Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, điện trở thành dạng lượng thiết yếu nhất, phổ biến đời sống xã hội hoạt động lao động sản xuất người, công nghiệp điện ngành công nghiệp bản, mũi nhọn kình tế quốc gia Cùng với phát triển công nghiệp hóa đại hóa đất nước, điện sử dụng hầu hết lĩnh vực kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ… nhu cầu điện tăng trưởng không ngừng Điều đòi hỏi độ an toàn tin cậy cung cấp điện cao Vì vậy, việc tìm hiểu hư hỏng tượng không bình thường xảy hệ thống điện với phương pháp thiết bị bảo vệ cần thiết để phát đúng, nhanh chóng cách ly phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống mảng kiến thức quan trọng kỹ sư điện nói chung kỹ sư hệ thống điện nói riêng Để tìm hiểu sâu vấn đề đó, em chọn đồ án tốt nghiệp với nội dung “Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp ” Đồ án bao gồm chương: - Chương 1: Mô tả đối tượng bảo vệ thông số - Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle - Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ rơle sử dụng - Chương 4: Giới thiệu tính thông số loại rơle sử dụng - Chương 5: Tính toán thông số kiểm tra làm việc bảo vệ Đồ án tốt nghiệp nhằm áp dụng kiến thức học để thiết kế bảo vệ cho trạm biến áp, đồng thời tìm hiểu số rơle sử dụng thực tế Do khả kiến thức hạn chế nên đồ án chắn không tránh khỏi sai sót Em mong đóng góp ý kiến, bảo thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, TS Vũ Thị Thu Nga tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án Sinh viên thực : Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Nguyễn Tất Linh Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga CHƯƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH 1.1 Mô tả đối tượng bảo vệ : Đối tượng bảo vệ trạm biến áp 121/38,5/24 kV có máy biến áp (MBA) B1 B2 mắc song song với Hai MBA cấp từ nguồn hệ thống điện (HTĐ) qua đường dây kép D Phía trung áp 110 kV hạ áp 35kV cấp điện cho phụ tải Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga CHƯƠNG TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠ LE Ngắn mạch tượng pha chạm chập nhau, pha chạm đất (hay chạm dây trung tính) Trong thiết kế bảo vệ rơ le, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định trị số dòng điện ngắn mạch lớn qua đối tượng bảo vệ để cài đặt chỉnh định thông số bảo vệ, trị số ngắn mạch nhỏ để kiểm tra độ nhạy chúng Dòng điện ngắn phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình hệ thống, vị trí điểm ngắn mạch dạng ngắn mạch Trong chế độ cực đại xét dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch pha, ngắn mạch hai pha chạm đất Trong chế độ cực tiểu xét ngắn mạch hai pha, ngắn mạch hai pha chạm đất ngắn mạch pha 2.1 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN + Các máy phát điện đồng dao động công suất: nghĩa góc lệch pha sức từ động máy phát điện giữ nguyên không đổi trình ngắn mạch Nếu góc lệch pha sức điện đông máy phát điện tăng lên dòng nhánh cố giảm xuống, sử dụng giả thiết làm cho việc tính toán đơn giản trị số dòng điện chỗ ngắn mạch lớn Giả thiết không gây sai số lớn, tính toán giai đoạn đầu trình độ (0,1 ÷ 0,2 s) + Bỏ qua phụ tải + Mạch từ không bão hòa, nghĩa mạch có quan hệ tuyến tính: giả thiết làm cho phương pháp phân tích tính toán ngắn mạch đơn giản nhiều, mạch điện trở thành tuyến tính dùng nguyên lý xếp chồng để phân tích trình + Bỏ qua điện trở