Đồ án Trạm biến áp và Nhà máy điện

MỤC LỤC Chương 1:TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO MẠNG ĐIỆN 3 1.1. Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện 3 1.2.Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch 4 1.3. Tính toán ngắn mạch 5 1.4 Quy đổi dòng ngắn mạch về phía cao áp (35 kV) của máy biến áp 9 Chương 2:LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT 10 2.1. Lựa chọn các thiết bị đóng cắt 10 2.2. Kiểm tra thiết bị đóng cắt 11 Chương 3:TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP 12 3.1. Giới thiệu về rơle được chọn để bảo vệ cho máy biến áp 12 3.2.Tính toán chỉ định bảo vệ rơle cho máy biến áp 18 1) Tính toán chỉnh định bảo vệ quá tải cho máy biến áp 19 2)Tính toán chỉ định bảo vệ ngưỡng thấp cho máy biến áp 19 3)Tính toán chỉ định bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp 20

MỤC LỤC

Chương 1: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO MẠNG ĐIỆN 3

1.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện 3

1.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch 4

1.3 Tính toán ngắn mạch 5

1.4 Quy đổi dòng ngắn mạch về phía cao áp (35 kV) của máy biến áp 9

Chương 2: LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT 10

2.1 Lựa chọn các thiết bị đóng cắt 10

2.2 Kiểm tra thiết bị đóng cắt 11

Chương 3: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP 12

3.1 Giới thiệu về rơle được chọn để bảo vệ cho máy biến áp 12

3.2 Tính toán chỉ định bảo vệ rơle cho máy biến áp 18

1) Tính toán chỉnh định bảo vệ quá tải cho máy biến áp 19

2) Tính toán chỉ định bảo vệ ngưỡng thấp cho máy biến áp 19

3) Tính toán chỉ định bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp 20

*/ Phương án thiết kế số: 30

- Số thiết bị đóng cắt ở trạng thái hở: 2

- Thiết bị đóng cắt cần lựa chọn: MC số 34

- Máy biến áp cần thiết kế bảo vệ: T9

*/ Thông só các phần tử trong phương án thiết kế: 30

- Thông số MPĐ

MF1: Pđm = 345 MW; Uđm = 10,5 kV; cosφđm = 0,85; X”đ = 0,26; Tuabin nước

MF2: Pđm = 430 MW; Uđm = 22 kV; cosφđm = 0,85; X”đ = 0,28; Tuabin nước

Thông số các MBA 3 cuộn dây

T3: Sđm = 345 MVA; U1 = 10,5 kV; U2 = 110 kV; U3 = 35 kV;

UnC-T% = 5,9%; UnC-H% = 7%; UnT-H% = 6,3%

T4: Sđm = 430 MVA; U1 = 22 kV; U2 = 110 kV; U3 = 35 kV;

UnC-T% = 5,5%; UnC-H% = 4,9%; UnT-H% = 5,8%

Thông số các MBA 2 cuôn dây

Chương 1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO MẠNG ĐIỆN 1.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện:

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện

1.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch:

*/ Biến đổi sơ đồ hình 1.2 ta được sơ đồ sau:

Hình 1.3 Sơ đồ đơn giản hóa 1

Hình 1.4 Sơ đồ đơn giản hóa 2

1.4 Quy đổi dòng ngắn mạch về phía cao áp (35 kV) của máy biến áp

- Xác định hệ số biến đổi điện áp:

KU max = U dmCA U(1+ ΔUU )

Kết quả tính toán quy đổi như bảng 2

Bảng 1.2 Kết quả tính toán ngắn mạch được quy đổi về phía cao áp 35 kV

Chương 2 LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT

2.1 Lựa chọn các thiết bị đóng cắt

Thiết bị đóng cắt cần lựa chon trong đồ án này là máy cắt số 30, được lắp đặt

ngay sau phía hạ áp của máy biến áp Có nhiệm vụ đóng cắt và bảo vệ cho mạch điện

phía sau ngày đầu cực ra của máy cắt

*/Điều kiện lựa chọn máy cắt:

Udm.MC ≥ Udm mạng

Idm.MC ≥ Ilv max

Trong đó:

Udm.MC – điện áp định mức của máy cắt điện cao áp, kV;

Udm mạng – điện áp định mức của mạng điện, kV;

Idm.MC – dòng điện định mức của máy cắt, A;

Ilv max – dòng làm việc lớn nhất có thể có đi qua máy cắt, A

Với mạng điện ở đây là Udm mạng = 35kV

Ilv max = Idm.T9

Do không biết chính xác phụ tải tính toán lớn nhất đi qua máy cắt cần lựa chọn

nên có thể coi như dòng lớn nhất có thể đi qua máy cắt là dòng định mức của của máy

Bảng 2.1 Thông số của máy cắt được chọn

Mã hiệu Udm, kV Idm, A Fdm, Hz Icđm.MC, kA imax, kA Iodn, kA (3s)

2.2 Kiểm tra thiết bị đóng cắt

Máy cắt đã chọn được kiểm tra theo các điều kiện sau:

1/ Kiểm tra điều kiện ổn định động

ixk = 1,8 √2 3,04 = 7,7 kA < imax = 62,5 kA

=> Máy cắt đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt`

2/ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt:

=> Vậy máy cắt đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định nhiệt

3/ Kiểm tra khả năng cắt của máy cắt:

Icdm.MC ≥ I(3)N max

TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY BIẾN ÁP 3.1 Giới thiệu về rơle được chọn để bảo vệ cho máy biến áp

a) Rơle bảo vệ so lệch dọc: 7UT612

Là loại bảo vệ so lệch được dùng để bảo vệ nhanh và chọn lọc các loại ngắn

mạch trong máy biến áp với mọi cấp điện áp cũng như với các máy điện quay như

động cơ và máy phát, đường dây ngắn và thanh góp

Bảo vệ có thể dùng cho máy biến áp 3 pha hay 1 pha Các chức năng đặc biệt

có thể lựa chọn bằng cách thay đổi các thông số, nhằm đạt được các ứng dụng tối ưu

của hệ thống bảo vệ Để dự phong cho chức năng so lệch dugf chức năng bảo vệ quá

dòng cho quận dây đấu sao hay đấu sao nối đất được tích hợp sắn trong rơle Có thể

tùy chọn bảo vệ chống chạm đất hạn chế loại tổng trở thấp hay cap, bảo vệ thành phần

thứ tự thuận, bảo vệ chống hư hỏng máy cắt Loại 7UT612 có 4 đầu vào điện áp, vì

vậy có thể lựa chọn bảo vệ quá áp hay sụt áp, cũng như bảo tần số, công suất

thuận/nghịch, bảo vệ chống quá bão hòa Với bộ đo nhiệt độ, rơle có thể đo lường và

kiểm soát nhiệt độ máy biến áp, cũng như nhiệt độ dầu bằng tính toán hình ảnh nhiệt

*) Các chức năng bảo vệ được tích hợp trong rơle 7UT612

- Bảo vệ so lệch máy biến (87T)

Đây là chức năng bảo vệ chính của rơle

Bảo vệ chống chảm vỏ trong máy biến áp

Bảo vệ chống mất cân bằng tải

Bảo vệ quá dòng đối với dòng chạm đất

Bảo vệ quá dòng một pha

Bảo vệ theo nguyên lý hình ảnh nhiệt

Bảo vệ quá kích thích

Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt

*) Thông số kĩ thuật của rơle

- Đầu vào tương tự

+ Tần số danh định 50 hoặc 60 Hz (tùy chọn)+ Dòng điện danh định 0,1 hoặc 1 hoặc 5 A+ Công suất tiêu thụ trong BI:

Với IN = 0,1 A là 0,001 VA

+ Khả năng qua tải trong BI

 Theo nhiêt độ: 100IN trong 1s

30IN trong 10s

4 IN trong thời gian dài

 Theo giá trị dòng xung kích:

250 IN trong ½ chu kỳ+ Khả năng quá tải trong mạch BI với dòng điện vào độ nạy cao IEE:

100A trong 10s15A trong thời gian dài

 Điện áp xoay chiều: ≤ 15%

+ Công suất tiêu thụ (DC/AC)

