Đồ án hệ thống điện lê việt hùng

Ngoài những loại sự cố thường xảy ra trong hệ thống điện như quá tải, ngắn mạch, đứt dây, trạm biến áp còn có các dạng sự cố khác xảy ra với máy biến áp như: Rò dầu, bão hoà mạch từ… Ngu

Trang 1

SVTH: Lê Việt Hùng Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE

CHO TRẠM BIẾN ÁP

Giảng viên hướng dẫn: TH.S NGUYỄN THỊ THANH LOAN

Sinh viên thực hiện: LÊ VIỆT HÙNG

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN

Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp: D7H4

Khoá: 2012-2017

HÀ NỘI, THÁNG 12 NĂM 2016

Trang 2

Giảng viên hướng dẫn: TH.S NGUYỄN THỊ THANH LOAN

Sinh viên thực hiện: LÊ VIỆT HÙNG

HÀ NỘI, THÁNG 12 NĂM 2016

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện, là đầu mối liên kết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải và đường dây phân phối điện năng tới các phụ tải

Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp đắt tiền, so với đường dây tải điện thì xác suất xảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp hơn, tuy nhiên sự cố ở trạm sẽ gây nên những hậu quả nghiêm trọng nếu không được loại trừ một cách nhanh chóng và chính xác

Ngoài những loại sự cố thường xảy ra trong hệ thống điện như quá tải, ngắn mạch, đứt dây, trạm biến áp còn có các dạng sự cố khác xảy ra với máy biến áp như:

Rò dầu, bão hoà mạch từ…

Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong trạm cũng như trong hệ thống điện rất đa dạng, do thiên tai, bão lụt, hao mòn cách điện, tai nạn ngẫu nhiên, do thao tác nhầm,…

Sự cố thường xảy ra bất ngờ và bất kỳ lúc nào do đó yêu cầu hệ thống bảo vệ phải làm việc chính xác, loại trừ đúng phần tử sự cố càng nhanh càng tốt

Để nghiên cứu, thiết kế hệ thống bảo vệ Rơle cho các phần tử trong hệ thống điện cần phải có những hiểu biết về những hư hỏng, hiện tượng không bình thường xảy ra trong hệ thống điện cũng như các phương pháp và thiết bị bảo vệ

Nội dung đồ án tốt nghiệp của em là: Thiết kế bảo vệ Rơle cho trạm biến áp

Đồ án bao gồm 5 chương:

Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ, các thông số chính

Chương 2: Tính toán ngắn mạch

Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ

Chương 4: Giới thiệu về các Rơle được sử dụng

Chương 5: Tính toán các thông số của Rơle và kiểm tra sự làm việc của bảo

vệ

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Hệ thống điện Trường Đại Học Điện Lực, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của cô giáo

ThS Nguyễn Thị Thanh Loan đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Do kiến thức của em còn hạn chế nên bài làm không tránh khỏi những thiếu sót Vậy em kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô để bài làm của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày 23 tháng 12 năm 2016

Sinh viên

Lê Việt Hùng

Trang 5

NHẬN XÉT

(Của giáo viên hướng dẫn)

Trang 6

NHẬN XÉT

(Của giáo viên phản biện)

Trang 7

MỤC LỤC

MỤC LỤC 7

CHƯƠNG I 11

MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH 13

1.1 : MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ 13

1.2 : THÔNG SỐ CHÍNH 13

1.2.1 Hệ thống điện 13

1.2.2 Đường dây D1,D2 14

1.2.3 Máy biến áp 14

CHƯƠNG 2 15

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 15

2.1 : MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 15

2.2 : NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH 15

2.2.1; Nguyên nhân của việc xảy ra ngắn mạch 15

2.2.2; Hậu quả của việc xảy ra ngắn mạch 15

2.3: CÁC GIẢ THIẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH NGẮN MẠCH 16

2.3.1; Các giả thiết để tính toán ngắn mạch 16

2.3.2; Trình tự tính toán dòng ngắn mạch 16

2.3.3; Phương pháp tính toán ngắn mạch 16

2.4 : ĐIỆN KHÁNG CÁC PHẦN TỬ VÀ SƠ ĐỒ THAY THẾ 17

2.4.1; Các đại lượng cơ bản sử dụng trong tính toán ngắn mạch 17

2.4.2; Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch 19

2.5: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Ở CHẾ ĐỘ CÔNG SUẤT NGẮN MẠCH CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN CỰC ĐẠI 19

Trang 8

2.5.1; Trường hợp một máy biến áp vận hành độc lập 19

2.5.2; Trường hợp hai máy biến áp làm việc song song 31

2.6:TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Ở CHẾ ĐỘ CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN CỰC TIỂU 48 2.6.1; Trường hợp một máy biến áp làm việc độc lập 48

