BẢO vệ RƠLE CHO ĐƯỜNG dây 220 KV và máy BIẾN áp TRONG TRẠM BIẾN áp 22011022 KV bến TRE 2 bến TRE

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI1.1 Đặt vấn đề: Hiểu biết về những hư hỏng và hiện tượng không bình thường có thể xảy ratrong hệ thống điện cùng với những phương pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát

Trang 1

BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY 220

KV VÀ MÁY BIẾN ÁP TRONG TRẠM BIẾN ÁP 220/110/22 KV BẾN TRE 2-

BẾN TRE

Trang 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề:

Hiểu biết về những hư hỏng và hiện tượng không bình thường có thể xảy ratrong hệ thống điện cùng với những phương pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát hiệnđúng và nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, cảnh báo và xử líkhắc phục chế độ không bình thường là mảng kiến thức quan trọng của kỹ sư ngành

1.2 Giới thiệu về đối tượng được lựa chọn để bảo vệ:

1.2.1 Vị trí của Trạm biến áp

Trạm biến áp 220/110/22 kV Bến tre 2 nằm ở Sơn Đông ,thành phố Bến Tre,tỉnh Bến Tre Trạm biến áp 220 kV Bến Tre mở rộng có vị trí tiếp giáp hàng ràotrạm 220 kV Bến Tre về hướng Tây, có tổng diện tích đất là 3.825 m2 (51 m x 75m)

1.2.2 Đặc điểm của Trạm biến áp

a) Phía 220 kV

 Hai ngăn lộ Duyên Hải

 Hai ngăn lộ Mỹ Tho 2

 Lộ tổng AT1, lộ tổng AT2

b) Phía 110 kV

 Một ngăn lộ dự phòng

Trang 3

c) Phía 22 kV

Sơ đồ nối dây phía 22kV của Trạm biến áp Bến Tre 2 là sơ đồ hệ thống gồm: 1thanh cái C41, 2 máy biến áp tự dùng TD 41 và TD 42

1.3 Các thông số định mức

1.3.1 Thông số máy biến áp

Máy biến áp tự ngẫu AT1, AT2 hiệu Đông Anh có các thông số như sau:

Trang 4

Máy cắt được sử dụng ở cấp 22 kV nằm trong tủ máy cắt, có thể kéo ra ngoài,

bộ truyền động lò xo tích năng bằng động cơ hoặc bằng tay Thao tác từ xa, tại chỗbằng lệnh tại bộ rơle số trên của tủ ngăn hạ áp hoặc nút ấn cơ khí trên cửa tủ ngăncao áp

Trang 5

 U dm : 245 kV

Trang 7

 Tiêu chuẩn : IEC-185

 Điện áp định mức của thiết bị : 24 kV

 Tần số danh định : 50 Hz

 Công suất : 15 VA

 Tỉ số biến : 400-1600-2000-2200/ 1-A

b) Ở phía 110 kV

 Tiêu chuẩn : IEC-185

Trang 8

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ĐỂ BẢO VỆ RƠLE

2.1 Giới thiệu chung về hiện tượng ngắn mạch:

- Ngắn mạch hai pha, ký hiệu N(2)

- Ngắn mạch hai pha nối đất, , ký hiệu N(1,1)

Trang 10

E pt= U pt √¿ ¿

Tính toán dòng điện ngắn mạch ( [1] Tr 175 )

I = | a2 I 1 N + a I 2 N + I 0 N |

2.2.2 Đại lượng cơ bản

Chọn công suất cơ bản S cb= S dmB = 250 MVa

Các thông số chính của hệ thống điện

- Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại S Nmax = 2800 MVa

- Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu S Nmin = 2200 MVa

- X 0 H= 1,2.X 1 H

Các giá trị điện kháng ở chế độ cực đại

Trang 13

Hình 2.1 : Sơ đồ thay thế của trạm

Hình 2.2 : Sơ đồ thứ tự thuận của trạm

Trang 14

Hình 2.3 : Sơ đồ thứ tự nghịch của trạm

Hình 2.4 : Sơ đồ thứ tự không của trạm

Trang 15

2.2.5 Thực hiện tính toán với từng trường hợp

a) Khi trạm vận hành 1 máy biến áp và chế độ cực đại:Các dạng ngắn mạch tính toán N(3), N(l,1), N(l)

