 11 11
, ,
, X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
48 0
86 1 14 0
26 0
86 1 14 0
74 0 1
10
10 10
12
12 12
11
11 11
, ,
, X
U 'I
, ,
, X
U 'I
, ,
, X
U E
'I
HT
N N
HT
N N
HT
N N
48 0
37 0 71 0
26 0
37 1 71 0
74 0 1
0
10 10
2
12 12
1
11 11
, ,
, X
U ''
I
, ,
, X
U ''
I
, ,
, X
U E ''
I
N N
N N
N N
Trang 19I '' I '' I '' I. , , , , , ( kA ) ''
I N11 N11 N12 N10 cb1 0 37 0 37 0 86 2 51 3 99
Dßng ng¾n m¹ch tæng khi ng¾n m¹ch 1 pha t¹i N1 :
) kA ( , ,
, '' I 'I 'I1)N 1 N1 N1 12 76 3 99 16 75
58 0 67 0
67 0 0 2
6 2 2
92 0 92 0 2 2 2
10 0
10 0
20 0
, ,
,
, , X
X
X X X
,
, //
)
, , ( X X //
)
X X
( X
HT
HT O
C H T HT
0 2
1
10 12
, , X
X X
E I
26 0 174 0 52 1
74 0 174 0 52 1 1
0 10 10
2 12 12
1 11 11
, , , X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'I 'I
'I
'I
N
cbI HT N HT N HT
N cbI
N N
47 0 23 0
26 0 23 0
74 0 1
1
0
10 2
12 1
11 10
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
N
67 0
48 0 71 0
26 0 71 0
74 0 1
0
10 2
12 1
11 10
12 11
Trang 2035 0 94 0
94 0 0 6 2 92 0 55 0
10 0
10 0
0
, ,
,
, , X
X
X X X
, ,
//
) , , (
X
HT
HT O
1 2
10 12
, ,
X
X
E I
Trang 2151 0 26 0 98 1
25 0 125 0 98 1
75 0 125 0 98 1 1
0 10 10
2 12 12
1 11 11
, , , X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'I 'I
'I
'I
N
cbI HT N HT N HT
N cb
N N
51 0 14 0
25 0 14 0
75 0 1
1
0
10 2
12 1
11 10
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
51 0 17 1
25 0 17 1
75 0 1
1
0
10 2
12 1
11 10
12 11
1 1 1
58 0 08 1
08 1 0 6 2 92 0 92 0
10 0
10 0
0
, ,
,
, , X
X
X X X
, ,
//
) , , (
X
HT
HT O
1
10 12
, , I I
Trang 2249 0 38 0 3 1
25 0 169 0 3 1
75 0 196 0 3 1 1
0 10 10
2 12 12
1 11 11
, , , X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'I 'I
'I
HT N HT N HT
N cbI
N N
N
58 0
49 0 23 0
25 0 23 0
75 0 1 0
10 2
12 1
11 10
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
49 0 34 1
25 0 34 1
75 0 1
1
0
10 2
12 1
11 10
12 11
1 1
* Tr-ờng hợp vận hành song song 2 MBA :
Sơ đồ thay thế thứ tự không :
Trong đó :
2 2 2
10
X X //
X X
Trang 2355 0 74 0
74 0 2
92 0 2
6 2 0 35 0
20 0
20 0
0
, ,
,
, , X
X
X X X
, ,
, //
, X
HT
HT O
0 2
1
20 22
, ,
X
X X
E I
26 0 176 0 5 1
74 0 176 0 5 1 1
0 20 20
2 22 22
1 21 21
, , , X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
, ,
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'I 'I 'I
'I
N
cbII HT N HT N HT
N cbII
N N N
N
95 14
02 5 55 0
48 0 25 0
26 0 25 0
74 0 1
2
20
20 22
22 21
21 20
22 21 2
I
, ,
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I '' I '' I ''
I
N
cbII N N N cbII
N N N N
61 7
02 5 74 0
48 0 6 0
26 0 6 0
74 0 1
2
0
20 2
22 1
21 20
22 21 2
Trang 24
X2 = 0,69
44 0 92 0 86 0
92 0 86 0
86 0 2
92 0 2
