Đồ án Trạm Biến Áp và Nhà Máy Điện

LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là nguồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống xã hội trong mỗi quốc gia . Do nhu cầu kinh tế và đời sống xã hội ngày một nâng cao , phụ tải ngày càng phát triển , nhất là trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước , mức độ tiêu thụ điện ngày càng tăng cao .Bởi vậy hệ thống điện phải không ngừng phát triển và lớn mạnh . Ngành Điện Khí Hoá của chúng ta trong những năm vừa qua cũng đang trên đà phát triển mạnh mẽ để đáp ứng những nhu cầu to lớn ấy. Để đạt được điều đó chúng ta đang đặc biệt chú trọng đến công tác truyền tải, phân phối điện năng. Đồ án Trạm Biến Áp và Nhà Máy Điện là bước đầu trong việc làm quen với tính toán, chỉnh định, bảo vệ và các thiết bị bảo vệ cho các đối tượng trong sơ đồ truyền tải điện năng Dưới sự hướng dẫn chi tiết của Thầy Nguyễn Xuân Nhỉ, cùng sự tìm tòi học hỏi em đã hoàn thành đồ án này . Nội dung của đồ án bao gồm 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 TBA

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống xãhội trong mỗi quốc gia Do nhu cầu kinh tế và đời sống xã hội ngày một nâng cao , phụ tải ngày càng phát triển , nhất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước , mức độ tiêu thụ điện ngày càng tăng cao Bởi vậy hệ thống điện phải không ngừng phát triển và lớn mạnh

Ngành Điện Khí Hoá của chúng ta trong những năm vừa qua cũng đang trên đà phát triển mạnh mẽ để đáp ứng những nhu cầu to lớn ấy Để đạt được điều đó chúng tađang đặc biệt chú trọng đến công tác truyền tải, phân phối điện năng

Đồ án Trạm Biến Áp và Nhà Máy Điện là bước đầu trong việc làm quen với tínhtoán, chỉnh định, bảo vệ và các thiết bị bảo vệ cho các đối tượng trong sơ đồ truyền tải điện năng

Dưới sự hướng dẫn chi tiết của Thầy Nguyễn Xuân Nhỉ, cùng sự tìm tòi học hỏi

em đã hoàn thành đồ án này

Nội dung của đồ án bao gồm 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 TBA

Do thời gian thực hiện có hạn cũng như kiến thức kinh nghiệm về lĩnh vực chuyên môn còn hạn chế, nên đồ án vẫn còn những sai sót là điều không thể trách khỏiđược Em rất mong được sự nhận xét và góp ý của Thầy

Em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC Chương 1 Tính toán dòng ngắn mạch

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

2.1 Lựa chọn các thiết bị đóng cắt

2.2 Kiểm tra thiết bị đóng cắt

Chương 3 Tính toán chỉnh định rơle cho TBA

3.1 Giới thiệu và lựa chọn rơle bảo vệ cho MBA

a Rơle số 7UT612

b Rơle số 7SJ612

3.2 Tính toán chỉnh định bảo vệ rơ le cho máy biến áp

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

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

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

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN DÒNG NGẮN MẠCH

Các thông số kỹ thuật của thiết bị được cho bên dưới các bảng :

Bảng 1.1: Các phương án lớp - Điện Khí Hóa K58

Phương

án

Số hiệu máy cắt ởtrạng thái hở mạch

Số hiệu thiết bị đóng cắtcần lựa chọn

Số hiệu MBA cần tínhtoán chỉnh định bảo vệ

Bảng 1.2: Các thông số kỹ thuật của máy phát

Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật của MBA 2 cuộn dây

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của máy biến áp 3 cuộn dây

Hình 1: Sơ Đồ Nguyên Lý Cung Cấp Điện Của Trạm

1.2.Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch

Hình 2: Sơ Đồ Thay Thế Tính Toán Ngắn Mạch

1.3 Kết quả tính toán ngắn mạch

- Chọn các đại lượng cơ bản.

0,048Điện kháng máy biến áp:

1.2.1 Sơ đồ thay thế rút gọn:

Trong đó:

Do đó , áp dụng cách biến đổi sao-lưới:

X10 =X7 X5.Y ∑ = 4,05.0,267.4,633 = 5,01Xác định các giá trị điện kháng tính toán:

DXét điểm ngắn mạch N 2:

Sơ đồ thay thế rút gọn sau khi biến đổi Sao-Tam giác:

Trong đó:

X5 = XTT3+ XL4 + XL56 + XT78 + XT5 + XL10 = 0,267 + 0,44 = 0,707

Hai máy phát F 1 và F 2 không thể gộp chung.