Ngắn mạch phía 220 kV

Hình 2.5 : Sơ đồ thứ tự thuận

Hình 2.6 : Sơ đồ thứ tự nghịch

Trang 16

Hình 2.7: Sơ đồ thứ tự không Điện kháng thứ tự thuận và điện áp thứ tự nghịch:

+ X 1 ∑= X 2 ∑= X 1 Hmax= 0,089

Điện áp thứ tự không:

+ X 0∑= X 0 Hmax // ( X C+ X H ) = 0,107+(0,118+0,2)0.107 (0,118+0,2) = 0,08Xét dạng ngắn mạch 3 pha N3

+ IN(3 )= I 1∑= X E

1 ∑ = 0,0891 = 11,23Dòng điện N3đi qua các BI:

Điểm N1:

+ I BI 1= I 1∑= 11,23

Trang 18

Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Trang 19

Hình 2.8: Sơ đồ thứ tự thuận

Hình 2.9: Sơ đồ thứ tự nghịch

Trang 20

Hình 2.10 : Sơ đồ thứ tự không Điện kháng thứ tự thuận và điện áp thứ tự nghịch

+ X 1 ∑= X 2 ∑ = X 1 Hmax + X C +X T = 0,089+ 0,118 + 0 = 0,207Điện áp thứ tự không

+ X 0∑= (X 0 Hmax+ X C) // X H=( 0,107+ 0,118 ) // 0,2 = 0,106Xét dạng ngắn mạch 3 pha N3

+ IN(3 )=I 1∑= X E

1 ∑ = 0,2071 = 4,83Dòng điện N3 đi qua các BI:

Điểm N2:

+ I BI 1= I BI 2= I 1∑= 4,83

Trang 21

+I 0 N = -I 1 N X 2 ∑

X 0 ∑+X 2 ∑ = -3,608.0,106+0,2070,207 = -2,386Điện áp chỗ ngắn mạch:

+U 1 N=U 2 N=U 0 N= -(I 0 N).X 0∑ = 2,386.0,106= 0,253Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Trang 22

Trang 25

Hình 2.13 : Sơ đồ thứ tự không+ X 1 ∑ =X 2 ∑ = X 1 Hmax+X C +X H= 0,089+ 0,118 + 0,2 = 0,407+ X 0∑ = X 0 Hmax+X C +X H= 0,107+ 0,118 + 0,2 = 0,425Xét dạng ngắn mạch 3 pha N3

+ IN(3 )= I 1∑ =X E

1 ∑ = 0,4251 = 2,457

Trang 26

Dòng điện N3 đi qua các BI:

0,407+0,425 = 1,626Dòng thứ tự nghịch

+I 2 N = -I 1 N X 0 ∑

X 0 ∑+X 2 ∑ = -1,626.0,425+0,4070,425 = -0,83Dòng thứ tự không

+I 0 N = -I 1 N X 2 ∑

+U 1 N = U 2 N=U 0 N= -(I 0 N).X 0∑ = 0,795.0,425 = 0,338Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

+ I 0 HT= - X U 0 N

Dòng điện N1.1 đi qua các BI:

Điểm N3:

Trang 27

+ I 0 HT= - X U 0 N

Điểm N3:

Trang 28

+ I 1 BI 3= I 1 N= 0,807

+ I 2 BI 3=I 2 N= 0,807

+ I 0 BI 3= I 0 N = 0,807

+ I BI 3= I 1 N+ I 2 N+ I 0 N = 0,807+ 0,807 + 0,807 = 2,421+ Dòng qua các BI khác bằng không

b) Khi trạm vận hành 1 MBA và chế độ cực tiểu:Các dạng ngắn mạch tính toán N(2), N(l,1), N(l).Ngắn mạch phía 220 kV

Trang 29

Trang 30

Hình 2.16: Sơ đồ thứ tự khôngĐiện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch+ X 1 ∑= X 2 ∑= X 1 Hmin = 0,11

Điện kháng thứ tự không

+ X 0∑= X 0 Hmin // ( X C+X H ) = 0,132+(0,118 +0,2)0,132.(0,118+0,2) = 0,093Xét dạng ngắn mạch 2 pha N2

Trang 31

= 6,234

Dòng thứ tự nghịch

+I 2 N = -I 1 N X 0 ∑

X 0 ∑+X 2 ∑ = -6,234.0,093+0,110,093 = -2,856Dòng thứ tự không

+I 0 N = -I 1 N X 2 ∑

+U 1 N=U 2 N= U 0 N= -(I 0 N).X 0∑ = 3,378.0,093= 0,314Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Trang 32

+ I BI 1= │a2.I1N a I2N + I0HT│= (-12 -j √23 ).6,234+ (-12 +j √23 ).-2,856-2,378) = 8,86

Dòng qua các BI khác bằng không

Xét dạng ngắn mạch 1 pha N(1 )

+ I 1 N= I 2 N= I 0 N= X E

1 ∑+X 2 ∑+X 0 ∑ = 0,11+0,11+ 0,0931 = 3,195+ U 0 N= - I 0 N. X 0∑= -3,195.0,093 = -0,297

Trang 33

Trang 34

Hình 2.19 : Sơ đồ thứ tự khôngĐiện kháng thứ tự thuận và điện áp thứ tự nghịch

+ X 1 ∑= X 2 ∑= X 1 Hmin+ X C+X T= 0,11+ 0,118 + 0 = 0,228Điện áp thứ tự không

+ X 0∑= (X 0 Hmin+ X C) // X H=( 0,132 + 0,118 ) // 0,2 = 0,111Xét dạng ngắn mạch 2 pha N2

Điểm N2:

Trang 35

+I 0 N = -I 1 N. X 2 ∑

+U 1 N= U 2 N = U 0 N= -(I 0 N) X 0∑ = 2,222.0,111 = 0,246Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Trang 36

BI3 không có dòng qua

Xét dạng ngắn mạch 1 pha chạm đất N1

+ I 1 N= I 2 N=I 0 N= X E

1 ∑+X 2 ∑+X 0 ∑ = 0,228+0,228+0,1111 = 1,763+ U 0 N= -I 0 N .X 0∑ = -1,763.0,111= -0,195

Trang 38

Hình 2.21: Sơ đồ thứ tự nghịch vị trí 22 kV

Hình 2.22: Sơ đồ thứ tự không vị trí 22 kV

Trang 39

+ X 1 ∑ = X 2 ∑= X 1 Hmin +X C + X H = 0,11 + 0,118 + 0,2 = 0,428+ X 0∑ = X 0 Hmin +X C + X H = 0,132 + 0,118 + 0,2 = 0,45Xét dạng ngắn mạch 3 pha N3

Trang 41

+ I 1 N= I 2 N= I 0 N= X E

1 ∑+X 2 ∑+X 0 ∑ = 0,428+0,428+0,451 = 0,765+ U 0 N= -I 0 N X 0∑ = -0,765 0,45 = -0,344

Trang 42

Hình 2.23 : Sơ đồ thứ tự thuận

Trang 43

Hình 2.25 : Sơ đồ thứ tự khôngĐiện kháng thứ tự thuận và điện áp thứ tự nghịch:

Điểm N1:

+ I BI 1= I 1∑ = 11,23

Trang 44

+ Không có dòng qua các BI còn lại

+I 0 N = -I 1 N. X 2 ∑

+U 1 N= U 2 N= U 0 N= -(I 0 N).X 0∑= 4,608.0,064= 0,295Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Trang 45