6 2 0 58 0
20 0
20 0
0
, ,
,
, , X
X
X X X
, ,
, //
, X
HT
HT O
0 2
1
20 22
, , X
X X
E I
27 0 26 0 04 1
73 0 26 0 04 1 1
0 20 20
2 22 22
1 21 21
, ,
, X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
'I
, ,
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'I 'I 'I
'I
N
cbII HT N HT N HT
N cbII
N N N
N
95
8
02 5 92 0
46 0 42 0
27 0 42 0
73 0 1
2
20
20 22
22 21
21 20
22 21 2
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
46 0 69 0
27 0 69 0
73 0 1
2
0
20 2
22 1
21 20
22 21
2 2 1
Trang 2555 0 23 1
23 1 92 0 6 2 0 35 0
20 0
20 0
0
, ,
,
, , X
X
X X X
, , , //
) , (
X
HT
HT O
26 0 2 0 28 1
74 0 2 0 28 1 1
28 1 38 0 2 0 2 1
0 20 20
2 22 22
1 21 21
0 2
1
20 22 21
, , , X
I U
, , , X
I U
, , , X
I E U
, , , X
X X
E I
I
I
N N
N N
N N
N N N
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'I 'I
'I
'I
N
cbII HT N HT N HT
N cbII
N N
49 0 25 0
26 0 25 0
74 0 1
2
20
20 22
22 21
21 20
Trang 26
) kA
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
49 0 06 1
26 0 06 1
74 0 1
2
0
20 2
22 1
21 20
22 21
2 2 1
92 0 39 1
39 1 92 0 6 2 0 58 0
20 0
20 0
0
, ,
,
, , X
X
X X X
, , , //
, X
HT
HT O
0 2
1
20 22
, , X
X X
E I
24 0 26 0 93 0
76 0 26 0 93 0 1
0 20 20
2 22 22
1 21 21
, , , X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'I 'I
'I
'I
N
cbII HT N HT N HT
N cbII
N N
51 0 42 0
24 0 42 0
76 0 1
2
20
20 22
22 21
21 20
Trang 27
) kA
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
51 0 69 0
24 0 69 0
76 0 1
2
0
20 2
22 1
21 20
22 21
2 2 1
Trang 2856 1 06 6 1 2
06 6 1 2
06 6 35 0
01 1 3 1 01 1 3 1
1 2 01 1
35 0 3 1 35 0 3 1
01 1 2
92 0 55 0 2
35 0 0 35 0 2
3 1 2
6 2 2
42 1
7 6
7 6 3
0
4
5 3 5 3 7
5
4 3 4 3 6
20 5
10 4
3
2 1
,, ,
,
, , x x
x x X
, ,
, , , , X
X X X X
X
, ,
, , , , X
X X X X
X
,
, ,
X X
X
, ,
X X
X
, , X
X
, x
x
N
T HT
C HT H
1
30 32
, , I
32 0 42 1 23 0
68 0 42 1 23 0 1
0 30 30
2 32 32
1 31 31
, , , X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
cbIII N N
36 0 42 1
32 0 42 1
68 0 1
3
0
30 2
32 1
31 30
32 31
Trang 2971 1 77 5 43 2
77 5 43 2
77 5 58 0
38 1 3 1 38 1 3 1
43 2 38 1
58 0 3 1 58 0 3 1
38 1 2
92 0 92 0 2
58 0 0 58 0 2
3 1 2
6 2 2
48 1
7 6
7 6 3
0
4
5 3 5 3 7
5
4 3 4 3 6
20 5
10 4
3
2 1
,, ,
,
, , x
x
x x X
, ,
, , , , X
X X X X
X
, ,
, , , , X
X X X X
X
,
, ,
X X
X
, ,
X X
X
, , X
X
, x
x
N
T HT
C HT H
1
30 32
, , I
32 0 48 1 21 0
68 0 48 1 21 0 1
0 30 30
2 32 32
1 31 31
, , , X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
cbIII N N
36 0 48 1
32 0 48 1
68 0 1
3
0
30 2
32 1
31 30
32 31
Trang 30- Khi hệ thống ở chế độ max :
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận & nghịch :
88 2 99 14 57 3
99 14 57 3
99 14 35 0