2.6.2; Trường hợp hai máy biến áp vận hành song song 60

2.7: BẢNG TỔNG KẾT TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 77

CHƯƠNG 3 78

LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 78

3.1: Các dạng hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường 78

3.2 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI THIẾT BỊ BẢO VỆ 79

3.3 CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MBA TỰ NGẪU 81

3.3.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 81

3.3.2 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (Bảo vệ chống chạm đất hạn chế) 82

3.3.3 Rơle khí (BUCHHOLZ) 2 cấp tác động 83

3.3.4 Bảo vệ nhiệt độ dầu 85

3.3.5 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh 85

3.3.6 Bảo vệ quá dòng có thời gian 85

3.3.7 Bảo vệ quá dòng thứ tự không 86

3.3.8 Bảo vệ quá tải 86

3.3.9 Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 86

3.3.10 Bảo vệ cảnh báo chạm đất 86

3.4 SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP 87

CHƯƠNG 4 88

GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠ LE ĐƯỢC SỬ DỤNG 88

4.1: RƠ LE BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613 88

Trang 9

4.1.1 Giới thiệu tổng quan về rơ le 7UT613 88

4.1.2 Nguyên lý hoạt động chung của role 7UT613 92

4.1.3 Một số thông số kỹ thuật của role 7UT613 93

4.1.4 Cách chỉnh định và cài đặt thông số role 95

4.1.5 Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơ le 7UT613 97

4.1.6 Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT613 102

4.1.7 Chức năng bảo vệ quá dòng của role 7UT613 104

4.1.8 Chức năng bảo vệ chống quá tải 104

4.2.1 Giới thiệu chung về role 7SJ621 106

4.2.2 Nguyên lí hoạt động chung của rơle 7SJ621 108

4.2.3 Các chức năng bảo vệ trong 7SJ621 110

4.2.4 Một số thông số kĩ thuật của rơle 7SJ621 113

CHƯƠNG 5 116

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA ROLE VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 116

5.1.CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN 116

5.1.1.Điều kiện chọn BI 116

5.1.2 Chọn loại BI 117

5.2.THÔNG SỐ CỦA ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢOVỆ 117

5.3.CÀI ĐẶT VÀ CHỈNH ĐỊNH THÔNG SỐ CHO RƠLE 118

5.3.1.Bảo vệ so lệch dòng điện 118

5.4.KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 126

5.4.1.Bảo vệ so lệch có hãm (∆I/87) 126

5.4.2.Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không( ∆I 0 /87N) 132

5.4.3.Bảo vệ quá dòng có thời gian (I >/51) 133

5.4.4.Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian (I 0>/51N) 136

Trang 10

Kết luận: 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO 138

Trang 11

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

1 Đầu đề thiết kế:

Tính toán bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/22kV - 2125MVA

2 Các số liệu ban đầu:

Xem bản vẽ

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1 Mô tả đối tượng được bảo vệ, thông số chính

2 Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le

3 Lựa chọn phương thức bảo vệ

4 Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơ le định sử dụng

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

4 Các bản vẽ (6 bản vẽ A0):

1 Sơ đồ đấu dây và các thông số chính

2 Kết quả tính toán ngắn mạch

3 Phương thức bảo vệ

4 Tính năng và thông số của rơ le

5 Kết quả tính toán bảo vệ

6 Kết quả kiểm tra sự làm việc của bảo vệ

5 Cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Thanh Loan

Toàn bộ

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

TRƯỞNG KHOA

TS Trần Thanh Sơn

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Nguyễn Thị Thanh Loan

Trang 12

SỐ LIỆU BAN ĐẦU

Loại dây ACO - 300

D1

HT§

B1

B2I

Trang 13

CHƯƠNG I

MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH

1.1 : MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ

Đối tượng được bảo vệ là trạm biến áp 220/110/22kV bao gồm 2 máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 được mắc song song với nhau Hai máy biến áp B1 và B2 được cung cấp từ một hệ thống điện(HTĐ), qua các đường dây D1 và D2 Phía trung áp và phía hạ áp của trạm điện có các cấp điện áp 110 kV và 22 kV để cấp điện cho phụ tải

Hình 1.1.Sơ đồ trạm biến áp cần bảo vệ

1.2 : THÔNG SỐ CHÍNH

1.2.1 Hệ thống điện

Là hệ thống điện có trung tính nối đất trực tiếp

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại :SNmax  2450 MVA

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: SNmin  0,7 SNmax  1715 MVA