Gồm có 16 đèn tín hiêu LED, trong đó:

 01 đèn màu xanh báo rơle sẵn sàng làm việc

 01 đèn báo sự cố xảy ra trong rơle

 14 đèn màu đỏ còn lại chọn lựa các tình trạng làm việc của rơle

b) Rơle bảo vệ quá dòng: 7SJ612

Rơle số 7SJ612 do hãng Siemens chế tạo, dùng để bảo vệ đường dây trong

mạng cao áp va trung áp có điểm trung tính nối đất, trung tính cách ly Bảo vệ các loại

động cơ không đồng bộ Nó có đầy đủ chức năng để làm bảo vệ dự phòng cho máy

biến áp với chức năng chính là bảo vệ quá dòng

*) Các chức năng bảo vệ được tích hợp trong rơle 7SJ612:

- Bảo vệ quá dòng có thời gian (đặc tính thời gian độc lập/ đặc tính phụ thuộc/

đặc tính do người sử dụng cài đặt)

- Phát hiện chạm đất với độ nhạy cao

- Bảo vệ chống hư hỏng cách điện

- Bảo vệ quá tải

- Giám sát nhiệt độ

- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt

 Theo giá trị dòng xung kích: 250.Iđm trong 1/2 chu kỳ+ Khả năng quá tải về dòng cho chống chạm đất có độ nhạy cao

 Theo nhiệt độ (trị số hiệu dụng): 300A trong 1s

100A trong 10s15A trong thời gian dài

 Theo giá trị dòng xung kích: 750A trong 1/2 chu kỳ

- Điện áp cung cấp một chiều

+ Điện áp định mức: 24/48V khoảng cho phép 19 ÷ 58V

60/125V khoảng cho phép 48 ÷ 150V110/250V khoảng cho phép 88 ÷ 330V+ Công suất tiêu thụ:

+ Dòng đóng cắt cho phép: 30A trong 0,5s

6A với thời gian không hạn chế

- Đầu vào nhị phân

+ Số lượng : 11

+ Điện áp làm việc: 24 ÷ 250V

+ Dòng điện tiêu thụ: 1,8 mA (độc lập với dòng điều khiển)

*) Các họ đường đặc tính thời gian cắt

Đặc tính dốc chuẩn Đặc tính rất dốc

t: Thời gian tác động của bảo vệ (s)

tp: Bội số thời gian đặt (s)

I: Dòng điện sự cố (kA)

Ip: Dòng điện khởi động của bảo vệ (kA)

3.2 Tính toán chỉ định bảo vệ rơle cho máy biến áp

*/ Kết quả tính toán ngắn mạch phía hạ áp (6 kV) của máy biến áp:

1) Tính toán chỉnh định bảo vệ quá tải cho máy biến áp

- Giá trị dòng khởi động của rơle:

Ikd.R = k k at k sd

tv k I Idm.CA = 0,98 401,05.1 80 = 2,1 A

Để tận dụng khả năng quá tải cho phép của máy biến áp, thời gian tác động

của bảo vệ quá tải cho phép (7 ÷10)s

2) Tính toán chỉ định bảo vệ ngưỡng thấp cho máy biến áp

Chọn đặc tính độc lập rơle

*/ Tính toán cho phía hạ áp:

- Giá trị dòng khởi động của rơle:

- Thời gian tác động của bảo vệ cực đại ngưỡng thấp phía hạ áp lấy t1 = 0,2s

*/ Tính toán cho phía cao áp

- Giá trị dòng khởi động của rơle:

Ikd.R = k at k k sd k mm

tv k I Idb = 1,1.1.1,60,98.40 80 = 3,2 A

- Giá trị dòng tác động:

= 1002.4 0,2 + 0,08 + 0,04 + 0,07 = 0,21

 Thời gian tác động bảo vệ cực đại ngưỡng thấp phía cao áp t2 = 0,2 + 0,21 =0,41 s

3) Tính toán chỉ định bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp

*/ Xác định các thông số trên đường đặc tính của bảo vệ: