thiết kế đồ án môn học trạm biến áp và nhà máy điện đặc biệt chủ yếu thiết kế chỉnh định rơle cho trạm biến áp

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH Ngắn mạch trong hệ thống điện là hiện tượng các pha chập nhau,chập đất (hay chập pha trung tính),lúc xảy ra ngắn mạch tổng trở của hệ thống giảm đi dòng điện tăng lên đáng kể gọi là dòng điện ngắn mạch.trong thiết kế bảo vệ rơle cũng như là việc lựa chọn các thiết bị đóng cắt,việc tính toán ngắn mạch là rất cần thiết.Đặc biệt trong thiết kế bảo vệ rơle việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định các trị số dòng điện lớn nhất (INmax) và dòng điện ngắn mạch bé nhất (INmin) đi qua đối tượng bảo vệ để lựa chọn thiết bị bảo vệ rơle,cài đặt,chỉnh định các thông số và kiểm tra độ nhậy của rơle. o SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CUNG CẤP ĐIỆN 1.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện của trạm được thể hiện trên hình 1.1 với các thông số kỹ thuật của thiết bị được cho bên dưới các bảng 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 , 1.5 • Phương án: 12 • Số hiệu máy cắt ở trạng thái hở mạch: 5 ,24 • Số hiệu thiết bị đóng cắt cần lựa chọn: 28 • Số hiệu MBA cần tính toán chỉnh định bảo vệ: T8 • SN= 100 + 12.20 = 340 MVA • L14= 30 + 12 = 42 km

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

KHOA CƠ ĐIỆN

BỘ MÔN ĐIỆN KHÍ HÓA

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRẠM BIẾN ÁP VÀ NHÀ MÁY ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn: TS.Bùi Đình Thanh

Giáo viên giảng dạy : KS Nguyễn Xuân Nhỉ

Sinh viên thực hiện : Lương Ngọc Hoan

MỤC LỤC Lời nói đầu

Chương 1: Tính toán dòng ngắn mạch

1.1.Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện

1.2.Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch

1.3.Kết quả tính toán ngắn mạch.

Chương 2 :Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị đóng

2.1.Lựa chọn các thiết bị đóng cắt

2.2.Kiểm tra các thiết bị đóng cắt

Chương 3 :Tính toán chỉnh định rơle cho trạm biến áp

3.1.Giới thiệu và lựa chọn rơle bảo vệ cho MBA 3.2.Tính toán chỉnh định bảo vệ quá tải.

3.3 Tính toán chỉnh định bảo vệ cực đại.

3.4 Tính toán chỉnh định bảo vệ so lệch dọc.

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, điện năng là một phần thiết yếu trong mọi hoạt động sản suất cũng như cuộc sống hàng ngày của con người Để đảm bảo sản lượng và chất lượng điện năng cần thiết,tăng cương độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ thống ;cần phải sử dụng một cách rộng rãi và có hiệu quả những phương tiên bảo vệ, thông tin, đo lường, điều khiển và điều chỉnh tự động trong hệ thống điện Trong số các phương tiện này, rơle và thiết bị bảo vệ bằng rơle đóng một vai trò hết sức quan trọng Đặc biệt trong quá trình vận hành trạm biến áp, không phải lúc nào trạm cũng làm việc ổn định, thực tế chúng ta luôn gặp tình trạng làm việc không bình thường hoặc sự cố như ngắn mạch, quá tải vv…mà nguyên nhân có thể do chue quan hoặc khách quan Hệ thống rơle sẽ phát hiện và tự động loại trừ sự cố,sử lý tình trạng làm việc bất thường của hệ thống

Hiện nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,thiết bị bảo vệ rơle ngày càng hiện đại, nhiều chức năng và tác động ngày càng chính xác hơn ở nước ta ngày nay, xu hướng sử dụng rơle kỹ thuật số để dần thay thế cho các rơle điện cơ đang được xúc tiến mạnh mẽ.

Bản ‘‘ thiết kế đồ án môn học trạm biến áp và nhà máy điện

đặc biệt chủ yếu thiết kế chỉnh định rơle cho trạm biến áp ’’gồm có 3

chương :

- Chương 1 : Tính toán dòng ngắn mạch

- Chương 2 : Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị đóng cắt

- Chương 3 : Tính toán chỉnh định rơle cho trạm biến áp

- Tuy nhiên, do thời gian thực hiện có hạn cũng như kiến thức kinh nghiệm về lĩnh vực chuyên môn còn hạn chế, nên bài làm này vẫn còn những sai sót là điều không thể trách

khỏi được Em rất mong được sự nhận xét và góp ý của Thầy.

