Đồ án Hệ thống điện Sỹ danh hưng

Tính toán các thông số của bảo vệ và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ -Phần 2: Bảo vệ máy biến áp tự dùng TD61 nhà máy thủy điện Hòa Bình III... Việc hiểu biết về những hư hỏng và hiện

Trang 1

Sỹ Danh Hưng- D5H3 Page 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

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

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Sỹ Danh Hưng

Trang 2

Cấp điện áp 220/110/35 kV ; Tổ đấu dây YN_Auto_d11

II Yêu cầu

- Phần 1

1 Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số chính

2 Tính toán ngắn mạch phục vụ chỉnh định rơle

3 Lựa chọn thiết bị biến dòng, biến áp, máy cắt điện

4 Lựa chọn phương thức bảo vệ phù hợp

5 Chọn thiết bị bảo vệ

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

-Phần 2: Bảo vệ máy biến áp tự dùng TD61 nhà máy thủy điện Hòa Bình

III Các bản vẽ Ao

- Sơ đồ nối dây và các thông số

- Kết quả tính toán ngắn mạch chính

- Phương thức bảo vệ

- Tính năng và thông số của rơle

- Kết quả tính toán thông số bảo vệ

- Kết quả kiểm tra sự làm việc của bảo vệ

- Sơ đồ bảo vệ máy biến áp tự dùng TD61 nhà máy thủy điện Hòa Bình

Ngày giao nhiệm vụ : ngày 15 tháng 10 năm 2014

Ngày hoàn thành nhiệm vụ : ngày 31 tháng 12 năm 2014

Hà Nội ,ngày 15 tháng 10 năm 2014

Người hướng dẫn

Th.s Nguyễn Văn Đạt

Trang 3

Mục lục

Trang

Lời mở đầu……… 4

Phần I:……… 5

Chương I: Giới thiệu chung về trạm bảo vệ……… 5

Chương II: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ……… …… 7

2.1 Tính thông số các phần tử phục vụ tính toán ngắn mạch……… 9

2.2 Tính toán ngắn mạch để tìm dòng điện lớn nhất………12

2.2.1 Trường hợp một máy biến áp làm việc độc lập……… 12

2.2.2 Trường hợp hai máy biến áp làm việc song song………36

2.3 Tính toán ngắn mạch để tìm dòng điện nhỏ nhất……… 41

2.3.1 Trường hợp hai máy biến áp làm việc song song……… 41

2.3.2 Trường hợp một máy biến áp làm việc độc lập……… 71

Chương III: Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện……… 74

3.1 Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện……… 74

3.1.1 Chọn và kiểm tra máy cắt điện phía 220 kV………75

3.1.2 Chọn và kiểm tra máy cắt điện phía 110 kV………76

3.1.3 Chọn và kiểm tra máy cắt điện phía 35 kV……… 77

3.2 Chọn máy biến dòng điện……….78

3.2.1 Chọn và kiểm tra máy biến dòng phía 220 kV………79

3.2.2 Chọn và kiểm tra máy biến dòng phía 110 kV………80

3.2.3 Chọn và kiểm tra máy biến dòng phía 35 kV……… 80

3.3 Chọn máy biến điện áp………81

Chương IV: Lựa chọn phương thức bảo vệ………82

4.1 Các loại hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của MBA…82

Trang 4

4.2 Các loại bảo vệ cần đặt……….83

4.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện(BVSL)……… …83

4.2.2 Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không……… 85

4.2.3 Bảo vệ quá dòng điện có thời gian……… 86

4.2.4 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh……… 87

4.2.5 Bảo vệ chống quá tải……….….88

4.2.6 Bảo vệ máy biến áp bằng rơ le khí (BUCHHOLZ)……….… 89

4.3 Sơ đồ phương thức bảo vệ……… 90

Chương V: Tính năng và thông số các loại rơ le sử dụng……… 91

5.1 Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613……….….….91

5.2 Rơ le số 7SJ612……….… 99

Chương VI: Tính toán các thông số và kiểm tra sự làm việc của các bảo vệ 106

6.1 Bảng số liệu phục vụ tính toán……… ….106

6.2 Tính thông số và cài đặt cho rơ le so lệch 7UT613……… 106

6.3 Tính toán thông số và cài đặt cho rơ le 7SJ612……… 110

6.4 Kiểm tra sự làm việc của các bảo vệ……….…… 114

Phần 2: Bảo vệ MBA tự dùng TD91 nhà máy thủy điện Hòa Bình………… 122

Lời cảm ơn……… 134

Trang 5

