Đồ án Trạm biến áp và Nhà máy điện

MỤC LỤC Trang Chương 1. Tính toán dòng ngắn mạch 1 1.1. Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện. 3 1.2. Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch. 4 1.3. Kết quả tính toán ngắn mạch. 5 Chương 2. Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị đóng cắt 15 2.1. Lựa chọn các thiết bị đóng cắt. 15 2.2. Kiểm tra các thiết bị đóng cắt. 16 Chương 3. Tính toán chỉnh định Rơ le cho TBA 17 3.1. Giới thiệu và lựa chọn Rơ le bảo vệ cho MBA. 17 3.2. Xác định các thông số cơ bản phục vụ chỉnh định Rơ le. 25 3.3. Chỉnh định bảo vệ quá tải MBA. 28 3.4. Tính toán chỉnh định cho bảo vệ cực đại. 29 3.5. Tính toán chỉnh định bảo vệ so lệch dọc. 33

L I NÓI Đ UỜI NÓI ĐẦU ẦU

Đi n năng là ngu n năng lồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ng c n thi t cho toàn b n n kinh t và đ i s ng ần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ộ nền kinh tế và đời sống ền kinh tế và đời sống ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ời sống ống

xã h i trong m i qu c gia Do nhu c u kinh t và đ i s ng xã h i ngày m t nâng ộ nền kinh tế và đời sống ống ần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ời sống ống ộ nền kinh tế và đời sống ộ nền kinh tế và đời sống cao , ph t i ngày càng phát tri n , nh t là trong công cu c công nghi p hóa - hi n ển , nhất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện ất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện ộ nền kinh tế và đời sống

đ i hóa đ t nất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện ư c , m c đ tiêu th đi n ngày càng tăng cao B i v y h th ng đi n ức độ tiêu thụ điện ngày càng tăng cao Bởi vậy hệ thống điện ộ nền kinh tế và đời sống ởi vậy hệ thống điện ậy hệ thống điện ống

ph i không ng ng phát tri n và l n m nh ừng phát triển và lớn mạnh ển , nhất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện

Ngành Đi n Khí Hoá c a chúng ta trong nh ng năm v a qua cũng đang trên đà phát ủa chúng ta trong những năm vừa qua cũng đang trên đà phát ững năm vừa qua cũng đang trên đà phát ừng phát triển và lớn mạnh tri n m nh mẽ đ đáp ng nh ng nhu c u to l n y Đ đ t đển , nhất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện ển , nhất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện ức độ tiêu thụ điện ngày càng tăng cao Bởi vậy hệ thống điện ững năm vừa qua cũng đang trên đà phát ần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện ển , nhất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện ượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống c đi u đó chúng ta ền kinh tế và đời sống đang đ c bi t chú tr ng đ n công tác truy n t i, phân ph i đi n năng.ặc biệt chú trọng đến công tác truyền tải, phân phối điện năng ọng đến công tác truyền tải, phân phối điện năng ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ền kinh tế và đời sống ống

Đ án Tr m bi n áp và Nhà máy đi n là bồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ư c đ u trong vi c làm quen v i tínhần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống toán, ch nh đ nh, b o v và các thi t b b o v cho các đ i tết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ống ượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ng trong s đ ơ đồ ồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống

truy n t i đi n năngền kinh tế và đời sống

Dư i s hự hướng dẫn chi tiết của thầy ư ng d n chi ti t c a th y ẫn chi tiết của thầy ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ủa chúng ta trong những năm vừa qua cũng đang trên đà phát ần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống NGUY N XUÂN NH ỄN XUÂN NHỈ Ỉ, cùng s tìm tòi h cự hướng dẫn chi tiết của thầy ọng đến công tác truyền tải, phân phối điện năng

h i em đã hoàn thành đ án này ỏi em đã hoàn thành đồ án này ồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống

N i dung c a đ án bao g m 3 chộ nền kinh tế và đời sống ủa chúng ta trong những năm vừa qua cũng đang trên đà phát ồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ươ đồ ng:

Chươ đồ ng 1 : tính toán dòng ng n m chắn mạch

Chươ đồ ng 2 : L a ch n và ki m tra các thi t b đóng c tự hướng dẫn chi tiết của thầy ọng đến công tác truyền tải, phân phối điện năng ển , nhất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ắn mạch

Chươ đồ ng 3 : tính toán ch nh đ nh r le cho tr m bi n ápơ đồ ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống

Do th i gian th c hi n có h n cũng nh ki n th c kinh nghi m v lĩnh v c ời sống ự hướng dẫn chi tiết của thầy ư ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ức độ tiêu thụ điện ngày càng tăng cao Bởi vậy hệ thống điện ền kinh tế và đời sống ự hướng dẫn chi tiết của thầy chuyên môn còn h n ch , nên đ án v n còn nh ng sai sót là đi u không th trách ết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ồn năng lượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ẫn chi tiết của thầy ững năm vừa qua cũng đang trên đà phát ền kinh tế và đời sống ển , nhất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện

kh i đỏi em đã hoàn thành đồ án này ượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống c Em r t mong đất là trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện ượng cần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ự hướng dẫn chi tiết của thầy c s nh n xét và góp ý c a Th y.ậy hệ thống điện ủa chúng ta trong những năm vừa qua cũng đang trên đà phát ần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống

Em xin chân thành c m n s ch b o t n tình c a th y Nguy n Xuân Nh ơ đồ ự hướng dẫn chi tiết của thầy ậy hệ thống điện ủa chúng ta trong những năm vừa qua cũng đang trên đà phát ần thiết cho toàn bộ nền kinh tế và đời sống ễn Xuân Nhỉ

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

Trang

Chương 2 Lựa chọn và kiểm tra các thiết bị đóng cắt 15

*/ Phương án thiết kế số: 18

- Số thiết bị đóng cắt ở trạng thái hở mạch: 23, 7.