Trang 46

Trang 47

Hình 2.28: Sơ đồ thứ tự khôngĐiện kháng thứ tự thuận và điện áp thứ tự nghịch

+ X 1 ∑= X 2 ∑= X 1 Hmax+ X C+X T

2 = 0,089+0,118+02 = 0,148Điện áp thứ tự không

+ X 0∑= [ (X 0 HT + X C

2 ] = (0,107+0,059) 0,10,107+0,059+0,1 = 0,062Xét dạng ngắn mạch 3 pha N3

+ IN(3 )=I 1∑= X E

1 ∑ = 0,1481 = 6,756 Dòng điện N3 đi qua các BI:

Điểm N2:

+ I BI 1= I BI 2= 6,756

Trang 48

+ Không có dòng qua các BI còn lại

+I 2 N = -I 1 N X 0 ∑

X 0 ∑+X 2 ∑ = -5,216.0,062+ 0,1480,062 = -1,54Dòng thứ tự không

+ I 0 N= -I 1 N X 2 ∑

X 0 ∑+X 2 ∑ = -5,216.0,062+ 0,1480,148 = -3,676Điện áp chỗ ngắn mạch:

+U 1 N= U 2 N= U 0 N= -(I 0 N).X 0∑ = 3,676.0,062= 0,228Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Trang 49

+ I 0 BI 1= I 0 HT = -1,373

+ I BI 1 = │a2.I 1 N a.I 2 N + I 0 HT│= (-12 - j √23 ) 5,216+ (-12 + j √23 ) -1,54 -1,373 =6,674

+ BI3 không có dòng qua

+ I 1 N =I 2 N = I 0 N = X E

1 ∑+X 2 ∑+X 0 ∑ = 0,148+0,148+0,0621 = 2,793+ U 0 N = - I 0 N . X 0∑ = -2,793 0,062= -0,173

Trang 50

+ I 2 BI 1 = I 2 N= 2,793

+ I 0 BI 1 = I 0 HT= 1,042

+ I BI 1= I 1 N + I 2 N +I 0 HT = 2,793 +2,793 + 1,042= 6,628Dòng qua BI2:

+ I 1 BI 2= I 1 N = 2,793

+ I 2 BI 2= I 2 N= 2,793

+ I 0 BI 2= I 0 N = 2,793

+ I BI 2= I 1 N+ I 2 N+ I 0 N = 2,793 + 2,793 + 2,793 = 8,379+ Dòng qua các BI khác bằng không

Trang 52

+ IN(3 )= I 1∑ =X E

1 ∑ = 0,2481 = 4,032Dòng điện N3 đi qua các BI:

+I 0 N = -I 1 N X 2 ∑

+U 1 N = U 2 N=U 0 N= -(I 0 N).X 0∑ = 1,282.0,266 = 0,341Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

2 = -1,282

Trang 53

Dòng điện N1.1 đi qua các BI:

Trang 54

+ I 1 BI 2= I 1 N= 1,312

+ I 2 BI 2=I 2 N= 1,312

+ I 0 BI 2= I 0 N =1,312

d) Khi trạm vận hành 2 máy biến áp và chế độ cực tiểuNgắn mạch phía 220 Kv

Trang 55

Trang 56

Hình 2.34: Sơ đồ thứ tự khôngĐiện kháng thứ tự thuận và điện áp thứ tự nghịch:

Trang 57

= 6,514

Dòng thứ tự nghịch

+I 2 N = -I 1 N X 0 ∑

+I 0 N = -I 1 N X 2 ∑

+U 1 N= U 2 N= U 0 N= -(I 0 N).X 0∑ = 3,937.0,072= 0,283Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Trang 58

Trang 59

Trang 60

Hình 2.37: Sơ đồ thứ tự khôngĐiện kháng thứ tự thuận và điện áp thứ tự nghịch

+ X 1 ∑= X 2 ∑= X 1 Hmin + X C+X T

2 = 0,11 +0,118+02 = 0,169Điện áp thứ tự không

+ X0∑ = [ (X 0 HT + X C

2 ] = (0,132+ 0,059) 0,1

0,132+0,059+0,1 = 0,065Xét dạng ngắn mạch 3 pha N3

Trang 61

+ I 0 N= -I 1 N X 2 ∑

+U 1 N= U 2 N= U 0 N= - (I 0 N).X 0∑ = 3,343.0,065= 0,217Giá trị dòng điện thứ tự không qua hệ thống:

Trang 62

+ BI3 không có dòng qua

+ I 1 N= I 2 N= I 0 N = X E

1 ∑+X 2 ∑+X 0 ∑ = 0,169+0,169+0,0651 = 2,48+ U 0 N= -I 0 N . X 0∑ = -2,48 0,065= -0,161

Trang 63

+ I 1 BI 2= I 1 N = 2,48

+ I 2 BI 2= I 2 N=¿ 2,48

+ I 0 BI 2= I 0 N=¿ 2,48

Trang 64

Hình 2.40: Sơ đồ thứ tự không+ X 1 ∑ = X 1 Hmin+X C+X H

2 = 0,11 +0,118+0,22 = 0,269

Trang 65

+ X 0∑ = X 0 Hmin+X C+X H

2 = 0,132 +0,118+0,22 = 0,291Xét dạng ngắn mạch 3 pha N(3 )

+I 2 N = -I 1 N X 0 ∑

+I 0 N = -I 1 N X 2 ∑

Trang 67

+ I 1 N= I 2 N= I 0 N= X E

1 ∑+X 2 ∑+X 0 ∑ = 0,269+0,269+0,2911 = 1,206+ U 0 N= -I 0 N X 0∑ = -1,206 0,291 = -0,351

Trang 68

2.2.6 Bảng tổng kết các trường hợp ngắn mạch

Sơ đồ 1 ( vận hành 1 máy biến áp ở chế độ cực đại )

Bảng 2.1: Bảng tổng kết dòng ngắn mạch ở sơ đồ 1Các cấp

điện áp

Điểm ngắnmạch

Các dạngngắn mạch

N(1.1 )

N(1 )

11,2310,9410,65

000

N(1.1 )

N(1 )

4,834,7784,748

4,835,5045,769

000

N(1.1 )

N(1 )

2,4572,4382,421

000

2,4572,4382,421

Sơ đồ 2 ( vận hành 1 máy biến áp ở chế độ cực tiểu )

Trang 69

điện áp

N(1.1 )

N(1 )

7,8728,868,64

000

N(1.1 )

N(1 )

3,7984,3364,306

3,7985,0535,289

000

N(1.1 )

N(1 )

2,0232,3182,295

000

2,0232,3182,295

Sơ đồ 3 ( vận hành 2 máy biến áp ở chế độ cực đại )

Bảng 2.3: Bảng tổng kết dòng ngắn mạch ở sơ đồ 3

Trang 70

Các cấp

điện áp

N(1.1 )

N(1 )

11,2310,96710,73

000

N(1.1 )

N(1 )

6,7566,6746,628

6,7568,0398,379

000

N(1.1 )

N(1 )

4,0323,9863,936

000

4,0323,9863,936

Sơ đồ 4 ( vận hành 2 máy biến áp ở chế độ cực tiểu )

điện áp

Trang 71

220 kV N1 N(2 )

N(1.1 )

N(1 )

7,8728,8828,711

000

N(1.1 )

N(1 )

5,1245,8425,803

5,1247,1697,44

000

N(1.1 )

N(1 )

3,2193,673,618

000

3,2193,673,618

2.2.7 Bảng tổng hợp chương 2

Bảng 2.5: Bảng tổng kết dòng ngắn mạch ở 4 trường hợpCác cấp

điện áp

Điểmngắnmạch

Loại sơđồ

Dạngngắnmạch

Trang 72

2,4572,4382,421

000

2,0232,3182,295

000

4,0323,9863,936

000

3,2193,673,618

Trang 73

2.2.8 Mô phỏng bằng phần mềm PSS E33:

Trường hợp 1 ( 1 máy biến áp vận hành ở chế độ cực đại )

Bước 1 : Cài đặt các thông số để tính toán ngắn mạch :

Các thanh cái của trạm biến áp :

Các thông số thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không của hệ thống:

X 1 HT = X 2 HT = 0,089 ; X 0 HT = 0,107

Trang 74

Các thông số máy biến áp ( công suất và tổng trở các phía máy biến áp )

S MBA = 250/250/85 MVA

X C = 0,118 ;

X T = 0 ;

X H = 0,2 ;

Trang 75

Bước 2 : Kết quả tính toán :

Ngắn mạch 3 pha :

Phía 220 kV

Phía 110 kV :

Trang 77

Trường hợp 2 ( 2 máy biến áp vận hành ở chế độ cực đại )

Bước 1 : Cài đặt các thông số để tính toán ngắn mạch :

Các thanh cái của trạm biến áp :

Các thông số thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không của hệ thống:

Trang 79

Bước 2 : Kết quả tính toán :

<-SCMVA-> <-Sym I''k rms >

Trang 80

cố và hư hỏng của các đối tượng cần bảo vệ ”

CHƯƠNG 3 CÁC TRƯỜNG HỢP SỰ CỐ VÀ HƯ HỎNG CỦA CÁC

ĐỐI TƯỢNG CẦN BẢO VỆ

Trang 81

Máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ phân phối và truyền tải năng lượng chứ khôngbiến đổi năng lượng.

Hình 3.1: Hình ảnh máy biến áp trong thực tế

b) Nguyên lí làm việc của máy biến áp ( [2] Tr 125 )

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.Khi đặt điện áp xoay chiều ở 2 đầu cuộn dây sơ cấp, sẽ gây ra sự biến thiên từ thông

ở bên trong 2 cuộn dây Từ thông này đi qua cuộn sơ cấp và thứ cấp, trong cuộn thứcấp sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng và làm biến đổi điện áp ban đầu

Trang 82

Hình 3.2: Nguyên lí làm việc của máy biến áp

c) Cấu tạo của máy biến áp

Máy biến áp có các bộ phận chính gồm : lõi thép ( mạch từ ); dây cuốn và vỏ máy

Lõi thép của máy biến áp thường là các lá thép kỹ thuật điện ( tole silic ) có chứcnăng dẫn từ thông đồng thời làm khung để đặt dây cuốn Đối với các loại biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin, tần số cao thường được cấu tạo bởi các lá thép

permalloy ghép lại

Dây quấn máy biến áp thường bằng đồng hoắc nhôm, tiết diệt tròn hay chữnhật, bên ngoài dây dẫn có bọc cách điện Dây quấn của máy biến áp có nhiệm vụchính dùng để truyền dẫn năng lượng

Vỏ máy biến áp thường được làm bằng nhựa hoặc sắt,thép, tùy vào thiết kế

Trang 83

3.1.2 Các sự cố và chế độ làm việc không bình thường của máy biến áp

 Sự cố bên trong máy biến áp

Sự cố bên trong máy biến áp gồm các sự cố xảy ra bên trong vùng BV củaMBA

Hư hỏng bên trong máy biến áp bao gồm:

 Các vòng dây bị chạm nhau

 Các cuộn dây xảy ra hiện tượng ngắn mạch

 Hỏng bộ phận chuyển đổi đầu phân áp

 Thùng dầu bị thủng hoặc rò dầu

 Sự cố bên ngoài máy biến áp

Những hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường bên ngoài máy biến ápbao gồm :

3.2.1 Giới thiệu chung về đường dây

Phương pháp và chủng loại thiết bị bảo vệ các đường dây tải điện phụ thuộc rấtnhiều yếu tố như : đường dây trên không hay dây cáp, chiều dài đường dây, phươngthức nối đất của hệ thống, công suất truyền tải và tầm quan trọng của đường dây, sốmạch truyền tải và vị trí của đường dây trong cấu hình của hệ thống, cấp điện ápcủa đường dây

a) Cách phân chia các loại đường dây ( [6] Tr 128 )

 Phân theo cấp điện áp

Theo cấp điện áp, người ta phân biệt:

Định dạng
Số trang	135
Dung lượng	3,91 MB