Do đó , áp dụng cách biến đổi sao-lưới:

Quy đổi các dòng ngắn mạch về phía cao áp (110kV) của máy biến áp:

- Xác định hệ số biến đổi điện áp:

KU max = U dmCA U(1+ ΔUU )

CHƯƠNG 2 LƯA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT 2.1 Lựa chọn các thiết bị đóng cắt

Điều kiện lựa chọn máy cắt:

2.2 Kiểm tra các thiết bị đóng cắt

1 Điều kiện ổn định điện động

i max ≥ i xk

theo vị trí điểm ngắn mạch

- Máy cắt được chọn chỉnh định bảo vệ phía hạ áp của MBA T5, số hiệu thiết bị đóng cắt là 30

=> Máy cắt đã chọn thỏa mãn điều kiện ổn định điện động

2 Điều kiện ổn định nhiệt

I ođn MC2 t ođn MC ≥ I N 22 (∞).t¿

t ođn MC

tgt≈ t N+t tđ MC ≈ 0,25

Trong đó: t tđ MC – Thời gian tác động của máy cắt là khoảng thời gian từ khi mở tiếp điểm đến lúc hồ quang bị dập tắt.

t ođn(1 s)→ I ođn(1 s) ≥ 2,436 √0.251 = 1,218 kA

t ođn(5 s)→ I ođn(5 s) ≥ 2,436 √0.255 = 0,548 kA

t ođn(10 s)→ I ođn(10 s) ≥ 2,436 √0.2510 = 0,38 kA

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

*/km) KẾT LUẬN: Máy cắt đã chọn thỏa mãn tất cả các điều kiện đã kiểm tra.

Chương 3

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/km)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 quá dòng một pha

*) Thông số kĩ thuật của rơle

- Đầu vào tương tự

+ Công suất tiêu thụ trong BI:

+ Khả năng qua tải trong BI

100A trong 10s15A trong thời gian dài

750A trong ½ chu kỳ

+ Công suất tiêu thụ (DC/km)AC)

Gồm có 16 đèn tín hiêu LED, trong đó:

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/km) đặc tính phụ thuộc/km) 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

+ Dòng điện danh định: 1A hoặc 5A

+ Điện áp danh định: 115V hoặc 230V

+ Tần số danh định: 50Hz/km)60Hz

+ Công suất tiêu thụ

+ Khả năng quá tải về dòng

+ Khả năng quá tải về dòng cho chống chạm đất có độ nhạy cao

100A trong 10s15A trong thời gian dài

- Điện áp cung cấp một chiều

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

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

t: Thời gian tác động của bảo vệ (s)

I: Dòng điện sự cố (kA)

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

*/ Kết quả tính toán ngắn mạch phía hạ áp (35 kV) của máy biến áp:

Hạ áp (T2): KII = 1000/km)5 = 200

Tổ đấu dây: Y/km)Y

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

- Giá trị dòng khởi động của rơle:

Ikd.R = k at k sd

k tv k I

. Idm.CA = 0,98 80 1,05 1 303 = 4,05 A

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

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:

*/ Tính toán cho phía cao áp

- Giá trị dòng khởi động của rơle:

Δt = t = 2 E R

100 t(n-1)max + tMC(n-1) + tqt + tdp

Trong đó:

đang xét (có thể gây tác động sớm hơn) và bảo vệ trước (kéo dài thời gian tác động củabảo vệ trước)

tMC(n-1) – thời gian tác động của máy cắt cấp bảo vệ phía trước (tính từ phía tải), 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:

- Theo mặc định của nhà sản xuất một số giá trị sau:

= 2,5

I H 1¿ = I sl>¿¿

tan α1¿ = 0,250,3 = 1,2

I H 2¿

¿ tan α2tan α2−tan α1 = 0,5−0,252,5.0,5 = 5

I H 3¿ = I HCS¿

+ I sl≫¿¿

tan α2¿ = 2,5 + 7,20,5 = 16,9

*/ Xác định khả năng hãm của bảo vệ khi ngắn mạch ngoài vùng:

I sl¿ = (k dn k kck f i+ΔUU) I N max (CA)

(3)

I db(CA) = (1.1.0,1+2.0,05) 1145303 = 0,79

I H¿ = 2 I N max ⁡(CA)

(3)

I db (CA) =2.1145303 = 7,56

I nguong¿ = (I H¿

*/ Kiểm tra khả năng tác động của bảo vệ khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ:

I sl¿ = I H¿ =I N min(CA)

(3)

I db(CA) = 960303 = 3,1

- Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ:

I sl(tt)¿ = I sl¿

¿

I¿sl(tt ) = 0,7753,1 = 4 > 2 (thỏa mãn)

- Đặc tính bảo vệ của rơle như hình 3.1

Hình 3.1 Đặc tính bảo vệ rơle so lệch dọc cho máy biến áp T5