Đồ án hệ thống điện bùi văn MẠNH

Để tìm hiểu sâu hơn về vấn đề đó, em chọn đồ án tốt nghiệp với nội dung “Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/10 kV-2×40 MVA” Đồ án bao gồm 5 chương: - Chương 1: Giới thiệu trạ

Trang 1

SV: BÙI VĂN MẠNH-D7H4

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, điện năng trở thành dạng năng lượng thiết yếu nhất, phổ biến nhất trong đời sống xã hội cũng như hoạt động lao động sản xuất của con người, công nghiệp điện luôn là ngành công nghiệp cơ bản, mũi nhọn của nền kình tế quốc gia Cùng với sự phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, điện năng được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ… nhu cầu về điện năng luôn tăng trưởng không

ngừng Điều này đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cung cấp điện rất cao

Vì vậy, việc tìm hiểu về những hư hỏng và hiện tượng không bình thường có thể xảy ra trong hệ thống điện cùng với những phương pháp và thiết bị bảo vệ cần thiết để phát hiện đúng, nhanh chóng cách ly phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống là một mảng kiến thức quan trọng của kỹ sư điện nói chung và kỹ sư hệ thống điện nói riêng Để tìm hiểu sâu hơn về vấn đề đó, em chọn đồ án tốt nghiệp với nội dung “Thiết kế bảo vệ

rơle cho trạm biến áp 110/35/10 kV-2×40 MVA”

Đồ án bao gồm 5 chương:

- Chương 1: Giới thiệu trạm biến áp

- Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle

- Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ và rơle được sử dụng

- Chương 4: Tính toán các thông số và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ

- Chương 5: Chuyên đề trạm biến áp không người trực và trung tâm điều khiển

xa cho trạm biến áp không người trực

Đồ án tốt nghiệp này nhằm áp dụng những kiến thức đã học để thiết kế bảo vệ cho trạm biến áp, đồng thời tìm hiểu một số rơle sử dụng trong thực tế Do khả năng và kiến thức còn hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những sai sót Em rất

mong được sự đóng góp ý kiến, chỉ bảo của các thầy cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS Vũ Thị Anh Thơ đã tận tình hướng dẫn,

giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2016

Sinh viên thực hiện Bùi Văn Mạnh

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

==========***=========

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Bùi Văn Mạnh

Lớp: Đ7H4 Hệ Đại học chính quy

Ngành: Hệ thống điện

TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV

HÀ TRUNG - THANH HÓA VÀ CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC, TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC

I Các số liệu ban đầu

Từ thực tế

II Nội dung phần thuyết minh tính toán

- Phần 1: Tình toán bảo vệ rơ le

1 Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số chính

2 Tính toán ngắn mạch phục vụ chỉnh định rơle

3 Phương thức bảo vệ của trạm

4 Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle được sử dụng

5 Tính toán các thông số của bảo vệ và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ

- Phần 2: Chuyên đề trạm biến áp không người trực và trung tâm điều

khiển xa cho trạm biến áp không người trực

- Kết quả tính toán bảo vệ

- Kết quả kiểm tra sự làm việc của bảo vệ

Ngày giao nhiệm vụ : ngày 1 tháng 10 năm 2016

Trang 3

Ngày hoàn thành nhiệm vụ : ngày 31 tháng 12 năm 2016

Hà nội, Ngày 1 tháng 10 năm 2016

TS Vũ Thị Anh Thơ

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: TS VŨ THỊ ANH THƠ

Họ và tên sinh viên: BÙI VĂN MẠNH

Tên đề tài: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ

TRUNG - THANH HÓA VÀ CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC, TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC

Trang 5

………

5 Các hướng nghiên cứu của đề tài có thể tiếp tục phát triển cao hơn ………

………

6 Kết quả ………

………

Hà Nội, ngày……tháng 12 năm 2016 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 6

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Họ và tên giảng viên phản biện:

Họ và tên sinh viên: BÙI VĂN MẠNH

Tên đề tài: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ

TRUNG - THANH HÓA VÀ CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC, TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC

Tính chất đề tài

………

1 Nội dung đồ án ………

………

Trang 7

SV : Bùi Văn Mạnh – D7H4

2 Hình thức đồ án

………

3 Những nhận xét khác ………

………

Hà Nội, ngày… tháng 12 năm 2016 GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Trang 8

