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

MỤC LỤC 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 rowle bảo vệ cho MBA 3.2 . Tính toán chỉnh định bảo vệ rowle cho MBA 1. Tính toán chỉnh định bảo vệ quá tải 2. Tính toán bảo vệ cực đại 3.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 chực 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.

MỤC LỤC

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 rowle bảo vệ cho MBA 3.2 Tính toán chỉnh định bảo vệ rowle cho MBA

1 Tính toán chỉnh định bảo vệ quá tải

2 Tính toán bảo vệ cực đại

3.Tính toán chỉnh định bảo vệ so lệch dọc

*/ Phương án thiết kế số: 17

- Số thiết bị đóng cắt ở trạng thái hở: 12,15

- Thiết bị đóng cắt cần lựa chọn: MC số 35

- Máy biến áp cần thiết kế bảo vệ: T10

*/ Thông só các phần tử trong phương án thiết kế: 17

UnC-T% = 5,5%; UnC-H% = 4,51%; UnT-H% = 5,67%

Thông số các MBA 2 cuôn dây

Công suất ngắn mạch trên thanh cái nguồn hệ thống (HT):

SN = 500 + 5.17 = 585 MVA

Chiều dài đoạn dây L14 = 30 + 17 = 47 (km)

Chương 1

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO MẠNG ĐIỆN1.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện

*/ Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện

Hình 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 2

*/ Biến đổi sơ đồ hình 1.3 ta được sơ đồ sau:

Hình 1.4 Sơ đồ đơn giản hóa 3

X16 = X1 + X13 = 4,99 + 0,12 = 5,11

X17 = X14 + XHT4 = 5,96.10-3+ 6,65.10-3 = 0,013

X18 = X12 + X15 = 1,45 + 0,043 =1,493

*/ Biến đổi sơ đồ hình 1.4 ta được sơ đồ sau:

Hình 1.5 Sơ đồ đơn giản hóa 4

X19 = X2 + X17 + X2X X17

3 = 10,2 + 0,013 + 10,2 0,01310,2 =9,896

X20 = X3 + X17 + X3 X17

X2 = 10,2 + 0,013 + 10,2 0,01310,2 = 10,226

*/ Biến đổi sơ đồ theo sao – lưới được sơ đồ tối giản sau:

Hình 1.6 Sơ đồ đơn giản hóa

X8

Bảng 1.1 Kết quả tính toán ngắn mạch

I(3)N 1

2,18

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 Dòng ngắn

Chương 2LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT2.1 Lựa chọn các thiết bị đóng cắt

Thiết bị đóng cắt cần lựa chon trong đồ án này là máy cắt số 31, 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 maxTrong 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 điên ở đây là Udm mạng = 35kV

Ilv max = Idm.T10

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 biến áp T11

Bảng 2.1 Thông số của máy cắt được chọn

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

imax ≥ ixkTrong đó:

Ixk – dòng điện xung kích do dòng ngắn mạch sinh ra, A;

ixk = kxk √2 I N(3)¿

I N(3)¿

– dòng ngắn mạch 3 pha siêu quá độ, A

kxk – hệ số xung kích của dòng ngắn mạchTrong đồ án này điểm ngắn mạch xảy ra ở xa nguồn, do vậy chọn kxk = 1,8

ixk = 1,8 √2 2,18 = 5,55 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

Trong đó: I(3)N max – dòng ngắn mạch lớn nhất có thể có đi qua máy cắt, kA

Icdm.MC = 25 kA > I(3)N max = 2,18 kA

=> Vậy máy cắt đã chọn thỏa mãn điều kiện khả năng cắt dòng ngắn mạch

*/ Kết luận: máy cắt đã chọn thỏa mãn tất cả các điều kiện cần kiểm tra.

Chương 3TÍNH 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 quá kích thích

Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt

*) Thông số kĩ thuật của rơle

- Đầu vào tương tự

+ Công suất tiêu thụ trong BI:

+ Khả năng qua tải trong BI

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

 Theo giá trị dòng xung kích:

750A trong ½ chu kỳ

110 V đén 250 V

 Điện áp xoay chiều: 115 V đến 230 V (f = 50/60 Hz)+ Khoảng cho phép:

+ Công suất tiêu thụ (DC/AC)

 Tiếp điểm tác động NO 5 ms

 Tiếp điểm cắt NO tác động nhanh < 1 ms

*) Hiển thị LEDS

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

+ Dòng điện danh định: 1A hoặc 5A

+ Điện áp danh định: 115V hoặc 230V

+ Tần số danh định: 50Hz/60Hz

+ Công suất tiêu thụ

 Ở Iđm = 1A: < 0,05VA

 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

- 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

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:

*/ 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:

Trong đó:

E R – sai số thời gian tương đối của chức năng quá dòng của rơle cấp đang xét (có thể gây tác động sớm hơn) và bảo vệ trước (kéo dài thời gian tác động củabảo vệ trước)

Với rơle số thường lấy E R = (3 ÷ 5)%

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

 ΔU = ±2x2.5%.t = 1002.4 t(n-1)max + tMC(n-1) + tqt + tdp

= 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:

- Giá trị dòng so lệch ngưỡng thấp:

Isl> = 0,3 Idb