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH

Ngắn mạch trong hệ thống điện là hiện tượng các pha chập nhau,chập đất (hay chập pha trung tính),lúc xảy ra ngắn mạch tổng trở của hệ thống giảm đi dòng điện tăng lên đáng kể gọi là dòng điện ngắn mạch.trong thiết

kế bảo vệ rơle cũng như là việc lựa chọn các thiết bị đóng cắt,việc tính toán ngắn mạch là rất cần thiết.Đặc biệt trong thiết kế bảo vệ rơle việc tính toán

rơle,cài đặt,chỉnh định các thông số và kiểm tra độ nhậy của rơle.

o SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CUNG CẤP ĐIỆN

các thông số kỹ thuật của thiết bị được cho bên dưới các bảng 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 , 1.5

 Phương án: 12

 Số hiệu máy cắt ở trạng thái hở mạch: 5 ,24

 Số hiệu thiết bị đóng cắt cần lựa chọn: 28

 Số hiệu MBA cần tính toán chỉnh định bảo vệ: T8

 SN= 100 + 12.20 = 340 MVA

 L14= 30 + 12 = 42 km

 Hình 1.1 sơ đồ nguyên lý cung cấp điện của trạm.

L3

4

TC 2

7 L6 12

Hình 1.2 sơ đồ nguyên lý theophương án 29

Số hiệu MBA cần tính toán chỉnh định

Bảng 1.1

Máy

phát

Bảng 1.2 Các thông số kỹ thuật của máy phát

U T

Km 33

Km 18

Km 20

Km 22

Bảng 1.5.Các thông số của đường dây

1.2 SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch của trạm được thể hiện trên hình 1.2

Hình 1.1 Sơ đồ thay thế

XL2 XT2 XF2

X4 X1

X3 X2

X5

F2 F1

N1

HT

Tiếp tục biến đổi sơ đồ: ∆ →Y :

Biến đổi sơ đồ từ Y→ ∆:

X10

X11 X9

X3 X2

N1

X

HT

X13 X9

X10 X12

X13 X14

X10

EHT E12

N1

X14= X 9 × X 12 X 9+ X 12=4,09 ×1,88

4,09+1,88=1,29 ΩBiến đổi sơ đồ từ Y→ ∆:

X16X15

EHTE12

Icắt đm ¿ IN3 max ( dòng ngắn mạch ngay sau MBA)

d Ổn định nhiệt:

Iổn định nhiệt ¿ IN

Trong đó: Tgt : Thời gian ứng với dòng ngắn mạch xác lập = thời gian tồn tại ngắn mạch

= Thời gian tác động của rơ le + Thời gian làm việc của MC

MC

- 110

Lựa chọn máy cắt và dao cách ly có các thông số như sau:

Thông số của dao cách li được chọn:

2.2 Kiểm tra các thiết bị đóng cắt

1 Kiểm tra đối với máy cắt

c Điều kiện cắt:

Scắt đm ≥ SN max = 100 +12.20 = 340 KA

Icắt đm = 25 (kA)≥ IN3 max = 1,72 (kA)

Vậy máy cắt đã chọn thỏa mãn yêu cầu.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH RƠLE CHO

TRẠM BIẾN ÁP 3.1 Giới thiệu và lựa chọn role bảo vệ cho MBA

- Rơ le chọn được chỉnh định để bảo vệ cho máy biến áp T8

ta chọn rơ le so lệch 7UT512 để bảo vệ quá tải theo nhiệt độ và kết hợp với rơ le so lệch 7SJ512 để bảo vệ khỏi quá dòng có duy trì thời gian, đồng thời làm bảo vệ dự phòng

- Giới thiệu chung về 2 rơ le:

1 Rơ le bảo vệ so lệch 7UT512

Bảo vệ so lệch số 7UT512 là kiểu nhỏ của dòng 7UT51 7UT512 là bảo vệ ngắn mạch tác động nhanh và chọn lọc cho tất cả các máy biến áp hai cuộn dây ở tất cả các cấp điện