- Thiết bị đóng cắt cần lựa chọn : MC số: 30.

- Máy biến áp cần thiết kế bảo vệ: T10.

*/ Thông số các phần tử trong phương án thiết kế: 18.

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

SN = 500 + 5.18 = 590 MVA

- Chiều dài đoạn dây :

L14 = 28 + 18 = 46 (km)

- Thông số MPĐ như sau:

Chương 1

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CHO MẠNG ĐIỆN

1.1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện

*/Sơ đồ nguyên lỹ cung cấp điện

1.2 Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch

XF2 = X”d2 S S cb

đm 2 = 0,208

1003580,85 = 0,049

- Điện kháng trên các máy biến áp:

XHT3 =U n %HT3

100 S S cb

đm= 2,79100.100

285 = 0,009+/ Máy biến áp T4:

X14=X6 + X12 + X6 X12

X7 = 2,249 + 0,012 + 2,249 0,0123,649 = 2,27

X15=X7 + X12 + X7X X12

6 = 3,649 + 0,012 + 3,649 0,0122,249 = 3,68

 Xét điều kiện hợp nhất nguồn F1, F2 :

+ 2 nguồn F1 và F2 đều là nhà máy Nhiệt Điện

+ S2 X14

S 1 X11=

3850,85 2,272850,85 5,17

=0,59 ϵ¿,4 ÷2,5 )

→Vậy 2 nguồn F1 và F2 đủ điều kiện để gộp lại với nhau

 Tiếp tục biến đổi sơ đồ ta được:

X17=X16 + X13 + X16X X13

15 = 1,577 + 0,678 + 1,577 0,6783,68 = 2,55

X18=X15 + X13 + X15X X13

16 = 3,68 + 0,678 + 3,68 0,6781,577 = 5,94-Tính dòng ngắn mạch theo nguồn F1-2:

+ Gía trị điện kháng tính toán:

Xtt17 = X17.S đm 12

S cb =2,55

285+3580,85

100 =19,29>3(ngắn mạch ở xa nguồn)+ Giá trị dòng ngắn mạch:

X19=X13 + XT10 = 0,678 + 0,877 = 1,555Tiếp tục biến đổi sơ đồ ta được:

X20 = X16 + X19 + X16X X19

15 = 1,577 + 1,555 + 1,577 1,5553,68 = 3,8

X21 = X15 + X19 + X15X X19

16 = 3,68 + 1,555 + 3,68 1,5551,577 = 8,86-Tính dòng ngắn mạch theo nguồn F1-2:

+ Gía trị điện kháng tính toán:

Xtt20 = X20 S đm 12

S cb =3,8

285+3580,85

100 =28,75>3(ngắnmạch xa nguồn)+ Giá trị dòng ngắn mạch là:

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

- Xác định các hệ số biến đổi điện áp:

- Kết quả tính toán quy đổi như bảng sau:

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

*/ 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 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 T10

Ilv.max = Iđm.T10 = S đm

√3 U dm CA (1− ΔUU ) = 6,5 x 10

3

√3 35 (1−0,05) = 113 A

Từ các thông số của mạng, chọn máy cắt của SIEMENS có thông số như bảng 2.1

Bảng 2.1 Thông số của máy cắt được chọn

Mã hiệu U đm, kV I đm, A F đm, HZ I cđm.MC, kA i max, kA I odn , kA (5s)

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 0,872 = 2,2 kA<imax = 62,5 kA

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

2/ Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt:

Iodn.MC ≥ I N 2(3)(∞)

.√ t¿

t odn MC

Trong đó:

t¿ – thời gian tương đương (Ttd) hay thời gian giả tưởng cắt dòng ngắn mạch.

Iodn.MC – thời gian ổn định nhiệt của máy cắt, s

todn = (1; 5; 10) s

25 kA ≥ 0,872.√0,255 = 0,195 kA

=> 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 = 0,872 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 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

+ 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

+ Công suất tiêu thụ trên mỗi pha tại 100 V là: ≤ 0,1 VA

+ Khả năng quá tải nhiêt lâu dài: 230V

- Nguồn điện thao tác

+ Công suất tiêu thụ (DC/AC)

+ Giá trị hồi phục ngưỡng nhỏ nhất 19 hoặc 88 V, một chiều

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

 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 10s

15A trong thời gian dài

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

- Điện áp cung cấp một chiều

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

P P

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:

Tổ đấu dây: Y/Y

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:

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 của bảo 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

 Δt = 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:

Chọn I sl≫¿¿

¿ = 7,2 (mức nhà sản xuất khuyên dùng và cài đặt sẵn)

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

- Đặc tính bảo vệ của rơle như hình 3.1.

Hình 3.1 Đặc tính bảo vệ rơ le so lệch dọc cho máy biến áp T10

Type equation here