tác dụng: nghĩa sơ đồ tính toán có tính chất kháng Giả thiết dùng ngắn mạch xảy phận điện áp cao, ngoại trừ bắt buộc phải xét đến điện trở hồ quang điện chỗ ngắn mạch tính toán ngắn mạch đường dây cáp dài hay đường dây không tiết diện bé Ngoài lúc số thời gian tắt dần dòng điện không chu kỳ phải tính đến điện trở tác dụng + Bỏ qua thành phần điện dung dây dẫn- đất: giả thiết không gây sai số lớn, ngoại trừ trường hợp tính toán đường dây cao áp tải điện cực xa xét đến dung dẫn đường dây + Bỏ qua dòng điện từ hóa máy biến áp + Hệ thống điện ba pha lúc bình thường đối xứng: đối xứng xảy phần tử riêng biệt bị hư hỏng Việc tính toán ngắn mạch thực hệ đơn vị tương đối Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga 2.2 CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÁC PHẦN TỬ Chọn Scb = SdđB = 31,5 MVA Ucb = Utb (121/38,5/24) kV Cấp điện áp 110kv có Utb1 = 121 kV Scb 31,5   0,1503 (kA) 3.U tb1 3.121 Icb1 = Cấp điện áp 35kV có Utb2 = 38,5 kV Icb2 = Scb 3.U tb  31,5  0, 4723 (kA) 3.38, Cấp điện áp 22kV có Utb3 = 24 kV Icb3 = Scb 3.U tb  31,5  0, 7577 (kA) 3.24 Thông số phần tử :  Hệ thống điện : Chế độ max : SN1max = 2250 (MVA) X1H1max = X2H1max = Scb S N 1max  31,5  0, 014 2250 X0H1max = 1,2.X1H1max = 1,2.0,014 = 0,0168 Chế độ : SN1min = 0,7.SN1max = 0,7.2250 = 1687,5 (MVA) X1H1min = X2H1min = Scb S N 1min  31,5  0, 01867 1687, X0H1min = 1,2.X1H1min = 1,2.0,01867 = 0,0224  Hệ thống điện : Chế độ max : SN2max = 1700 (MVA) Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga X1H2max = X2H2max = Scb S N max  31,  0, 0185 1700 X0H2max = 1,35.X1H2max = 1,35.0,0185 = 0,0249 Chế độ : SN2min = 0,75.SN2max = 0,75.1700 = 1275 X1H2min = X2H2min = Scb S N  31,5  0, 0247 1275 X0H2min = 1,35.X1H2min = 1,35.0,0247 = 0,0333  Đường dây D1 : X1D1 = X2D1 = XL1.L1 S cb 31,  0, 409.40  0, 0351 U cb1 1212 X0D1 = 2.X1D1 = 2.0,0351 = 0,0702  Đường dây D2 : X1D2 = X2D2 = XL2.L2 Scb 31,  0, 401.55  0, 0474 U cb1 1212 X0D2 = 2.X1D2 = 2.0,0474 = 0,0948  Máy biến áp : Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây 1 U NC %  (U CN T %  U NC  H %  UTN H %)  (10,  17  6)  10, 75 2 1 U NT %  (U NC T %  U NT  H %  U NC  H %)  (10,5   17)  2 1 U NH %  (U CN  H %  U NT  H %  U NC T %)  (17   10,5)  6, 25 2 Điện kháng cuộn dây máy biến áp XC = U NC % Scb 10, 75 31,5   0,1075 100 S dm 100 31,5 XT = U NT % Scb 31,5  0 100 Sdm 100 31,5 XH = U NH % Scb 6, 25 31,5   0, 0625 100 S dm 100 31,5 Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga 2.3 SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH : 1) Sơ đồ thay thứ tự thuận ( thứ tự nghịch E = ) : 2) Sơ đồ thay thứ tự không 2.4 CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH :   Sơ đồ 1: SNmax máy biến áp làm việc Sơ đồ 2: SNmax máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch cần tính toán N(3) , N(1,1), N(1)   Sơ đồ 3: SNmin máy biến áp làm việc Sơ đồ 4: SNmin máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch cần tính toán N(2) , N(1,1), N(1) Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga 2.4.1 Sơ đồ : SNmax máy biến áp làm việc : Dạng ngắn mạch cần tính toán N(3) , N(1,1), N(1) 1) Ngắn mạch phía 110kV ( điểm ngắn mạch N1, N1’ ) Sơ đồ thay thứ tự thuận ( thứ tự nghịch E = ) X1∑ = X2∑ =  ( X1H 1max  X1D1 ).( X1H 2max  X1D ) X1H 1max  X1D1  X1H 2max  X1D (0,014  0,0351).(0,0185  0,0474) = 0,0281 0,014  0,0351  0,0185  0,0474 Sơ đồ thay thứ tự không : X 0H  ( X H 1max  X 0D1 ).