MỤC LỤC

PHẦN 1: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ TRUNG, THANH HÓA 1

1.1 Giới thiệu, chức năng, nhiệm vụ của trạm 1

1.2 Các thiết bị chính của trạm 1

1.2.1 Máy biến áp (MBA) 1

1.2.2 Máy cắt điện (MCĐ) 1

1.2.3 Hệ thống đường dây 1

1.2.4 Các thông số chính của máy biến áp T1 và T2 1

1.2.5 Sơ đồ nối điện máy biến áp T1 và T2 2

CHƯƠNG 2 Tính toán ngắn mạch 4

2.1 Các giả thiết cơ bản để tính ngắn mạch 4

2.2 Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch 5

2.3 Chọn các đại lượng cơ bản 5

2.4 Tính toán thông số các phần tử 6

2.4.1 Điện kháng của máy biến áp B1 và B2 6

2.5.1 Ngắn mạch phía 110kV ( Điểm ngắn mạch N1) 8

2.5.2 Ngắn mạch phía 35kV 10

2.6 Xét trường hợp S Nmax , 2 máy biến áp làm việc 12

2.7 Xét trường hợp S Nmin , 1 máy biến áp làm việc 18

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 30

3.1 Các dạng hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của máy biến áp 30

3.2 Các loại bảo vệ đặt cho máy biến áp 31

3.2.1 Những yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ hệ thống điện 31

3.2.2 Nguyên lý bảo vệ và các thông số chính của từng loại bảo vệ 32

Trang 9

3.2.3 Sơ đồ bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 35

3.2.3 Bảo vệ dự phòng 36

3.3 Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơ le sử dụng 39

3.3.1 Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613 39

3.3.2 Hợp bộ bảo vệ quá dòng 7SJ622 53

CHƯƠNG 4 Chỉnh định và kiểm tra sự làm việc của rơ le 62

4.1 Tính toán các thông số của bảo vệ………64

4.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm (87)……… … 64

4.1.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế: (87N) 64

4.1.3 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh: (50) 65

4.1.4 Bảo vệ quá dòng có thời gian: (51) 65

4.1.5 Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian: (51N) 66

4.2 Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ 66

4.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 66

PHẦN 2: CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC VÀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC 75

CHƯƠNG 5 CHUYÊN ĐỀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC VÀ TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA CHO TRẠMBIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC 75

5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 75

5.2 TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC 75

5.2.1 Các tiêu chí xây dựng trạm biến áp không người trực 75

5.2.2 Mô hình kết nối mạng LAN tại các trạm biến áp không người trực 76

5.3 VAI TRÕ CỦA TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA VÀ TRẠM BIẾN ÁP KHÔNG NGƯỜI TRỰC 77

5.4 TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN XA 77

5.4.1 Các tiêu chí xây dựng trung tâm điều khiển xa 77

5.4.2 Cấu trúc trung tâm điều khiển xa 78

5.4.3 Xử lý thông tin của trung tâm điều khiển xa 80

5.5 HỆ THỐNG THÔNG TIN VIỄN THÔNG 83

5.5.1 Hệ thống thông tin cho kết nối giữa trạm biến áp và trung tâm điều khiển xa 83 5.6 GIẢI PHÁP VỀ QUẢN LÝ VẬN HÀNH 84

5.7 KẾT LUẬN 85

Trang 11

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.5 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp S Nmax , 1 máy

biến áp làm việc 12

Bảng 2.6 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp S Nmax , 2 máy biến áp làm việc 18

Bảng 2.7 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp S Nmin , 1 máy biến áp làm việc 23

Bảng 2.8 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp S Nmin , 2 máy biến áp làm việc 29

Bảng 3.1 Những loại hư hỏng thường gặp và các loại bảo vệ cần đặt 31

Bảng 3.3.2.4 61

Bảng 4 Thông số của máy biến áp 115/38,5/11 62

Bảng 4.2.1.1 Kết quả kiểm tra hệ số an toàn hãm của bảo vệ 68

Bảng 4.2.1.2 Kết quả kiểm tra đặc tính độ nhạy của bảo vệ 71

Trang 12

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.2.5 Sơ đồ nối điện máy biến áp T1 T2 3