Trang 14

Loại dây ACO -300

Điện kháng trên một kilomet đường dây :x0  0,392

Trang 15

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

2.1 :MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

Khi thiết kế bảo vệ rơle cho bất kì một phần tử hoặc một hệ thống điện nào, ta cần phải xét đến những sự cố nặng nề nhất có ảnh hưởng lớn đến phần tử hoặc hệ thống điện đó.Nguyên nhân gây hư hỏng cho các phần tử trong hệ thống điện rất đa dạng,tuy nhiên

sự cố xảy ra ngắn mạch là sự cố nguy hiểm nhất

Việc tính toán dạng ngắn mạch bao gồm việc xác định dòng ngắn mạch lớn nhất (𝐼𝑁𝑚𝑎𝑥) và dòng ngắn mạch nhỏ nhất (𝐼𝑁min⁡) đi qua các phần tử cần tính toán bảo vệ rơle để chọn thiết bị bảo vệ rơle,chỉnh định cài đặt thông số và kiểm tra độ nhạy

2.2 : NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH

2.2.1; Nguyên nhân của việc xảy ra ngắn mạch

Nguyên nhân chung và chủ yếu của ngắn mạch là do cách điện bị hỏng.Lý do cách điện bị hỏng có thể là :sét đánh, quá diện áp nội bộ trong quá trình đóng mở mạch, cách điện lâu ngày già cỗi, quá tuổi thọ.Ngắn mạch cũng có thể xảy ra do các nguyên nhân chủ quan như thao tác nhầm(ví dụ như đóng điện sau sửa chữa mà quên tháo dây tiếp địa ), trông nom các thiết bị không chu đáo, do thi công các công trình gần gần dây cáp

ngầm(có thể đào đất đụng phải dây cáp ,do chim đậu, cây đổ, …)

2.2.2; Hậu quả của việc xảy ra ngắn mạch

Ngắn mạch là một sự cố nguy hiểm nhất,vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng lên rất lớn,chạy trong các phần tử của hệ thống điện.Hậu quả do dòng điện ngắn mạch có thể

gây ra là:

- Phát nóng rất nhanh,nhiệt độ tăng cao,có thể gây pháy nổ

- Sinh ra lực cơ khí rất lớn giữa các bộ phận của thiết bị làm biến dạng

Trang 16

- Gây ra sụt áp lưới điện làm động cơ ngừng quay ảnh hưởng đến năng suất các thiết bị

- Gây mất ổn định hệ thống do các máy phát mất cân bằng công suất nếu không kịp thời khắc phục sẽ gây ra hiện tượng mất đồng bộ có thể gây ra tan rã hệ thống.Tạo

ra các thành phần điện không đối xứng gây nhiễu đường dây thông tin ở gần

- Nhiều thành phần cung cấp điện sẽ bị cắt rời khỏi điểm ngắn mạch gây gián đoạn đến vệc cung cấp điện

2.3: CÁC GIẢ THIẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH NGẮN MẠCH 2.3.1; Các giả thiết để tính toán ngắn mạch

Khi tính ngắn mạch bằng phương pháp thủ công người ta thường sử dụng một số giả thiết đơn giản hóa sau:

- Các máy phát điện không xảy ra hiện tượng dao động công suất

- Xét phụ tải gần đúng

- Bỏ qua điện trở

- Bỏ qua điện dung

- Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp

- Hệ thống điện 3 pha là đối xứng

Trang 17

N ))

- Tính toán ở chế độ công suất ngắn mạch của hệ thống nhỏ nhất ( điện kháng hệ thống lớn nhất), để tìm ra dòng ngắn mạch nhỏ nhất Ở chế độ này ta xét các dạng ngắn mạch sau: Ngắn mạch 1 pha chạm đất ( (1)

N ), ngắn mạch 2 pha chạm đất ( (1,1)

mạch 2 pha (N(2))

2.4 : ĐIỆN KHÁNG CÁC PHẦN TỬ VÀ SƠ ĐỒ THAY THẾ

 Chọn các đại lượng cơ bản sau :

Trang 18

S x

X0D= 3.X2D=3.0,099 = 0,298

c) Máy biến áp tự ngẫu

- Điện áp ngắn mạch phần trăm của máy biến áp tự ngẫu:

Trang 19

2.4.2; Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch

Hình 2.1 Sơ đồ vị trí bảo vệ và điểm ngắn mạch

điểm N1’và N1’’ nằm trong vùng bảo vệ so lệch máy biến áp

điểm N2’ và N2’’ nằm trong vùng bảo vệ so lệch máy biến áp

 Phía 22kV :Điểm ngắn mạch N3 nằm ngoài vùng bảo vệ so lệch máy biến áp, điểm N3’và N3’’ nằm trong vùng bảo vệ so lệch máy biến áp