( X H 2max  X D ) X H 1max  X D1  X H 2max  X D Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga = (0,0168  0,0702).(0,0249  0,0948) = 0,0503 0,0168  0,0702  0,0249  0,0948 X0B  XC  XT  0,1075 0  0,1075 X 0  X H X 0B 0,0503.0,1075   0, 0342 X H  X B 0, 0503  0,1075 a) Ngắn mạch pha ( N(3) ) I1∑ = IN = E = = 35,5871 X1 0,0281 Đổi sang đơn vị có tên : IN3 = IN.Icb1 = 35,5871.0,1503 = 5,3487 (kA) Điểm N1 : dòng ngắm mạch qua BI Điểm N1’ có dòng ngắn mạch qua BI1 : IBI1 = IN3 = 5,3487 (kA) b) Ngắn mạch pha chạm đất ( N(1,1) ) Điện kháng phụ : X   0,0281.0,0342 X  X 0  0,0154  X   X  0,0284  0,0342 Các thành phần đối xứng dòng điện điểm ngắn mạch I1  E  22,9885  0,0281  0,0154 X1  X  I    I1  0,0342 X 0  12,6251  22,9985 0,0342  0,0281 X 0  X 2 I    I1  0,0281 X 2  10,3733  22,9985 0,0281  0,0342 X 0  X 2 Phân bố dòng thứ tự không (TTK) : I0H  I0 0,1075 X0B  7,0667  10,3733 X 0H  X 0B 0,0503  0,1075 I0B  I0  I0H  -10,3733 – (-7.0667) = -3,3066 Dòng điện chạy qua BI : Điểm ngắn mạch N1 : Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga IBI1 = I0B = -3,3066.0,1503 = -0,4969 (kA) IBI4 = 3.I0B = 3.-3,3066.0,1503 = -1,4909 (kA) Dòng qua BI khác Điểm ngắn mạch N1’ : IBI1  a2.I1BI1  a.I2BI1  I0BI1   3 3 =    j  I1     j  I2  I0H       3 3 =    j  22,9885     j  (12,6251)  (7,0667)     = -12,2484 – j.30,8422 I BI  ( 12, 2484)  ( 30,8422)  33,1853 IBI4 = 3.I0B = 3.-3,3066 = -9,9198 Đổi sang hệ đơn vị có tên : IBI1 = 33.1853.0,1503 = 4,9877 (kA) IBI4 = -1,4909 (kA) Dòng qua BI khác c) Ngắn mạch pha chạm đất ( N(1) ) Điện kháng phụ : X  X2  X0  0,0342  0,0281 0,0623 Các thành phần đối xứng dòng điện điểm ngắn mạch : I1  I   I   E   11,0619 X1  X  0,0623  0,0281 Phân bố dòng TTK : I H  I0  X0B 0,1075  11,0619  7,5358 X0H  X 0B 0,0503  0,1075 I0B  I 0  I0 H  11,0619  7,5358  3,5216 Dòng điện pha chạy qua BI : Điểm ngắn mạch N1 : Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga IB1 = I0B = 3,5216 IBI4 = 3.I0B = 3.3,5216 = 10,5648 Đổi sang hệ đơn vị có tên : IBI1 = 3,5216.0,1503 = 0,5292 (kA) IBI4 = 3.0,5292 = 1,5878 (kA) Dòng qua BI khác Điểm ngắn mạch N1’ : IB1  I1BI1  I2BI1  I0BI1  I1  I2  I0H  11, 0619  11, 0619  7, 5358  29, 6596 IBI4 = 3.I0B = 3.3,5216 = 10,5648 Đổi sang hệ đơn vị có tên : IBI1 = 29,6596.0,1503 = 4,4578 (kA) IBI4 = 1,5878 (kA) 2) Ngắn mạch phía 35 kV ( điểm ngắn mạch N3, N3’ ) : Vì cuộn trung máy biến áp đấu tam giác tức trung tính cách đất nên dòng ngắn mạch N(3) lớn Do tính dòng điện ngắn mạch chạy qua BI với dạng ngắn mạch N (3) X1   ( X1H 1max  X1D1 ).( X1H 2max  X1D2 )  X C  XT X1H 1max  X1D1  X1H 2max  X1D (0,014  0,0351).(0,0185  0,0474)  0,1075   0,1356 0,014  0,0351  0,0185  0,0474 Sơ đồ thay : Điểm ngắn mạch N3 : Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga -IP : dòng điện khởi động bảo vệ (kA) 2) Chức tự động đóng lại Người sử dụng đặt số lần đóng lại khoá cố tồn sau lần đóng lại cuối Nó có chức sau: - Đóng lại ba pha với tất cố Đóng lại pha riêng biệt Đóng lại nhiều lần, lần đóng nhanh, lần sau có trễ Khởi động tự động đóng lại phụ thuộc vào loại bảo vệ tác động (ví dụ 46, 50, 51) 3) Chức bảo vệ tải Tương tự chức bảo vệ tải rơle 7UT613,có thể sử dụng chức bảo vệ dự phòng cho ba phía máy biến áp,có thể điều chỉnh mức nhiệt cảnh báo dựa vào biên độ dòng điện 4) Chức chống hư hỏng máy cắt Khi bảo vệ phát