Hình 2.2 Sơ đồ đặt bảo vệ và các vị trí ngắn mạch 5

Hình 2.5.1 Sơ đồ thứ tự thuận 7

Hình 2.5.2 Sơ đồ thứ tự nghịch 7

Hình 2.5.3 Sơ đồ thứ tự không 7

Hình 2.5.4 Sơ đồ rút gọn thứ tự không 8

Hình 2.5.6 Sơ đồ thứ tự thuận rút gọn 10

Hình 2.7.1 Sơ đồ thứ tự thuận Hình 18

Hình 2.7.3 Sơ đồ thứ tự không 19

Hình 2.8.6 Sơ đồ rút gọn thứ tự thuận 27

Hình 2.8.8 Sơ đồ rút gọn thứ tự thuận 28

Hình 3.3.1.6.1 Nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT613 51

Hình 3.3.1.6.2 Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế 52

Trang 13

Hình 3.3.2.2 Cấu trúc phần cứng của rơ le 7SJ622 56

Hình 3.3.2.3 Đặc tính thời gian tác động của 7SJ622 58

Hình 5.2.2 Sơ đồ kết nối mạng LAN đơn vị 76

Hình 5.4.2 Kiến trúc trao đổi thông tin Trung tâm điều khiển xa 78

Hình 5.4.3 Kết cấu hệt thống 79

Hình 5.6 Mô hình phân cấp điều khiển TTĐKX và các TBAKNT 84

Trang 14

SV: Bùi Văn Mạnh – D7H4 Page 1

PHẦN 1: TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠ LE

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP 110KV HÀ TRUNG, THANH HÓA

1.1 Giới thiệu, chức năng, nhiệm vụ của trạm

Trạm biến áp 110kV Hà Trung được xây dựng và đưa vào vận hành từ năm

1994 do Công ty lưới điện cao thế miền Bắc quản lý Trạm nhận điện từ 2 nguồn: từ Thanh Hóa và Từ Ninh Bình Trạm cung cấp điện cho các khu vực

Vĩnh Lợi, Bỉm Sơn, Thuận Lộc, Nga Sơn, Hà Lĩnh, Hà Trung

1.2 Các thiết bị chính của trạm

1.2.1 Máy biến áp (MBA)

Trạm có 2 MBA 3pha3 cuộn dây T1 và T2 có công suất định mức của T1và T2 là 40MVA

- Điện áp định mức T1: 115/38,5/11kV

- Điện áp định mức T2: 115/38,5/11kV

1.2.2 Máy cắt điện (MCĐ)

Trong trạm hiện nay đang sử dụng các loại máy cắt:

- MCĐ loại GL-312F1/4031D dùng cho phía điện áp 110kV

- 8 MCĐ loại 3AFO143 dùng cho phía điện áp 35kV

- 7 MCĐ loại HVX -24-25-20 dùng cho phía điện áp 10kV

1.2.3 Hệ thống đường dây

- Trạm có 2 đường dây 110kV đi ra đó là :

 Lộ 171 đi Hoằng Hóa

- Đường dây TD 31 lấy từ cuộn trung của máy biến áp T1

1.2.4 Các thông số chính của máy biến áp T1 và T2

Tổ đấu dây : Y0/Y0/Δ - 0 -11

Trang 15

Công suất định mức các cuộn

Tổn hao ngắn mạch:

Cao-Trung : 148,5kW Trung-Hạ : 128,39kW Cao-Hạ : 148,5kW Nấc điều chỉnh điện áp : ± 9 1,78%

1.2.5 Sơ đồ nối điện máy biến áp T1 và T2

Trang 16

Hình 1.2.5 Sơ đồ nối điện máy biến áp T1 T2

T2 T1

CS9T1

CS3T1 CS0T1

CS3T2 CS0T2

Trang 17

CHƯƠNG 2 Tính toán ngắn mạch

Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau, pha chập đất (hay chập dây trung tính) Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định các trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đối tượng được bảo vệ để cài đặt và chỉnh định các thông số của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhạy của chúng