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng rất quan trọng đối với cuộc sống con người Nó 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 Hệ thống điện là một mạng lưới phức tạp gồm rất nhiều phần tử cùng vận hành nên hiện tượng sự cố xảy ra rất khó có thể biết trước Vì vậy, để đảm bảo cho lưới điện vận hành an toàn, ổn định thì không thể thiếu các thiết bị bảo vệ, tự động hoá Hệ thống bảo vệ rơle có nhiệm vụ ngăn ngừa sự cố hạn chế tối đa các thiệt hại do sự cố gây nên và duy trì khả năng làm việc liên tục của hệ thống Việc hiểu biết 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 nhằm phát hiện đúng và nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, cảnh báo và xử lý khắc phục chế độ không bình thường là mảng kiến thức quan trọng của kỹ sư ngành hệ thống điện

Vì lý do đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp :“Thiết kế và tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220 kV ” Đồ án gồm 6 chương:

- Chương I : Giới thiệu chung về trạm bảo vệ

- Chương II : Tính toán ngắn mạch để chỉnh định rơ le

- Chương III : Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện

- Chương IV : Lựa chọn phương thức bảo vệ

- Chương V : Tính năng và thông số các loại rơ le sử dụng

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

Trong thời gian qua, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS.Nguyễn Văn Đạt,và

các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Tuy nhiên, với khả năng và trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên: Sỹ Danh Hưng

Trang 6

Phần I:

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BẢO VỆ

1.1 GIỚI THIỆU TRẠM BẢO VỆ

Đối tượng bảo vệ là 1 trạm lớn và quan trọng trong HTĐ Nó được cung cấp điện

từ hai phía thông qua hai hệ thống điện (HTĐ1 và HTĐ2) , cấp điện áp tương ứng là 220

kV và 110 kV rồi hạ xuống 35 kV cung cấp điện cho phụ tải

.Trạm gồm có hai máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 được mắc song song với nhau Hai máy biến áp này được cung cấp từ hai nguồn HTĐ1 và HTĐ2 HTĐ1 cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây kép D HTĐ2 cung cấp đến thanh góp 110kV Phía hạ áp của trạm có điện áp 35kV đưa đến các phụ tải

Trang 7

Trang 8

CHƯƠNG II: TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ

II.1 Mục đích của tính toán ngắn mạch

Khi thiết kế bảo vệ rơle cho bất kỳ một phần tử hoặc một hệ thống điện nào, ta cần phải xem xét đến những sự cố nặng nề nhất, có ảnh hưởng lớn tới phần tử hoặc hệ thống

đó Nguyên nhân gây hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong hệ thống rất đa dạng, trong đó, loại sự cố nguy hiểm nhất là ngắn mạch

Việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định được dòng điện ngắn mạch lớn nhất (INmax) và dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất (IN min ) đi qua các bảo vệ để lựa chọn thiết bị bảo vệ rơ le, chỉnh định, cài đặt các thông số và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ

II.2 Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch

II.2.1 Nguyên nhân của 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: Bị già cỗi khi làm việc lâu ngày, chịu tác động cơ khí gây vỡ nát, bị tác động của nhiệt độ gây phá hoại môi chất, xuất hiện điện trường mạnh làm phóng điện chọc thủng vỏ bọc….Những nguyên nhân tác động cơ khí có thể do con người (như đào đất, thả diều…), do loài vật(rắn bò, chim đậu…), hoặc gió bão làm cây gãy, đổ cột, dây dẫn chập nhau… Sét đánh gây phóng điện cũng là một nguyên nhân đáng kể gây ra hiện tượng ngắn mạch (tạo ra hồ quang dẫn điện giữa các dây dẫn) Ngắn mạch có thể do thao tác nhầm, ví dụ như đóng điện sau sửa chữa mà quên tháo dây nối đất

II.2.2 Hậu quả của ngắn mạch

Ngắn mạch là một loại sự cố nguy hiểm, vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng lên rất lớn, chạy trong các phần tử của HTĐ Tác dụng của dòng điện ngắn mạch có thể gây ra là:

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

- Sinh ra lực cơ khí rất lớn giữa các phần của thiết bị điện, làm biến dạng hoặc gây

vỡ các bộ phận như sứ đỡ, thanh dẫn…

- Gây sụt áp lưới điện khiến động cơ ngừng quay, ảnh hưởng đến năng suất của máy móc thiết bị

Trang 9

- Gây ra mất ổn định hệ thống do các máy phát mất cân bằng công suất, quay theo những vận tốc khác nhau dẫn đến mất đồng bộ

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

- Nhiều phần của mạng điện bị cắt ra để loại trừ điểm ngắn mạch, làm gián đoạn cung cấp điện

II.3 Các giả thiết và phương pháp tính ngắn mạch

II.3.1 Những giả thiết cơ bản để tính toán ngắn mạch

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

- Các máy phát điện không có dao động công suất

- Xét phụ tải gần đúng

-Mạch từ không bão hòa

- Bỏ qua điện trở

- Bỏ qua điện dung

- Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp

- Hệ thống điện ba pha là đối xứng

II.3.2 Trình tự tính toán ngắn mạch

Tiến hành tính toán ngắn mạch theo trình tự sau:

- Xác định sơ đồ thay thế( còn gọi là sơ đồ đẳng trị hay sơ đồ một sợi)

- Xác định loại ngắn mạch

- Xác định vị trí của điểm ngắn mạch

- Xác định thời điểm cần xét của quá trình ngắn mạch

Khi tính toán ngắn mạch có thể dùng hệ đơn vị tương đối có tên hoặc hệ đơn vị tương đối cơ bản

Trang 10

0 2

) X (X

.X X 1 3

∑

∑ +

N ), ngắn mạch 1 pha chạm đất ( ( ) 1

N ), ngắn mạch 2 pha chạm đất ( ( ) 1,1

N ), các máy biến áp vận hành độc lập

Dòng ngắn mạch cực tiểu khi: Công suất ngắn mạch của hệ thống nhỏ nhất (điện kháng hệ thống lớn nhất) Ở chế độ này ta xét các dạng ngắn mạch: ngắn mạch 2 pha ( ( ) 2

N ), ngắn mạch 1 pha chạm đất ( ( ) 1

N ), ngắn mạch 2 pha chạm đất ( ( ) 1,1

N ), các máy biến áp vận hành độc lập

Các điểm ngắn mạch tính toán:

Ngắn mạch phía 220kV với các điểm ngắn mạch N1 , N1’ ;

Ngắn mạch phía 110kV với các điểm ngắn mạch N2 , N2’ ;

Ngắn mạch phía 35kV với các điểm ngắn mạch N3 , N3

Trang 11

Do thông số của hai MBA là giống nhau, nên chỉ cần xác định dòng điện chạy qua các máy biến dòng BI1, BI2, BI3 của MBA Dòng ngắn mạch qua các BI của MBA 2 có giá trị tương tự

II.4 Các đại lượng cơ bản trong tính toán ngắn mạch

Đối với tính toán bảo vệ rơ le,chọn các đại lượng cơ bản sau:

Trang 12

Trang 13

Máy biến áp tự ngẫu :

Điện áp ngắn mạch phần trăm của cuộc dây MBA tự ngẫu được tính theo công thức sau :

S

II.4.2 Kiểm tra điều kiện hai máy biến áp làm việc song song

Các máy biến áp làm việc song song phải thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp lúc không tải phải bằng nhau + Tỷ số biến của 2 máy biến áp phải bằng nhau

+ Hai máy biến áp cùng tổ đấu dây

Trang 14

+ Hai máy biến áp phải có cùng điện áp ngắn mạch U N% hoặc độ chênh lệch điện

áp không quá 10% Điều này có ảnh hưởng đến việc phân bố công suất trên các máy biến

áp khi mang tải trong chế độ vận hành bình thường

Từ các điều kiện trên ta dễ dàng nhận thấy 2 máy biến áp MBA1 và MBA2 hoàn toàn đủ các điều kiện để vận hành làm việc song song

II.5 Tính toán dòng điện ngắn mạch

II.5.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ĐỂ TÌM DÒNG ĐIỆN LỚN NHẤT QUA BẢO VỆ