áp, nó còn phù hợp với máy phát, động cơ, điểm rẽ nhánh với hai nguồn cấp Bảo vệ này gồm tiếp điểm điều khiển máy

cắt, bốn tiếp điểm cảnh báo, hai

đầu vào nhị phân và nhiều chỉ thị

LED, tất cả đều có thể lập trình

được

Bảo vệ này còn bao gồm bảo

vệ quá dòng có duy trì thời gian,

có thể sử dụng như bảo vệ dự

phòng và có thể lắp cho bất cứ

cuộn dây nào của máy biến áp

hoặc bất cứ đầu dây nào của thiết

bị được bảo vệ

+) Tính năng bảo vệ so lệch biến

áp:

- Đường đặc tính cắt hãm dòng

- Hãm chống lại dòng mở máy đi kèm sóng hài bậc hai

- Hãm chống lại dòng sai số ổn định hoặc thoáng gây ra bởi sự quá kích từ với dạng sóng hài lựa chọn được ( bậc 3,4,5 )

- Không nhạy cảm với các thành phần một chiều và bão hòa biến dòng

- Độ ổn định ngay cả khi làm việc với nhiều mức độ bão hòa khác nhau của biến dòng

- Cắt nhanh với các sự cố máy biến áp có dòng lớn

- Không phụ thuộc vào phương pháp nối đất của trung tính máy biến áp

- Tự bù lệch pha tổ nối dây máy biến áp

- Tự điều chỉnh tỉ lệ biến đổi của biến dòng bằng việc tính toán sự khác nhau giữa các tỉ số biến dòng.

+) Tính năng bảo vệ quá dòng có duy trì thời gian:

- Được sử dụng như một bảo vệ dự phòng cho bất cứ cuộn dây hay nguồn cấp nào

- Có thể làm việc như bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian độc lập hay phụ thuộc với đường đặc tính chọn được

- Cấp quá dòng ngưỡng cao làm việc độc lập

+) Tính năng bảo vệ quá tải theo nhiệt:

- Hai chức năng logic quá tải độc lậpcó thể gán cho bất cứ hai cuộn dây hoặc nguồn cấp nào của đối tượng được bảo vệ

- Mô phỏng tổn hao nhiệt do dòng quá tải

- Đo giá trị hiệu dụng

- Điều chỉnh được giá trị cảnh báo nhiệt

- Điều chỉnh được giá trị cảnh báo quá dòng

Với Iđm = 1A: nhỏ hơn 1VA

Với Iđm = 5A: nhỏ hơn 5VA

- Điện áp cung cấp 1 chiều

Thời gian lưu điện (thời gian chờ khắc phục sự cố) :

- Đầu vào nhị phân

Hai đầu vào lựa chọn được

Điện áp một chiều vận hành: 24V đến 250V

Dòng điện vào:

- Tiếp điểm cảnh báo

Bốn tiếp điểm chọn được

Điện áp đóng mở: 250V AC/DC

Dòng điện cho phép

Liên tục: 5A 0,5s: 30AKhả năng đóng cắt:

đóng 1000W/VAcắt 30W/VA - Đèn LED tín hiệu

Đèn xanh báo sẵn sàng: 1 đèn

Đèn đỏ báo sự cố trong: 1 đèn

Đèn khác: 6 đèn

2 Rơ le bảo vệ quá dòng 7SJ512

Rơ le 7SJ512 là bảo vệ số sử dụng để bảo vệ quá dòng, đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc trong lưới phân phối trung áp Nó cũng được dùng làm bảo vệ dự phòng cho đường dây, máy biến áp hay máy phát Hệ thống được bảo vệ bởi 7SJ512 có thể là trung tính cách li hoặc trung tính nối đất

+) Tính năng bảo vệ quá dòng có duy trì thời gian:

- Bảo vệ quá dòng thời gian là độc lập hoặc phụ thuộc

- Khóa liên động ngược bảo vệ thanh dẫn

- Bảo vệ quá tải

- Bảo vệ từ chối máy cắt

- Tự động đóng lặp lại bảo vệ chạm đất độ nhạy cao

Trong 1s: 100Iđm

Theo dòng cho mức độ nhay phát hiện chạm đất

Liên tục: 15ATrong 10s: 100ATrong 1s: 300AKhả năng quá tải động: 250Iđm

- Công suất

Theo điện áo vào: xấp xỉ 0,5 VA

Theo dòng điện vào

Với Iđm = 1A : xấp xỉ 0,1VAVới Iđm = 5A: xấp xỉ 0,2VAPhát hiện với dòng chạm đất 1A: xấp xỉ 0,3VA