Trạm biến áp chỉ làm việc an toàn, tin cậy với hệ thống bảo vệ rơle tác động nhanh, nhạy và đảm bảo tính chọn lọc để lựa chọn và chỉnh định các thiết bị này, phải dựa trên kết quả tính toán ngắn mạch, cụ thể là dòng ngắn mạch đi qua BI khi xảy ra các dạng ngắn mạch

Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình của hệ thống

2.1 Các giả thiết cơ bản để tính ngắn mạch

Giả thiết cơ bản để tính ngắn mạch:

- Các máy phát điện không có hiện tượng giao động công suất nghía là góc lệch pha giữa các vecto sức điện động của máy phát là không thay đổi sấp

- Bỏ qua điện dung

- Bỏ qua dòng điện từ hòa của máy biến áp

- Hệ thống điện 3 pha là đối xứng

Trang 18

- Các tính toán được thực hiện trong hệ đơn vị tương đối

Trang 19

Điện kháng các cuộn dây

= 0,026 Công suất hệ thống lớn nhất: =

=

= 1538,46

Trang 20

Tìm điện kháng thứ tự không bên hệ thống

= 0,031 Công suất hệ thống lớn nhất: =

- 2.0,031 = 0,551

2.5 Xét trường hợp S Nmax , 1 máy biến áp làm việc

Tại điểm ngắn mạch N1 do trung tính của máy biến áp nối đất trực tiếp nên cần tính các dạng ngắn mạch: N(1) , N(3) , N(1,1)

X

0HTmax E

Trang 21

Với X1∑ = X2∑ = X1HTmax = X2HTmax = 0,026

Các thành phần đối xứng của dòng điện tại điểm ngắn mạch

I1∑ = I2∑ = I0∑ = =

= 5,714 Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch

Trang 22

Không có dòng ngắn mạch đi qua các BI còn lại

Trang 23

X

1HTmax

E

Trang 24

Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI khi ngắn mạch tại N1 N1’ N2 N2’ N3 N3’ ở chế độ SNmax , 1 máy biến áp làm việc

X

U N3

X

1HTmax

E

Trang 25

Phía ngắn

mạch

Điểm ngắn mạch

Dạng ngắn mạch

Bảng 2.5 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp S Nmax , 1

máy biến áp làm việc

2.6 Xét trường hợp S Nmax , 2 máy biến áp làm việc

Tại điểm ngắn mạch N1 do trung tính của máy biến áp nối đất trực tiếp nên cần tính các dạng ngắn mạch: N(1) , N(3) , N(1,1)

Trang 26

Trang 27

I1∑ = I2∑ = I0∑ = =

= 8,065 Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch

Trang 28

3 Ngắn mạch 2 pha chạm đất N (1,1)

Điện kháng phụ: X∆ =

=

= 0,019 Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch

Trang 29

Tại điểm N2 trên thanh cái 35kV phía trung của máy biến áp có trung tính

cách điện với đất vì vậy chỉ cần tính cho trường hợp ngắn mạch 3 pha

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận

N2

X1HTmax

XT1 0

XC1 0,11

XC2 0,11

X T2 00,026

E

Trang 30

X C

1 0,11

X C

2 0,11

X H2 0,065

0,026

6666 E

Trang 31

IBI1 = 4,386

IBI3 = - IBI1 = -4,386

Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI khi ngắn mạch tại N1 N1’ N2 N2’ N3 N3’ ở chế độ SNmax, 2 máy biến áp làm việc song song

Phía ngắn

mạch

Bảng 2.6 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp S Nmax , 2

máy biến áp làm việc

2.7 Xét trường hợp S Nmin , 1 máy biến áp làm việc

Trang 32

U0N

N1

XC1 0,11

XH1 0,065 0,551

X

0HTmin

E

Trang 33

Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch

Trang 34

N2

XC1 0,11

XT1 0 0,031

X

1HTmin

E

Trang 35

X

1HTmin

E

Trang 36

Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI khi ngắn mạch tại N1 N1’ N2 N2’ N3 N3’ ở chế độ SNmin

Phía ngắn

mạch

Bảng 2.7 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI trường hợp S Nmin ,

1 máy biến áp làm việc

2.8 Xét trường hợp S Nmin , 2 máy biến áp làm việc song song

Trang 37

Trang 38

Trang 39

IBI1 = |a2.İ1 a.İ2 İ0H İ0B

Trang 40

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	2,58 MB