6 2 47 1 6 2 47 1
57 3 47 1
6 2 35 0 6 2 35 0
47 1 92 0 55 0
35 0 0 35 0
72 2
6 5
6 5 0
3
4 4
6
4
3 3
5
20 4
10 3
2 1
, ,
,
, , x x
x x X
, ,
, , , , X
X X X X
X
, ,
, , , , X
X X X X
X
, , , X X
X
, ,
X X
X
, x
x
H H
H H
T HT
C HT
1
30 32
, , X
X
E I
33 0 72 2 12 0
67 0 72 2 12 0 1
0 30 30
2 32 32
1 31 31
, , , X
I U
, ,
, X
I U
, ,
, X
I E U
N N
N N
N N
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
cbIII N N
35 0 72 2
33 0 72 2
67 0 1
3
0
30 2
32 1
31 30
32 31
Trang 3104 3 69 12 4
69 12 4
69 12 58 0
6 2 84 1 6 2 84 1
4 84 1
6 2 58 0 6 2 58 0
84 1 92 0 92 0
58 0 0 58 0
8 2
6 5
6
4
3 3
, x
, , , , X
X X X
X
X
,
, , , , X
X X X
X
X
, , , X
X
X
, ,
X
X
X
, x
x
H H
H H
T HT
C HT
32 0 8 2 12 0
68 0 8 2 12 0 1
, ,
, X
.
I
U
, , , X
.
I
U
, , , X
I
, ,
, ,
, I.
X
U X
U X
U E I.
'' I ''
N N
cbIII N N
36 0 8 2
32 0 8 2
67 0 1
3
0
30 2
32 1
31 30
32 31
Trang 33Ch-ơng II
Chọn sơ đồ ph-ơng thức bảo vệ cho trạm
Khi thiết kế bảo vệ rơ-le cho hệ thống điện cần phải kể đến khả năng
phát sinh h- hỏng và tình trạng làm việc không bình th-ờng của hệ thống
Ngắn mạch là loại h- hỏng th-ờng xảy ra và nguy hiểm nhất, quá tải là
tình trạng làm việc không bình th-ờng, th-ờng gặp nhất trong hệ thống điện
Để ngăn chặn h- hỏng lan tràn, giữ gìn thiết bị phải tìm cách cắt
nhanh phần tử bị h- hỏng ra khỏi mạng điện, thủ tiêu những tình trạng làm
việc không bình th-ờng nguy hiểm cho thiết bị và hộ dùng điện
Nhiệm vụ của bảo vệ rơ-le là phát hiện và tác động khi có ngắn mạch
hoặc tình trạng làm việc không bình th-ờng xảy ra trong hệ thống Bảo vệ
rơ-le tác động có thể là cắt máy cắt điện hoặc báo tín hiệu
Bảo vệ rơ-le cần phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau đây:
1 Tính chọn lọc:
Là khả năng cắt đúng phần tử bị h- hỏng của hệ thống điện Yêu cầu
về tính chọn lọc là điều kiện cơ sở để đảm bảo một cách chắc chắn việc cung
cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ Cắt không có chọn lọn th-ờng làm tăng
sự cố, gây thêm tổn thất cho các hộ dùng điện
2 Tác động nhanh:
Bảo vệ rơ-le càng cắt nhanh phần tử bị h- hỏng càng hạn chế đ-ợc mức
độ phá hoại, càng giảm đ-ợc thời gian sụt điện áp ở các hộ dùng điện Yêu
cầu tác động nhanh tuỳ thuộc vào những điều kiện cụ thể của mạng điện và
tình trạng làm việc của phần tử đ-ợc bảo vệ trong hệ thống điện
3 Độ nhạy:
Trang 34định độ nhạy, tr-ớc tiên phải xác định vùng tác động của bảo vệ Th-ờng thì
độ nhạy của bảo vệ đ-ợc đặc tr-ng bằng hệ số độ nhạy Kn Đối với các bảo vệ
làm việc theo các đại l-ợng tăng khi ngắn mạch (ví dụ nh- quá dòng điện) hệ
số độ nhạy đ-ợc xác định bằng tỉ số giữa l-ợng tác động tối thiểu (tức là dòng