tín hiệu cắt tới máy cắt đếm thời gian bảo vệ 50BF ( T-BF ) khởi động T-BF tiếp tục làm việc tồn tín hiệu cắt dòng cố Nếu máy cắt từ chối lệnh cắt ( máy cắt bị hỏng ) đếm thời gian T-BF đạt tới ngưỡng thời gian giới hạn bảo vệ 50BF phát tín hiệu cắt máy cắt đầu nguồn có liên quan với máy cắt hỏng để loại trừ cố Có thể khởi động chức 50BF 7SJ621 từ bên thông qua đầu vào nhị phân, kết hợp rơle 7SJ621 với bảo vệ khác nhằm nâng cao tính chọn lọc, độ tin cậy hệ thống bảo vệ 4.2.4 Một số thông số kĩ thuật rơle 7SJ621 1) Mạch đầu vào - - Dòng điện danh định: 1A 5A(có thể lựa chọn) Điện áp danh định: 115V/230V (có thể lựa chọn) Tần số danh định: 50Hz/60Hz (có thể lựa chọn) Công suất tiêu thụ: + Iđm= 1A :  0,05 VA + Iđm= 5A :  0,3 VA + Iđm= 1A :  0,05 VA(cho bảo vệ chống chạm đất có độ nhạy cao) Khả tải dòng Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 75 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga + Theo nhiệt độ (trị số hiệu dụng): 100.Iđm 1s 30.Iđm 10s 4.Iđm thời gian dài + Theo giá trị dòng xung kích: - 250.Iđm 1/2chu kì Khả tải dòng cho chống chạm đất có độ nhạy cao + Theo nhiệt độ (trị số hiệu dụng): 300A 1s 100A 10s 15A thời gian dài + Theo giá trị dòng xung kích: 750A 1/2chu kì 2) Điện áp cung cấp chiều - Điện áp định mức 24/48V khoảng cho phép 19  58V 60/125V khoảng cho phép 48  150V 110/250V khoảng cho phép 88  330V - Công suất tiêu thụ: 3  4W + Tĩnh (Quiescent) + Kích hoạt (Energized) 7  9W 3) Các tiếp điểm đóng cắt - Số lượng : Khả đóng cắt : Đóng 1000 W/VA Cắt - 30 W/VA Điện áp đóng cắt :  250 V Dòng đóng cắt cho phép : 30A 0,5s 6A với thời gian không hạn chế 4) Đầu vào nhị phân - Số lượng : 11 Điện áp làm việc: 24  250 V Dòng tiêu thụ : 1,8 mA (độc lập với dòng điều khiển) 5) Cách chỉnh định cài đặt thông số cho rơle 7SJ621 Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 76 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga Rơle 7SJ621 có hai cách để cài đặt thông số chỉnh định chức bảo vệ: thông qua bàn phím mặt trước rơle phần mềm điều khiển DIGSI4 Các thông số chức bảo vệ cài đặt rơle tổ chức theo địa Ví dụ cho bảng 4-2 Bảng 4-2 Địa Các lựa chọn Cài đặt Diễn giải TOCIEC (4) Đặt bảo vệ dòng có thời gian 50/51 theo chuẩn IEC Definite Time Đặt bảo vệ chống chạm đất theo đặc tính thời gian độc lập Enabled Đặt chức chống tác động dòng đột biến hài bậc hai With amb temp Đặt bảo vệ chống tải 49 có xét đến nhiệt độ môi trường Enabled Đặt chức chống hư hỏng máy cắt 50BF Enabled Đặt chức tự động đóng lại 79 Disabled Definite Time 112 TOC IEC (4) TOC ANSI (8) User Defined PU User Def Reset Disabled Definite Time 113 TOC IEC TOC ANSI User Defined PU User Def Reset 122 Disabled Enabled Disabled 142 No ambient temp With amb temp 170 171 Disabled Enabled Disabled Enabled Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 77 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga CHƯƠNG CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE 5.1 Tính toán thông số bảo vệ rơle : 5.