- Điện áp một chiều cung cấp

Điện áp định mức

Uđm = (24 ; 28)V phạm vi từ 19V đến 56V

Uđm = (60 ; 110 ; 125)V phạm vi từ 48V đến 144V

Uđm = (220 ; 250)V phạm vi từ 176V đến 288VGợn điện áp cho phép: Uđm

- Tổng công suất tiêu thụ

- Dòng điện xấp xỉ 1,7 mA tùy theo cấp điện áp

+) Tiếp điểm tín hiệu:

Trên đây lần lượt là các họ đặc tính dốc chuẩn, rất dốc và siêu dốc.

3.2 Xác định các thống số kĩ thuật cơ bản phục vụ chỉnh định rơle.

+ Quy đổi dòng ngắn mạch từ Hạ áp sang Cao áp:

110(1+0,05)35

= 3,3

kmin = =

110(1+0,05)35

= 3

I3

Nqđ min = IN HA = 1,72

13,3

= 0,52 kA

I3 Nqđ max = IN HA = 1,72

.1

3= 0,57 kA+ Lựa chọn máy biến dòng TI:

Lựa chọn máy biến dòng có thông số như sau:

Đối với MBA: Ilv = Iqt max =1,4 Iđm BA max

→ Chọn sơ đồ đấu dây: Role kĩ thuật số Y0 / Y0 Hệ số sơ đồ ksđ = 1

3.3 Bảo vệ quá tải Máy biến áp:

3.3 Bảo vệ quá dòng.

1 Bảo vệ dòng do thời gian T > (51)

đường dây cung cấp cho phụ tải.

Xác định dòng chỉnh đinh và dòng khởi động: Icđ ; Ikđ

Icđ – Tính toán ở phía sơ cấp TI

Ikđ – Dòng đi vào rơ le

kat = 1,2 1,3

ktkđ = 1,2 2,5



đường dây cung cấp cho phụ tải.

Xác định dòng chỉnh đinh và dòng khởi động: Icđ ; Ikđ

Icđ – Tính toán ở phía sơ cấp TI

Ikđ – Dòng đi vào rơ le

- Phía cao áp: Iđm max CA = S đm

+ Xác định thời gian làm việc:

Đặc tính của rơ le kĩ thuật số: + Độc lập

+ Phụ thuộc

- Đặc tính độc lập:

t=const Idm

tmc: thời gian tác động của MC, phụ thuộc vào từng loại MC.

tMC 0,15÷0,12 0,1÷0,12 0,06÷0,08 0,04÷0,06

St: hằng số thời gian phụ tổng sai số của các bảo vệ phía trước

t(n-1): thời gian làm việc của bảo vệ rơ le

tqd: thời gian quán tính

khi có kể đến thành phần dòng điện không cân bằng ở chế độ làm việc bình thường.

 Idiff≥ %) kat ( kđn.kkck.fi% + ∆ U Iđm B

 kat = 1,2 ÷ 1,3

Vùng khóa bảo vệ

 kđn =0,5 nếu 2 máy biến dòng là giống nhau.

 Đi qua gốc tọa độ góc nghiêng α1, tan α2 = 0,25.

 sss

vungtacdong

vung khoa

vung on dinh song hai

 Hình 3.1 : Đặc tính làm việc của rơle

 2.Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ so lệch.

+ Ngắn mạch trong vùng bảo vệ

I*

lv = I* diff = I* N

I*

H = I* diff = I* stab

→ Giá trị dòng so lệch tính toán ( tương ứng với giá trị I*

stab )

ISLtt = Idiff’ = tan α2 (2,6 – 2,5) = 0,5.0,1 = 0,05A

kN = I diff

I diff ' = 2,60,05 = 52 > 2Điểm N1 (2,6 ; 2,6) nằm trong vùng tác động của rơ le Kiểm tra độ hãm

b Ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ

Dòng so lệch trong rơ le:

ISL = kat ( kđn.kkck.fi% + ∆ U¿ INng.max = 1,3.(1.1.0,1+0,05).0,576 = 112A

I*

diff = I SL

I đmBA =

112215,19 = 0,52ASuy ra:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

s1.PGS.TS.Nguyễn Anh Nghĩa

Bảo vệ rơle trong hệ thống điện mỏ.