điện ngắn mạch bé nhất) khi ngắt mạch trực tiếp ở cuối vùng bảo vệ và đại
l-ợng đặt (tức là dòng điện khởi động)
4 Tính đảm bảo:
Bảo vệ phải luôn luôn sẵn sàng khởi động và tác động một cách chắc
chắn chống tất cả các loại ngăn mạch xẩy ra trong vùng bảo vệ và các tình
trạng làm việc không bình th-ờng của phần từ đ-ợc bảo vệ
Mặt khác bảo vệ không đ-ợc tác động mất chọn lọc khi ngắn mạch
ngoài Nếu bảo vệ có nhiệm vụ dự trữ cho các bảo vệ sau nó (kể từ nguồn trở
đi) thì khi ngắn mạch ở trong vùng dự trữ bảo vệ này phải khởi động, nh-ng
không đ-ợc tác động khi bảo vệ chính đặt ở gần chỗ ngắn mạch ch-a tác
động
Để tăng tính đảm bảo của bảo vệ cần:
- Phải dùng những rơ-le có chất l-ợng tốt, làm việc chắc chắn
- Chọn sơ đồ bảo vệ đơn giản nhất với số rơ-le và tiếp điểm ít nhất
- Các bộ phận phụ nh- cực nối , dây dẫn dùng trong sơ đồ bảo vệ phải
chắc chắn, bảo đảm
- Th-ờng xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ
2.1 Các dạng h- hỏng và tình trạng làm việc không
bình th-ờng của trạm biến áp
2.1.1 Đối với máy biến áp:
1 Những dạng h- hỏng th-ờng gặp trong nội bộ máy biến áp là:
- Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn đây máy biến áp
- Ngắn mạch một pha trong cuộc dây máy biến áp , có thể là:
Trang 35+ Các vòng dây trong 1 pha chạm nhau
+ Một pha chạm đất
- Cách điện giữa các lá thép của mạch từ bị phá huỷ, dòng điện xoáy
lớn quá đốt cháy cả lõi thép
- Vỏ máy biến áp bị hỏng làm cho mức dầu trong máy biến áp sụt quá
mức cho phép
Khi ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây máy biến áp, ví dụ ở điểm
cách trung tính % số vòng dây, giả thiết rằng tỉ số biến đổi của máy biến áp
là NB = 1, theo điều kiện cân bằng sức từ động phía sơ cấp và phía thứ cấp ta
Trang 36Từ biểu thức của dòng điện ngắn mạch IN chúng ta nhận thấy rằng:
- Khi số vòng bị ngắn mạch bé, dòng điện đi từ nguồn đến chỗ ngắn
mạch In có thể bé mặc dầu dòng điện tại chỗ chọc thủng IN lớn
2 Những tình trạng làm việc không bình th-ờng của máy biến áp
- Dòng điện tăng cao do ngắn mạch ngoài và quá tải
- Mức dầu hạ thấp khi nhiệt độ không khí giảm đột ngột
- Quá điện áp khi ngắn mạch chạm đất trong hệ thống
Khi ngắn mạch ngoài (liền sau máy biến áp) dòng điện ngắn mạch lớn
nhất có thể đi qua biến áp trong tr-ờng hợp máy biến áp nối với hệ thống
công suất vô cùng lớn Phần lớn các máy biến áp đều chịu đ-ợc tác động của
lực động điện và ổn định nhiệt do dòng điện ngắn mạch ngoài gây nên trong
thời gian đủ để cho bảo vệ tác động (một vài giây)
Các máy biến áp đều cho phép quá tải ở những mức độ nhất định trong
thời gian nhất định Vì thế ở trạm biến áp có nhân viên trực nhật khi máy biến
áp bị quá tải bảo vệ chỉ cần tác động cho tín hiệu
2.1.2 Đối với thanh góp:
Trong các hệ thống điện hiện đại, khả năng phát sinh h- hỏng trên
thanh góp của trạm biến áp ít hơn rất nhiều so với các h- hỏng trên đ-ờng
dây
Tuy nhiên, nếu nh- việc loại trừ sự cố trên các thanh góp (đặc biệt là
của các trạm biến áp quan trọng) thực hiện không tốt thì hậu quả đối với toàn
bộ hệ thống điện sẽ rất tai hại
Trên thanh góp có thể xảy ra ngắn mạch nhiều pha hoặc ngắn mạch 1
pha chạm đất Trong các mạng có Udđ 35 kV thì sơ đồ bảo vệ thanh góp
chỉ thực hiện cho 2 pha Trong các mạng có trung tính nối đất trực tiếp bảo vệ
thanh góp phải làm cả nhiệm vụ chống ngắn mạch một pha và nhiều pha
trong vùng bảo vệ
Trang 37Không đặt bảo vệ chống quá tải cho thanh góp vì khả năng quá tải của
thanh góp th-ờng lớn hơn các phần tử nối với nó và khi chọn thanh góp ng-ời
ta đã tính đến khả năng quá tải
2.2 Chọn sơ đồ ph-ơng thức bảo vệ rơ-le cho trạm:
2.2.1 Các loại bảo vệ chính cần đặt cho máy biến áp 3 cuộn dây:
1/ Bảo vệ so lệch tác động nhanh (87T/I):
Là loại bảo vệ chính của máy biến áp 3 cuộn dây, nó cần thoả mãn
những yêu cầu cơ bản sau đây
- Chỉnh định chắc chắn khỏi dòng điện không cân bằng khi đóng máy
không tải và khi có ngắn mạch ngoài
- Đảm bảo độ nhạy cao với các dạng ngắn mạch bên trong máy biến áp
- Có biện pháp ngăn chặn tác động nhầm của bảo vệ so lệch do dòng
điện từ hoá tăng cao khi có quá điện áp ở máy biến áp
Có thể dùng rơ le quá áp vào mục đích này vì nếu để máy biến áp 3
cuộn dây bị quá áp lâu dài có thể dòng từ hoá sẽ tăng cao sẽ làm cho nhiệt độ
của máy biến áp v-ợt quá giới hạn cho phép
2/ Bảo vệ chống chạm đất hạn chế của máy biến áp 3 cuộn dây: (bảo
vệ so lệch thứ tự không - 87N / I o )
Bảo vệ đ-ợc nối theo sơ đồ so lệch gồm 2 tổ BI, 1 tổ đặt ở dây trung
tính máy biến áp, 1 tổ đặt ở đầu ra l-ới điện có nối đất phản ứng tức thời theo
sự tăng dòng điện Dùng các loại rơ-le có điều chỉnh trơn (liên tục) đại l-ợng
dòng điện khởi động Có khả năng chặn các hài bậc cao không cho vào rơ-le
và không bị ảnh h-ởng của hiện t-ợng bão hoà mạch từ của máy biến dòng
3/ Bảo vệ quá dòng điện đặt ở phía trung điểm nối đất của máy biến
áp 3 cuộn dây: (51N/I o >,t)
Trang 384/ Bảo vệ quá dòng điện và quá dòng điện cắt nhanh ở phía 110 kV và
220 kV ( 51/ I>,t; 50/ I >>):
Máy biến áp 3 cuộn dây đ-ợc trang bị bảo vệ quá dòng theo 2 ng-ỡng
I> và I>> Có thể dùng loại bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian độc lập
hoặc phụ thuộc Chức năng này có thể sử dụng để bảo vệ cho bất kì phía nào
của máy biến áp 3 dây quấn
5/ Bảo vệ chống quá tải (theo dòng điện pha) phía 110 kV và 220 kV
của máy biến áp 3 cuộn dây: (51/I )
Bảo vệ có thể có 2 cấp: cắt nhanh để chống các tr-ờng hợp quá dòng
điện lớn (ngắn mạch trong vùng bảo vệ) và cấp báo hiêụ với thời gian phụ
thuộc (tỉ lệ nghịch với dòng điện quá tải)
6/ Bảo vệ khí đặt ở máy biến áp 3 cuộn dây:
Các máy biến áp 3 cuộn dây th-ờng đ-ợc trang bị bảo vệ khí phản ứng
theo thành phần khí bốc ra khi có h- hỏng xảy ra bên trong thùng dầu máy
biến áp Bộ phận phân tích thành phần khí có thể gắn trực tiếp trên thùng dầu
máy biến áp
Kết quả phân tích đ-ợc biến đổi thành tín hiệu t-ơng tự hoặc số để điều
khiển thiết bị báo hiệu về trạng thái dầu biến áp và h- hỏng xẩy ra có liên
quan đến việc phân huỷ (Bảo vệ này đ-ợc nhà chế tạo lắp đặt sẵn cho máy
biến áp)
7/ Bảo vệ ở cuộn dây thứ 3 của máy biến áp 3 cuộn dây (phía 22kV):
Phía 22kV của máy biến áp 3 cuộn dây th-ờng đ-ợc trang bị các bảo
vệ quá dòng điện có thời gian (51/I >,t) và quá dòng điện cắt nhanh (50/I>>)
2.2.2 Các thiết bị phụ trợ trong hệ thống bảo vệ máy biến áp 3 cuộn dây:
Hệ thống bảo vệ máy biến áp 3 cuộn dây cần đ-ợc trang bị các thiết bị
phụ trợ để cảnh baó gửi tín hiệu cắt hoặc hiện thị trên màn hình của phòng
điều khiển các thông tin chính sau đây về máy biến áp 3 cuộn dây:
Trang 39- Chỉ báo về nhiệt độ dầu (OT)
- Chỉ báo về mức dầu (OL)
- Chỉ báo dòng dầu (Khi dầu đ-ợc đối l-u c-ỡng bức)
- Đo áp suất bên trong thùng dầu
Các bảo vệ này đ-ợc nhà chế tạo máy biến áp lắp đặt sẵn
2.2.3 Các loại bảo vệ chính cần đặt cho thanh góp:
Trong các loại bảo vệ thì bảo vệ so lệch dòng điện là loại bảo vệ th-ờng
dùng nhất trong sơ đồ baỏ vệ thanh góp vì nó đảm bảo cắt nhanh và có chọn
lọc mọi sự cố trong các sơ đồ nối điện bất kỳ
Ngoài ra, trong sơ đồ bảo vệ thanh góp còn có các bảo vệ sau:
Khi thực hiện bảo vệ so lệch các thanh góp đơn hoặc thanh góp có phân
đoạn với các phần tử phân bố lên cả hai phân đoạn cần phải chú ý những đặc
điểm sau đây:
1 Cần phải đặt máy biến dòng vào tất cả các phần tử nối vào thanh
góp
2 Các máy biến dòng về nguyên tắc , nên chọn có dòng điện danh định
chọn theo dòng điện làm việc cực đại của phần tử mang công suất lớn nhất
Khi dùng các máy biến dòng có tỉ số biến đổi khác nhau phải cân bằng
các sức từ động do chúng tạo ra trong các máy biến dòng bão hoà trung gian
(BIG)
Trang 403 Bảo vệ tác động cắt các phần tử nối với nguồn, các phần tử không
nối với nguồn có thể không cắt để giảm nhẹ việc tự động đóng trở lại nguồn
điện
4 Trong sơ đồ bảo vệ so lệch thanh góp th-ờng dùng máy biến dòng
bão hoà trung gian (BIG) để làm giảm ảnh h-ởng các giá trị quá độ của dòng
điện không cân bằng
Sơ đồ ph-ơng thức bảo vệ các phần tử của trạm 220/110/22 kV (Trang
sau)