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơle : Bảng 5.1 Thông số máy biến áp 110/35/22 Thông số I Công suất danh định, MVA 63 Điện áp danh đinh, kV 121 Dòng điện danh định, A 316,3 Tổ đấu dây YN Giới hạn thay đổi đầu phân áp, (%) 12 Tỉ số máy biến dòng 400/1 II 63 38,5 969,9 d11 III 63 24 1515,5 YN12 1000/1 1500/1 5.1.2 Tính toán thông số bảo vệ : 1) Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm (∆I/87) Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch dòng điện có hãm gồm đoạn ( a, b, c, d ) hình 5.1 với thông số tính toán sau : Đoạn đặc tính (a): Với dòng so lệch ngưỡng thấp ISL> xác định theo dòng không cân chế độ làm việc bình thường Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 78 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga Thường chọn :ISL >= kat.Ikcb Kat:Hệ số an toàn Chon ka t = 1,2÷1,3 Ikcb:Dòng không cân chế độ làm việc bình thường ,với rơle số: Ikcb = Ikcb(fi)+ Ikcb(Uđc) Ikcb(fi):Dòng không cân sai số fi BI gây Ikcb(Uđc): Dòng không cân điều chỉnh điện áp tải Trong chế độ làm việc bình thường : Ikcb(fi) = kđn.kkck.fi.IdđB Ikcb(Uđc) = Uđc.IdđB kđn:Hệ số đồng BI ,lấy kđn = kkck:Hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần không chu kỳ dòng ngắn mạch,lấy kkck = fi:sai số cho phép lớn BI,lấy fi = 0,1 Uđc:Giới hạn điều chỉnh đầu phân áp ,Uđc = 12% Ikcb = (1.1.0,1+0,12)IdđB = 0,22IdđB Ikcb* = 0,22 ISL >= (1,2÷1,3).0,22 ≈ 0,3 Đoạn đặc tính (b) :Được xác định đường thẳng qua gốc tọa độ ,có góc 1 ,độ dốc nhánh đặc tính b SLOPE1 tg1 = kH1 : Hệ số hãm cấp (SLOPE1) tg1 = 0,2 ÷ 0,4 Ta chọn : tg1 = 0,25 1 = 14,040 Đoạn đặc tính (c): Được xác định đường thẳng cắt IH IHcs2,có góc 2,độ dốc sở nhánh đặc tính c SLOPE2 tg2 = kH2 : Hệ số hãm cấp (SLOPE2) tg2 = 0,3 ÷ 0,7 Ta chọn tg2 = 0,5 2 = 26,60 Dòng hãm sở : IHCS2 = ( ÷ 2,5) ta chọn IHCS2 = 2,5 Đoạn đặc tính (d) : Dòng điện so lệch ngưỡng cao ISL>> xác định sau: Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 79 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga I Với : SL   U N % UNmin% = U NC T %;U NC  H %   10,5%;17%   10,5% I SL    9, 5238 10, 5% Ta tính ngưỡng thay đổi hệ số hãm: I 0,3  SL    1, H1 tg 0, 25 I tg  2,5.0,5  I  HCS H tg  tg 0,5  0, 25 I 9,5238 I  SL   I   2,5  21,5476 H tg HCS 0,5 ISL2 = IH2.tg1 = 5.0,25 = 1,25 Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm lẫn BI bão hoà trường hợp xảy ngắn mạch ,được giới hạn đường kéo dài đoạn đặc tính b bắt đầu trị số dòng điện IADD ON STAB=7 I Tỷ lệ thành phần bậc hai đạt đến ngưỡng chỉnh định, tín hiệu cắt bị khoá tránh cho rơle khỏi tác động nhầm lẫn 15% Thời gian trễ cấp IDIFF> (ISL>) 0s Thời gian trễ cấp IDIFF>>( ISL>>) 0s Thời gian trở rơle 0,1s 2) Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (I0/87) Dòng khởi động bảo vệ chống chạm đất: Ikđ87N = k0.IdđBI K0 : Hệ số chỉnh định ( thường chọn k0 = 0,2 ÷ 0,3,lấy k0 = 0,3 ) IdđBI : Dòng danh định BI phía 110kV, IdđBI = 400 (A) Ikđ87N = 0,3.400 = 120 (A) 3) Bảo vệ dòng cắt nhanh (I>>/50) Dòng khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh : Ikđ50= kat.INngmax kat: Hệ số an toàn ( kat=1,2) INngmax : Dòng ngắn mạch cực đại qua bảo vệ Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 80 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga INngmax = maxBI1{IN2max;IN3max} = 5,3478 Dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ trường hợp ngắn mạch ba pha 35kV chế độ SNmax, máy biến áp làm việc Ikđ50 = 1,2.5,3478 = 6,4173 (A) Thời gian làm việc bảo vệ : t = 4) Bảo vệ dòng có thời gian (I>/51) Dòng khởi động bảo vệ dòng có thời gian : Ikđ51 = k.IdđB k: Hệ số chỉnh định ( thường chọn k = 1,5÷1,6, lấy k = 1,5 ) IdđB: Dòng danh định máy biến áp +Phía 110kV Ikđ51(110) = 1,5.316,3 = 474,45 (A) +Phía 35 kV Ikđ51(35) = 1,5.969,9 = 1454,85 (A) +Phía 