2.5: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Ở CHẾ ĐỘ CÔNG SUẤT NGẮN MẠCH CỦA

HỆ THỐNG ĐIỆN CỰC ĐẠI 2.5.1; Trường hợp một máy biến áp vận hành độc lập

BI1 N1' BI4 N2' BI2

BI7N3''

N3

BI5 N1''

BI3N3'N2'' BI6BI8

Trang 20

1 Ngắn mạch phía 220kV:

Hình 2.2.Sơ đồ thay thế TTT, TTN phía 220kV

(SN max Vận hành máy biến áp B1)

Hình 2.3.Sơ đồ thay thế TTK phía 220kV

Trang 21

Trang 22

Các thành phần dòng điện tại điểm ngắn mạch :

1

6, 250,101 0, 059

Trang 23

Dòng ngắn mạch qua BI4 là : IBI4= 0,693(kA)

Không có dòng ngắn mạch qua các BI còn lại

Trang 24

2 Ngắn mạch phía 110kV

Hình 2.5.Sơ đồ thay thế thứ TTK phía 110kV

0,41

X00,161 N2' N2

Trang 25

Trang 26

Dòng TTK chạy qua phía trung áp MBA B1:

Dòng qua dây trung tính MBA B1:

Trang 27

BI BI BI BI

Trong hệ đơn vị có tên :

IBI1(kA) = IBI1.Icb1 = 4,215.0,328 = 1,383(kA)

Dòng ngắn mạch qua BI4 là : IBI4=2,316( kA)

U1N = U2N = U0N = -I0∑.X0∑ = 1,756.0,177 = 0,311

Phân bố dòng điện thứ tự không:

Dòng TTK chạy qua phía trung áp MBA B1:

Trang 28

N C

IBI2(kA) = IBI2.Icb2 = 4,8.0,656 = 3,149kA

Trang 29

Dòng qua BI4 là: IBI4 = ITT =2,478kA

IBI1(kA) = IBI1.Icb1 = 4,429.0,328= 1,453kA

Dòng qua BI4 là: IBI4 = ITT = 2,478kA

3 Ngắn mạch phía 22kV

X 2D

0,099

EHT

XC B 0,115

X 1

0,626

XH B 0,41

Trang 30

Vì cuộn dây 22kV của máy biến áp đấu ∆ nên ta không có sơ đồ thay thế thứ tự không Tính toán dòng ngắn mạch chạy qua BI1, BI3

Trong hệ đơn vị có tên:

IBI1(kA) = IBI1.Icb1 = 1,596.0,328 = 0,523kA

IBI3(kA) = IBI3.Icb3 = 1,596.3,28=5,235 kA

- Điểm ngắn mạch N3’ :

Dòng ngắn mạch qua BI1 là:

IBI1(kA) = IBI1.Icb1 = 1,596.0,328= 0,523kA

Tính toán tương tự cho MBA B2 làm việc, ta có:

Bảng 2.1 Tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các bảo vệ

(SN max, máy biến áp làm việc độc lập)

Trang 31

Trang 32

Hình3.2.Sơ đồ thay thế TTT, TTN phía 220kV

(SN max Vận hành hai máy biến áp song song)

Hình3.3.Sơ đồ thay thế TTK, phía 220kV

0,41

XHB2

0,41

X C B2

Trang 33

1

9,9010,101

Phân bố dòng qua các BI:

- Điểm N1 không có dòng chạy qua BI

Phân bố dòng thứ tự không

Trang 34

Trang 35

Các thành phần dòng điện tại điểm ngắn mạch :

Trang 36

Trang 37

2 Ngắn mạch phía 110 KV

Hình3.7 Sơ đồ thay thế TTT, TTN phía 110kV

Hình3.8 Sơ đồ thay thế TTK phía 110kV

2

B C HT

Trang 38

) // (

1

2

B H X

- Điểm N2:

Do 2 MBA giống nhau nên ,dòng ngắn mạch qua BI1,BI2,BI5,BI6 là :

2 1

6, 289.0,115

3,1442.0,115

B C

6, 289.0,115

3,1442.0,115

B C

6, 289.0,115

3,1142.0,115

B C

Trang 39

Phân bố dòng ngắn mạch thứ tự không

0,198

22

C HT

I

X X

1, 033.0,115

0,5172.0,115

2,315.0,115

1,1582.0,115

B C

Trang 40

Trong hệ đơn vị có tên:

2,315.0,115

1,1582.0,115

B C

2,315.0,115

1,1582.0,115

B C

2,375.0,115

1,1582.0,115

B C

Định dạng
Số trang	138
Dung lượng	2,83 MB