Điều kiện: 2 nguồn HTD làm việc với SMax

Trang 15

Sơ đồ TTT

E1

E 0,05

35kV

110kV

Trang 16

X1

Trang 17

T.T.Nghịch

Trang 18

1 15,152 0,066

H

E I

X

2 1 1

1

3,185 0,314

H

E I

X

0,066X

X ∑ X∆

Trang 19

N H

-1,118

I 0C

U 1N -7,112

N H

U I

X

Trang 20

N H

U I

Trang 21

= 1,05 kA

Trang 22

N

E I

Trang 23

N H

E2

0,083

X1HT2

110kV2BI

N H

U I

Trang 24

N H

U I

Trang 25

Trang 26

X2Σ = X1Σ= 0,059

Trang 27

220kV

0,104

X 0HT2 110kV

Trang 28

1

2 2

1 3,268 0,306

H

E I

X

2 1

2

1 13,514 0,074

H

E I

Trang 29

N H

220kV

0,074

X 2HT2 110kV

2BI

2,144

I 1C 2,144

N H

U I

Trang 30

0,306

X 2

0,24

X C 1BI

220kV

0,074

X 2HT2 110kV

2BI

-1,124

I 2C -1,124

N H

U I

0,344

0,905 0,38

N H

H

U I

220kV

-0,964

I 0C -0,964

2

I 2BI

Trang 31

Trang 32

N H

Trang 33

N H

U I

Trang 34

N H

U I

( 0,359)

0,945 0,38

N H

H

U I

Trang 35

Trang 36

N

E I

Trang 37

NM

Dòng qua các BI

1BI

2BI

3BI

4BI(kA)

Trang 38

II.5.1.2 Trường hợp hai máy biến áp làm việc song song

Trang 39

N 1

N 3

3BI

N' 3

Trang 40

Thay thế bởi các điện kháng tương đương :

Trang 41

N' 2

2BI 0

0,09

0HT1

X

0,027 4 X

0,104

X 0HT2

N 2

N 1 N' 1

Trang 42

Tính toán tương tự như trường hợp đầu rồi lấy dòng ngắn mạch tìm được chia đôi

ta cũng lập được bảng 2-2 như sau :

1BI 2BI 3BI 4BI(kA)

Trang 43

II.5.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ĐỂ TÌM DÒNG ĐIỆN NHỎ NHẤT QUA BẢO VỆ

Điều kiện: 2 nguồn HTD làm việc với SMin

Đường dây D : đường dây đơn

Trang 44

Trang 45

N 1

N 3

3BI

N' 3

Trang 46

1

Trang 47

N

E I

N H

1,232

I1C 5

N H

U I

X

I2H2 = I2N – I2H1 = -7,463-(-5) = -2.463

Trang 48

Trang 49

N

E I

N H

Trang 50

N H

U I

Trang 51

110kV 220kV

0,24

0,1 3 X

-1,065

I 2C -3,02

2H1 I

-1,065 2H2

0,083

I

N11BI

N H

U I

N H

2,373

1,187

H TI

Trang 52

110kV 220kV

Trang 53

I4BI = 3 (.I0T. I110cb - I0 C I220cb)

= 3.[( 1,187) 125

3.110 -2,079

125 3.110]

N

E I

X ∑ X∆

Trang 54

N H

0,883

I 1C 3,610

1H1 I

2BI

U1N5,376

N H

U I

X

I2H2 = I2N – I2H1 = 5,376 – 3,61 = 1,766

Trang 55

0,24

X C 0,1

3 X

0,883

I 2C 4,258

2H1

I

1,766 2H2

2BI

U2N5,376

N H

U I

N H

1,526

0,763

H CI

Trang 56

110kV 220kV

0,24

0,117

7 X

1,350

I 0C 3,752

0H1

I

-1,106 0H2 0,104

Trang 57

X0,083

X10,1

Trang 58

N

E I

N H

Trang 59

N H

U I

Trang 60

110kV 2BI

220kV

X C 0,1

3 X

-3,789

I 2C -7,578

2H1

2 N' 2

-2,626 2H2

0,083

X 2HT2

I

U2N-10,204

Trang 61

N

E I

Trang 62

N H

H

U I

Trang 63

110kV 2BI

N H

H

U I

N H

U I

220kV

X1 0,177

5 X

-1,108

I 01 -1,108

I

U0N-6,919

I 0N

0,19

X 2 -1,728

I 02

Định dạng
Số trang	134
Dung lượng	1,11 MB