22 kV Ikđ51(22) = 1,5.1515,5 = 2273,25 (A) Thời gian làm việc bảo vệ dòng có thời gian : chọn đặc tính độc lập +Phía 22kV t22 = max{tD22} +t Trong : max{tD22} = 0,5÷1,5s Chọn max{tD22} = 1,5s t = 0,3s  t22 = 1,5+0,3 = 1,8s +Phía 35kV t35 = max{tD35} +t Trong : max{tD35} =0,7÷2s Chọn max{tD35} = 2s t = 0,3s  t35 = 2+0,3 = 2,3s +Phía 110kV t110 = max{t22,t35} +t Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 81 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga = max{1,8;2,3}+t = 2,3+0,3 = 2,6s 5) Bảo vệ dòng thứ tự thời gian (I0>/51N) Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự thời gian : I0kđ51N = k0IdđBI k0: Hệ số chỉnh định ( thường chọn k0 = 0,2÷0,3, lấy k = 0,3 ) IdđBI: Dòng danh định máy biến dòng +Phía 110kV I0kđ51N(110) = 0,3.400 = 120 A +Phía 22 kV I0kđ51N(22) = 0,3.1500 = 450 A Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự thời gian: chọn đặc tính độc lập +Phía 22kV t22 = max{tD22} +t Trong : max{tD22} = 0,5÷1,5s Chọn max{tD22} = 1,5s t = 0,3s  t22 = 1,5+0,3 = 1,8s +Phía 110kV t110 = max{t22} +t = 1,8+0,3 = 2,1s 5.2 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 5.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 1) Kiểm tra hệ số an toàn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ (N2,N3) Để kiểm tra hệ số an toàn hãm ngắn mạch vùng bảo vệ ,ta kiểm tra hệ thống có công suất ngắn mạch cực đại ,xét với dòng điện lớn qua bảo vệ ngắn mạch N2,N3 (vì nguồn cung cấp từ phía nên không cần xét N1) a) Khi ngắn mạch điểm N3 Dựa vào bảng 2.4.5 dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ IN3max = 3,483kA (trong trường hợp ngắn mạch ba pha 35kV chế độ S Nmax, máy biến áp làm việc) ISL = 0,2.INngmax = 0,2.IN3max = 0,2.3,483 = 0,6966 IH = 2.INngmax = 2.I3max = 2.3,483 = 6,966 Giao điểm đường thẳng ISL = 6,966 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.2) Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 82 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga tg1  I I 0.6966 SL  I  SL   2, 7864 Hng tg1 I 0, 25 Hng Hệ số an toàn hãm: k atH I H  6,966  2,5 I 2, 7864 Hng  b) Khi ngắn mạch điểm N2 Dựa vào bảng 2.4.5 dòng ngắn mạch lớn qua bảo vệ IN2max = 6,4693kA (trong trường hợp ngắn mạch ba pha 22kV chế độ S Nmax, máy biến áp làm việc) ISL = 0,2.INngmax = 0,2.IN2max = 0,2.6,4693 = 1,2938 IH= 2.INngmax = 2.IN2max = 2.4,4693 = 12,938 Giao điểm đường thẳng ISL= 0,714 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b (hình 5.2) tg1  I I 1, 2938 SL  I  SL   5,1752 Hng I tg1 0, 25 Hng Hệ số an toàn hãm: k atH  I H  12,938  2,5 I 5,1752 Hng Bảng 5.2.Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm bảo vệ Điểm ngắn mạch N2 N3 1,2983 12,983 5,1752 2,5 0,6966 6,966 2,7864 2,5 Thông số ISL IH IHng katH 2) Kiểm tra hệ số độ nhạy ngắn mạch vùng bảo vệ (N1’,N2’,N3’) Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 83 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga Khi ngắn mạch vùng bảo vệ so lệch ,trạm cấp điện từ phía 110kV, ISL trường hợp dòng qua cuộn dây phía 110kV Dòng hãm trường hợp tổng trị số dòng điện phía máy biến áp qui đổi phía 110kV Để kiểm tra độ nhạy bảo vệ ta xét dòng ngắn mạch nhỏ xảy ngắn mạch vùng bảo vệ (các điểm N1’,N2’,N3’) chế độ công suất ngắn mạch cực tiểu ,một máy biến áp làm việc Để tránh tác động nhầm lẫn cố ngắn mạch chạm đất vùng bảo vệ, dòng ngắn mạch đem so sánh cần loại bỏ thành phần thứ tự không máy biến áp có trung điểm nối đất trực tiếp Đối với hợp bảo vệ so lệch Siemens chế tạo : ISL = IH = INmin(-0) Hệ số độ nhạy xác định theo công thức : I kn = N min(0) I SLng INmin(-0) : Dòng cực tiểu ngắn mạch vùng bảo vệ (đã loại trừ thành phần thứ tự không ) ISLng : Trị số ngưỡng dòng so lệch ứng với INmin(-0) a) Khi ngắn mạch điểm N1’ Dựa vào kết tính toán ngắn mạch dòng ngắn mạch chỗ bảo vệ loại trừ dòng thứ tự không xác định sau : Dạng ngắn mạch N(2) : IBI1(-0) = 12,0114 Dạng ngắn mạch N(1,1) : - Khi chưa loại bỏ dòng TTK : IBI1 = 13,0276 Khi loại bỏ dòng TTK : IBI1(-0) = 12,3072 Dạng ngắn mạch N(1) : - Khi chưa loại bỏ dòng TTK : IBI1 = 12,137 Khi loại bỏ dòng TTK : IBI1(-0) = 9,8716 Vậy: I SLN '  12, 0114;12,3072;9,8716  9,8716 Ta có : tg  I SLng I  tg ( I  2, 5)  0, 5(9,8716  2, 5)  3, 6858 SLng SL I  2, SL Hệ số độ nhạy : Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 84 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga I kn = N min(0) 9,8716   2,678 I 3,6858 SLng b) Khi ngắn mạch điểm N3’: Từ kết tính ngắn mạch chương , dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N3’ (SNmin, máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): IBI1 = 4,8218 Từ kết ta : ISL = INmin(-0)= 4,8218 Giao điểm đường thẳng ISL = 4,8218 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b tg1  I SLng I  tg1.I  0, 25.4,8218  1, 2054 SLng SL I SL Hệ số độ nhạy : I kn= N min(0) 4,8218  4 I 1, 2054 SLng c) Khi ngắn mạch điểm N2’ Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch N2’ (SNmin, máy biến áp) Dạng ngắn mạch N(2): IBI1 = 3,577 Dạng ngắn mạch N(1,1):   3 3 IBI1(-0) =    j  3, 4281     j  (0,7034)  3,8284     Dạng ngắn mạch N(1): IBI1(-0) = 3,6582 Từ kết ta :ISL = INmin(-0) = 3,577 Giao điểm đường thẳng ISL = 3,577 với đường đặc tính tác động nằm đoạn b Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 85 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga tg1  I SLng I  tg1.I  0, 25.3,577  0,8943 SLng SL I SL Hệ số độ nhạy : I kn= N min(0) 3,577  4 I 0,8943 SLng Bảng 5.3 Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ Điểm ngắn mạch N1’ N2’ N3’ 9,8716 9,8716 3,6858 2,678 3,577 3,577 0,8943 4,8218 4,8218 1,2054 Thông số ISL IH ISLng kn 5.2.2 Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kn87N = 3.I N I kd87 N I0Nmin : Dòng điện thứ tự không cực tiểu điểm ngắn mạch(N'1,N'3) Ikđ87N : Dòng khởi động bảo vệ a) Khi ngắn mạch điểm N1’ : Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N1’, trường hợp SNmin, máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): I0Nmin = I (1,1) = -5,2971 0 Dạng ngắn mạch N(1): I0Nmin = I (1) = 4,9358 0 Từ kết ta I0Nmin = min{-5,2971;4,9358} = 4,9358 Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 86 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga b) Khi ngắn mạch điểm N2’ : Từ kết tính ngắn mạch chương 2,dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu ngắn mạch N'3 trường hợp SNmin, máy biến áp làm việc Dạng ngắn mạch N(1,1): I0Nmin = I (1,1) = -2,7246 0 Dạng ngắn mạch N(1): I0Nmin = I (1) = 1,8219 0 Từ kết ta được: I0N'3min = min{-2,7246;1,8219} = 1,8219 Theo mục phần 5.1.2 ta có : Ikđ87N = 120 A = 0,12 kA Trong hệ đơn vị tương đối bản: I 0,12  0,7984 Ikđ87N*= kd 87 N  I 0,1503 cb1 Hệ số độ nhạy : 3I 3.1,8219  6,8458 kn87N= N  I 0,7984 kd 87 N * 5.2.3 Bảo vệ dòng có thời gian Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau : I kn51 = N min(cuoivung ) ( yêu cầu độ nhạy: k n51  1,2  1,5 ) I kd 51 INmin(cuối vùng) : Dòng ngắn ngạch cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ Ikđ51 : Dòng khởi động bảo vệ a) Phía 110 kV (xét dòng qua BI1) : INmin(cuối vùng) = {IN2min;IN3min} Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(2) điểm N2 chế độ SNmin, hai máy biến áp làm việc Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng) = 0,469 (kA) Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 87 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: I kn51(110) = N min(cuoivung ) 0, 469.103   0,989 I 474, 45 kd 51(110) Vậy độ nhạy không đạt yêu cầu b) Phía 35 kV INmin(cuối vùng) = {IN3min} Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(2) điểm N3 chế độ SNmin, máy biến áp làm việc Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng) = 1,9203 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: I N min(cuoivung ) 1,9203.103   1,3199 kn51(35)= I 1454,85 kd 51(35) Vậy thỏa mãn yêu cầu độ nhạy c) Phía 22 kV INmin(cuối vùng) = {IN2min} Từ kết tính ngắn mạch chương 2, dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(2) điểm N2 chế độ SNmin, máy biến áp làm việc Trong hệ đơn vị có tên : INmin(cuối vùng) = 2,3654 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: I N min(cuoivung ) 2,3654.103   1,04 kn51(22) = I 2273, 25 kd 51(22) Vậy không thỏa mãn yêu cầu độ nhạy 5.2.4 Bảo vệ dòng thứ tự thời gian kn51N = I0min Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 3I 0min I kd 51N : Dòng điện thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ Page 88 Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga Ikđ51N : Dòng khởi động bảo vệ a) Phía 110 kV I0min = minBI1{ I0N1min ;I0N'1min} Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(1) điểm N'1 chế độ SNmin ,một máy biến áp làm việc I0min(BI1) = I 0H = 2,6837 Trong hệ đơn vị có tên : I0Nmin = 2,6837.0,1503 = 0,4033 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kn51N(110) = 3I I N  kd 51N (110) 3.0, 4033.103  10, 0825 120 b) Phía 22 kV (1) I0min=minBI3{ I 0(1,1) } N 3( BI 3) ; I N 3( BI 3) Từ kết tính ngắn mạch chương ,dòng thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ ngắn mạch N(1) vàN(1,1) điểm N3 chế độ SNmin,hai máy biến áp làm việc ,7246 (1,1) (1,1) N2 : I N ( BI )  I0min = 1,3623 Trong hệ đơn vị có tên : I0Nmin = 1,3623.0,7577 = 1,0322 kA Hệ số độ nhạy bảo vệ xác định sau: kn51N(22) = N  3.1, 0322.10  6,8813 I 450 kd 51N (22) 3I Vậy thỏa mãn yêu cầu độ nhạy Kết luận: qua tính toán kiểm tra độ nhạy ta thấy bảo vệ 7UT613 7SJ621 cài đặt thông số giởi hạn cho phép thiết bị để bảo vệ an toàn cho MBA trước cố ngắn mạch trạm Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page 89 ... (HTĐ) qua đường dây kép D Phía trung áp 110 kV hạ áp 35kV cấp điện cho phụ tải Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga CHƯƠNG TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH... phần tử riêng biệt bị hư hỏng Việc tính toán ngắn mạch thực hệ đơn vị tương đối Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga 2.2 CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ... 1,2.X1H1min = 1,2.0,01867 = 0,0224  Hệ thống điện : Chế độ max : SN2max = 1700 (MVA) Sinh viên : Nguyễn Tất Linh Lớp : D7 – H4 Page Đồ án tốt nghiệp GVHD : T.S Vũ Thị Thu Nga X1H2max = X2H2max = Scb S