Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV LỜI NÓI ĐẦU Điện năng là nguồn năng lượng vô cùng 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 Những hư hỏng và chế độ không bình thường trong hệ thống điện gây hậu quả tai hại đối với kinh tế và xã hội Chính vì thế nên 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 bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV ” Đồ án gồm 5 chương: Chương 1 : Giới thiệu đối tượng được bảo vệ, các thông số chính Chương 2 : Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle Chương 3 : Lựa chọn phương thức bảo vệ Chương 4 : Giới thiệu tính năng và thông số của các loại rơle sử dụng Chương 5 : Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ Trong thời gian qua, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TH.s Nguyễn Xuân Tùng, em đã hoàn thành bản đồ án này Tuy nhiên, với khả năng và trình độ còn hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo Sinh viên Phạm Minh Truyền Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV Chương 1 GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH 1.1 ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ : Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 110kV có cấp điện áp 115 / 38,5 / 23 kV có hai máy làm việc song song, công suất mỗi máy là 40 MVA và có tổ đấu dây Y0 / / Y0 Trạm biến áp này được cung cấp điện từ hai hệ thống có công suất là: S1Nmax = 2500 MVA S2Nmax = 2000 MVA Các thông số chính: Thông số hệ thống HTĐ1: S1Nmax= 2500 MVA SNmin = 2100 MVA Xomin = 0,8 X1max Xomax = 0,7 X1max MVA SNmin = 1600 MVA HTĐ2: SNmax = 2000 MVA X0min = 0,9 X1max Xomax = 0,75 X1max Thông số máy biến áp T1; T2 Sdđ = 40 MVA, tổ đấu dây Yo- 11- Yo, cấp điện áp UC/UT/UH = 115/38,5/23 kV U (C - T = 10,5 , C - H = 17 , T - H = 6 ) Giới hạn điều chỉnh Uđc = 9x1,78 % Thông số của đường dây: D1: L = 70 Km; AC – 240 Z = 0,12 + j 0,386 [/km] Z = 2,5 Z [/km] D2: L2 = 55 Km; AC – 185 Z = 0,156 + j 0,394 [/km] Z =2Z [/km] Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41 2 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV 1.2 CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP: 1.2.1 Chọn máy cắt điện: - Loại máy cắt - Điện áp: UđmMC Umg - Dòng điện: IđmMC Ilvcb - Ổn định nhiệt: I ôđn BN - Ổn định lực điện động: ilđđ ixk - Điều kiện cắt: ICMC I” * Phía 110 kV: - Ilvcb= Kqtsc.IđmB = 1,4.IđmB = 1,4 =1,4 = 0,281 kA = 281 A - ixk = 1,8.I’’ I’’-dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn nhất khi ngắn mạch tại N’1 ( trường hợp Smax,ngắn mạch bảng 2.9 trang 22) I’’ = 4,45 kA ixk = 1,8.I’’ = 1,8.4,45 = 11,33 kA Với máy cắt có Iđm 1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy cắt điện: BBY- 110 - 40/2000 Thông số: Uđm = 110 kV Iđm = 2000 A Icđm = 40 kA Ildd = 40 kA * Phía 35 kV: - Ilvcb= Kqtsc.IđmB = 1,4.IđmB = 1,4 = 1,4 - ixk = 1,8.I’’ I’’-dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phàn lớn nhất khi ngắn mạch tại N3 Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV ( trường hợp Smax, ngắn mạch bảng 2.9 trang 22) I’’ = 3,95 kA ixk = 1,8.I’’ = 1,8.3,95 = 10,05 kA Với máy cắt có Iđm 1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy cắt điện: BBY-35-40/3200 Thông số: Uđm = 35 kV Iđm = 3200 A Icđm = 40 kA Ildd = 40 kA * Phía 22 kV: - Ilvcb= Kqtsc.IđmB = 1,4.IđmB = 1,4 = 1,4 - ixk = 1,8.I’’ I’’-dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phàn lớn nhất khi ngắn mạch tại N2 ( trường hợp Smax, ngắn mạch ,bảng 2.9, trang 22) I’’ = 4,64 kA ixk = 1,8.I’’ = 1,8.4,46 = 11,81 kA Với máy cắt có Iđm 1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy cắt điện: BM-22-40/1200Y3 Thông số: Uđm = 22 kV Iđm = 1200 A Icđm = 40 kA Ildd = 25 kA 1.2.2 Chọn máy biến dòng điện: - Điện áp: UđmBI Umg - Dòng điện: IđmBI Ilvcb - Phụ tải: ZđmBI Z2 - Ổn định nhiệt: (Iđm1BI.knđm) tnhđm BN Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41 4 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV - Ổn định lực điện động: kđ Iđm1BI ixk - Cấp chính xác: 5P Bảng 1.1 Kiểu BI TH-110M TH-35M TH-22M Uđm,kV 110 35 22 5 5 5 Cấp chính xác 60/1 65/1 12/4 Bội số ổn 300/1 1000/1 1500/1 định nhiệt,tnh Tỷ số biến 1.2.3 Chọn máy biến điện áp: - Điện áp: UđmBU Umg - Cấp chính xác phù hợp với yêu cầu của dụng cụ đo - Công suất định mức: S2đmBU S2 Bảng 1.2 HK - 110 – 3HOM – 35 3HOЛ – 06 – Kiểu BU 58 24Y3 Uđm, kV Umax, kV 110 35 24 Tỷ số biến 110 35 24 Tổ đấu dây CS định 11000/ :10 35000/ :10 24000/ :10 mức, MVA 0/ :100 0/ :100 0/ :100 Y0/Y0/ Y0/Y0/ Y0/Y0/ 600 300 300 Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV Chương 2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 2.1 MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN 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 lắp đặt và chỉnh định các thông số của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhạy của chúng Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình của hệ thống, vị trí điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch Dòng ngắn mạch cực đại qua vị trí đặt bảo vệ được xác định cho trường hợp hệ thống điện có công suất ngắn mạch cực đại và trạm có 1 máy biến áp làm việc Trường hợp này, ta dùng để kiểm tra độ an toàn của bảo vệ so lệch và tính toán các thông số cài đặt cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh dự phòng - Tính ngắn mạch tại ba điểm N1, N2, N3 - Tính các dạng ngắn mạch N(3), N(1,1), N(1) Dòng ngắn mạch cực tiểu qua vị trí đặt bảo vệ được xác định cho trường hợp hệ thống điện có công suất ngắn mạch cực tiểu và trạm có 2 máy biến áp làm việc song song Trường hợp này, ta dùng để kiểm tra độ nhậy của bảo vệ - Tính ngắn mạch tại ba điểm N1, N2, N3 - Tính các dạng ngắn mạch N(2), N(1,1), N(1) Một số giả thiết khi tính toán ngắn mạch: + Coi tần số không đổi khi ngắn mạch + Bỏ qua hiện tượng bão hoà của mạch từ trong lõi thép của các phần tử + Bỏ qua điện trở của các phần tử + Bỏ qua ảnh hưởng của các phụ tải đối với dòng ngắn mạch Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41 6 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV Việc tính toán ngắn mạch được thực hiện trong hệ đơn vị tương đối 2.2 TÍNH TOÁN ĐIỆN KHÁNG CỦA HỆ THỐNG: 2.2.1 Sơ đồ các điểm ngắn mạch và sơ đồ thay thế 110 N1 kV BI BI 1 1N1’ 35 BI BI kV BI N2’ 4 4 2 BI BI N2 BI 5 5 2 N3’ BI BI N3 3 3 22 kV Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý và các điểm ngắn mạch 115 x cb x hb x kV x x tb e ht1 d1 ht1 b e hT2 b x ht2 x d2 xh xc xtb 23 kV 38,5 kV Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41 7 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV Hình 2.2 Sơ đồ thay thế 2.2.2 Chọn các đại lượng cơ bản Chọn Scb =100 MVA Ucb= Utb các cấp (115, 38,5, 23 kV) Cấp điện áp 110 kV có Utb1= 115 kV kA Cấp điện áp 35 kV có Utb3= 38,5 kV kA Cấp điện áp 22 kV có Utb2= 23 kV kA 2.2.3 Điện kháng của hệ thống HTĐ 1: X1maxH1 = X2maxH1 = = = 0,04 X0maxH1 = 0,7 X1maxH1 = 0,7 x 0,04 = 0,028 Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41 8 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV X1minH1= X2minH1 = = X0minH1= 0,8.X1minH1 = 0,8 x 0,04 = 0,03 HTĐ 2: X1maxH2 = X2maxH2 = = X0maxH2 = 0,75 X1maxH2 = 0,75 x 0,05 = 0,04 X1minH2= X2minH2 = = X0minH2= 0,9 X1minH2= 0,9 x 0,05 = 0,045 2.2.4.Điện kháng của máy biến áp UNC-T% = 10,5% ; UNC-H % = 17% ; UNT-H % = 6% Thấy < 0 nên coi bằng 0 Điện kháng các cuộn dây XT = 0 2.2.5 Điện kháng của đường dây : Đường dây D1: L1=70 km ; AC-240 Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV Đường dây D2: L1=55 km ; AC-185 2.3 TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Chế độ Smax Trường hợp 1 máy biến áp làm việc 2.3.1 Ngắn mạch phía 110 kV: * Điểm ngắn mạch N1: x 1h x 1d 10,04 0,2 1 x1 0,11 EHT1 n1 n1 eht Đ Bi1 Bi1 ối x 1h x 1d 10 etHưt2 2 2 ợ n 0,16 0,05 g đ Hình 2.3 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch ư x 0h x 0d ợ 0,0 0,511 1 xcb xtb c 3 n1 b 0,27 0 ả o Bi1 v x 0h x 0d Phệạm Minh Truyề2n Lớp N1 – HTĐ - K41 0,04 2 0,32 ... Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 11 0kV Chương GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ CÁC THƠNG SỐ CHÍNH 1.1 ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ : Đối tượng bảo vệ trạm biến áp 11 0kV có cấp điện áp. .. nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 11 0kV 1.2 CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP: 1.2.1 Chọn máy cắt điện: - Loại máy cắt - Điện áp: UđmMC Umg... Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 11 0kV Đường dây D2: L1=55 km ; AC-185 2.3 TÍNH DỊNG ĐIỆN NGẮN MẠCH Chế độ Smax Trường hợp máy biến áp làm việc 2.3.1 Ngắn mạch phía 110 kV:
