Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV 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 cơng 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 khơng ngừng Điều địi hỏi độ an tồn tin cậy cung cấp điện cao Vì vậy, việc tìm hiểu hư hỏng tượng khơng 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 220/110/35 kV-2×125 MVA” Đồ án bao gồm chương: - Chƣơng 1: Mô tả đối tƣợng bảo vệ thơng số - Chƣơng 2: Tính tốn ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle - Chƣơng 3: Lựa chọn phƣơng thức bảo vệ rơle đƣợc sử dụng - Chƣơng 4: Giới thiệu tính thơng số loại rơle sử dụng - Chƣơng 5: Tính tốn thơng 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 Hà Nội, tháng 01 năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Thị Vân Sinh viên: Nguyễn Thị Vân Lớp D5-H1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV LỜI CẢM ƠN Trong đồ án này, em xin trình bày 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 Đề hoàn thành đồ án em nhận giúp đỡ nhiều thầy cô hướng dẫn anh chị khóa trước, bạn nhóm Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn em : TS Vũ Thị Thu Nga, cô hướng dẫn em nhiều phương hướng tiếp cận xử lý khó khăn em gặp phải trình làm đồ án Em xin cảm ơn thầy cô dạy dỗ em suốt năm năm học qua, thầy cô trang bị cho em kiến thức hữu ích để em nghiên cứu phát triển đề tài Em xin cảm ơn anh chị khóa trước, bạn nhóm hỗ trợ, chia sẻ kinh nghiệm quý báu để hoàn thiện đồ án Sinh viên: Nguyễn Thị Vân Lớp D5-H1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn Sinh viên: Nguyễn Thị Vân Lớp D5-H1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên phản biện Sinh viên: Nguyễn Thị Vân Lớp D5-H1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN CHƢƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THƠNG SỐ CHÍNH 1.1 Mô tả đối tượng bảo vệ 1.2 Các thông số CHƢƠNG TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE 2.1 Sơ đồ 1: S N max (2 đường dây song song), MBA làm việc 2.1.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch 2.1.2 Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N1 , N2 , N1' ) N 2' ) 100 ' 2.1.3 Ngắn mạch phía III (điểm ngắn mạch N , N ) 133 2.2 Sơ đồ 2: S N max (2 đường dây song song), MBA làm việc 144 2.2.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch 2.2.2 Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N1 , N2 , N1' ) 144 N 2' ) 187 ' 2.2.3 Ngắn mạch phía III (điểm ngắn mạch N , N ) 221 2.3 Sơ đồ 3: S N (1 đường dây), MBA làm việc 233 2.3.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch 2.3.2 Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N1 , N2 , N1' ) 233 N 2' ) 265 ' 2.3.3 Ngắn mạch phía III (điểm ngắn mạch N , N ) 29 2.4 Sơ đồ 4: S N (1 đường dây), MBA làm việc 310 2.4.1 Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch 2.4.2 Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N1 , N2 , N1' ) 310 N 2' ) 343 ' 2.4.3 Ngắn mạch phía III (điểm ngắn mạch N , N ) 397 CHƢƠNG 411 LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ VÀ RƠLE ĐƢỢC SỬ DỤNG 411 Sinh viên: Nguyễn Thị Vân Lớp D5-H1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV 3.1 Hư hỏng chế độ làm việc khơng bình thường MBA 411 3.2 Các yêu cầu thiết bị bảo vệ 422 3.2.1 Tác động nhanh 422 3.2.2 Tính chọn lọc 422 3.2.3 Yêu cầu độ nhạy 433 3.2.4 Độ tin cậy 433 3.2.5 Tính kinh tế 433 3.3 Ngun lý bảo vệ thơng số loại bảo vệ 433 3.3.1 Bảo vệ so lệch có hãm 433 3.3.2 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 444 3.3.3 Bảo vệ rơle khí (BUCHHOLZ) 455 3.3.4 Bảo vệ rơle nhiệt 477 3.3.5 3.3.6 3.3.7 3.3.8 3.3.9 Bảo vệ dòng cắt nhanh 477 Bảo vệ q dịng có thời gian 488 Bảo vệ dòng thứ tự không 49 Bảo vệ dòng thứ tự nghịch 49 Bảo vệ cảnh báo chạm đất 500 3.3.10.Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 500 3.4 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho MBA 500 CHƢƠNG 52 GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 4.1 Rơ le bảo vệ so lệch SEL-387 52 4.1.1 Giới thiệu tổng quan rơle SEL – 387 52 4.1.2 Giới thiệu rơle SEL-387-6 56 4.2 Rơ le bảo vệ dòng SEL-451 66 4.2.1 Giới thiệu tổng quan rơle SEL-451 66 4.2.2 Giới thiệu rơle SEL- 451-5 67 CHƢƠNG 81 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 81 5.1 Chọn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp 81 5.1.1 Máy cắt điện 81 5.1.2 Máy biến dòng điện 82 5.1.3 Máy biến điện áp 83 5.2 Tính tốn thông số bảo vệ 83 5.2.1 Bảo vệ so lệch có hãm 87T 83 Sinh viên: Nguyễn Thị Vân Lớp D5-H1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV 5.2.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 87N 84 5.2.3 Bảo vệ dòng pha cắt nhanh 50 85 5.2.4 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng cắt nhanh 50N 85 5.2.5 Bảo vệ dòng pha có thời gian 51 85 5.2.6 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian 51N 86 5.3 Kiểm tra làm việc bảo vệ 86 5.3.1 Bảo vệ so lệch có hãm 87T 86 5.3.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 87N 91 5.3.3 Bảo vệ dòng 51 91 5.3.4 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng 51N 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 Sinh viên: Nguyễn Thị Vân Lớp D5-H1 -1- CHƢƠNG MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH 1.1 Mơ tả đối tƣợng đƣợc bảo vệ Đối tượng bảo vệ trạm biến áp 220/110/35 kV có máy biến áp (MBA) B1 B2 mắc song song với Hai MBA cấp từ nguổn hệ thống điện (HTĐ) qua đường dây kép D Phía trung áp 110kV hạ áp 35kV cấp điện cho phụ tải 220 kV BI1 N1 N'1 B1 I HTÐ BI4 N'2 110kV BI2 N2 N'3 II BI3 B2 N3 III 35kV Hình 1.1.Sơ đồ nguyên lý vị trí đặt máy biến dịng dùng cho bảo vệ trạm biến áp 1.2 Các thơng số Hệ thống điện: Hệ thống điện có trung tính nối đất Công suất ngắn mạch chế độ cực đại: SN max = 1800 MVA Công suất ngắn mạch chế độ cực tiểu: SN max = 0,8.SN max= 0,8  1800 = 1440 MVA X0H = 1,25.X1H Đường dây: Chiều dài đường dây: L = 70 km Điện kháng thứ tự thuận: X1D = 0,401 Ω/km Điện kháng thứ tự không: X0D = 2X1D Máy biến áp: Máy biến áp tự ngẫu cuộn dây, có cấp điện áp 230/121/38,5 kV Công suất: 125/125/62,5 MVA Tổ đấu dây: Yo- Auto-d11 (Yo -  - 11) GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -2- Giới hạn điều chỉnh điện áp ±10% Điện áp ngắn mạch phần trăm cuộn dây: UCN T = 10,5 UCN H = 18 UTN H GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga =8 SVTH: Nguyễn Thị Vân -3- CHƢƠNG TÍNH TỐN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE Mục đích việc tính tốn ngắn mạch: Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính tốn ngắn mạch nhằm xác định trị số dòng điện ngắn mạch lớn (INM max) qua đối tượng bảo vệ để cài đặt chỉnh định thông số bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ (INM max) để kiểm tra độ nhạy chúng Phương pháp thực hiện: Ta xét tất phương án ngắn mạch hệ thống điện  Chế độ làm việc: Công suất ngắn mạch lớn (SN max) công suất ngắn mạch bé (SN min)  Cấu hình lưới điện: đặc trưng số phần tử làm việc song song SN max: máy biến áp (MBA), đường dây làm việc song song - SN min: MBA, đường dây làm việc Vị trí điểm ngắn mạch: Phía I: Vị trí điểm ngắn mạch N1 , N1' N , N '2 Phía II: Vị trí điểm ngắn mạch Phía III: Vị trí điểm ngắn mạch N , N 3' BI4 220kV BI1 N1 N1' 110kV BI2 B1 N2 ' N I HTÐ N2' BI3 II B2 N3 III - 35kV Dạng ngắn mạch: - Để xác định dòng điện ngắn mạch cực đại (INM max) ta xét dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch pha, ngắn mạch hai pha chạm đất - Để xác định dòng điện ngắn mạch cực tiểu (INM min) ta xét dạng ngắn mạch hai pha, hai pha chạm đất ngắn mạch pha Từ ta có sơ đồ tính tốn sau: Sơ đồ 1: SN max (2 đường dây song song), MBA làm việc GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -79- Bảng 4.2 Giá trị cài đặt chức bảo vệ điện áp bảo vệ điện áp thấp Mô tả Dải hoạt động Cài đặt ban đầu Lựa chọn điện áp Điện áp thứ tự hoạt động (pha-pha, thuận: V1FIM pha-đất…) 27On Undervoltage Element Operating Quantity 27PnP1 Undervoltage Level Pickup  300 V 20 V 27PnP2 Undervoltage Level Pickup  300 V 15 V 27TCn Undervoltage Torque Control 27PnD1 Undervoltage Level Time Delay 59On Overvoltage Element Operating Quantity 59PnP1 SELogic Equation  16000 chu kỳ 10 chu kỳ Lựa chọn điện áp hoạt động V1FIM Overvoltage Level Pickup  300 V 76 V 59PnP2 Overvoltage Level Pickup  300 V 80 59TCn Overvoltage Torque Control 59PnD1 Overvoltage Level Time Delay SELogic Equation  16000 chu kỳ 10 chu kỳ Hình 4.15a.Sơ đồ logic bảo vệ chống điện áp thấp Hình 4.15b.Sơ đồ logic bảo vệ chống điện áp cao GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -80- e Bảo vệ tần số 81 Sử dụng chức bảo vệ tần số để bảo hệ cho hệ thống tần số biến đổi vượt qua giá trị cho phép Bảo vệ tần số SEL-451-5 hoạt động riêng rẽ với chức bảo vệ tần số thấp tần số cao phụ thuộc vào ngưỡng khởi động cài đặt Nếu ngưỡng khởi động 81 cài đặt nhỏ tần số danh định hệ thống, bảo vệ hoạt động với chức bảo vệ tần số thấp, gửi tín hiệu cắt mạch tần số nhỏ giá trị cài đặt Nếu ngưỡng khởi động 81 cài đặt lớn tần số danh định hệ thống, bảo vệ hoạt động với chức bảo vệ tần số cao, gửi tín hiệu cắt mạch tần số vượt qua giá trị cài đặt SEL-451-5 có phần tử bảo vệ tần số, phần tử lựa chọn có thời gian trễ khơng có thời gian trễ nhờ timer Lựa chọn thời gian trễ từ 0,04 đến 400s Nhà sản xuất khuyến cáo với giá trị 2s Dải tần số hoạt động 81 khoảng 40,01 đến 69,99 Hz (cho lưới 50Hz, 60Hz), giá trị cài đặt người sử dụng lựa chọn Ngồi người sử dụng lựa chọn cài đặt chức bảo vệ nhiệt cho SEL451-5, tương tự SEL-387 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -81- CHƢƠNG TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 5.1 Chọn máy cắt, máy biến dòng điện, máy biến điện áp 5.1.1 Máy cắt điện Máy cắt điện dùng để đóng cắt mạch điện với dịng phụ tải làm việc bình thường dịng ngắn mạch cố Vì máy cắt điện chọn theo điều kiện sau: - Điện áp định mức máy cắt: U đm  U đm.mg - Dòng điện định mức máy cắt: I đm  I lvcb '' - Dòng điện cắt định mức máy cắt: I cđđ  I Trong : I lvcb : dòng làm việc cưỡng lớn qua máy cắt ứng với dịng cơng suất lớn qua tải cố I lvsc  1,4 S đmB 3.U đm I '' : dòng ngắn mạch siêu độ thành phần chu kỳ Ngoài máy cắt chọn phải kiểm tra điều kiện ổn định lực động điện ổn định nhiệt ngắn mạch : - Kiểm tra điều kiện ổn định lực động điện: iơđđ  ixk (ixk dịng xung kích ngắn mạch) i xk  2.1,8.I '' I ''  I N'' max I cb I N'' max : dịng ngắn mạch hiệu dụng tồn phần lớn xảy ngắn mạch (Bảng 2.1) - Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt : I nhđh tnhđh  BN ( BN xung lượng nhiệt dòng ngắn mạch) Đối với máy cắt có I đm  1000 A khơng cần kiểm tra ổn định nhiệt Ta có thơng số tính tốn lựa chọn thiết bị bảng 5.1 Máy cắt điện lựa chọn có thơng số bảng 5.2 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -82- Bảng 5.1 Thơng số tính tốn lựa chọn thiết bị Thơng số tính tốn Cấp điện áp U đm (kV) SđmB (MVA) I lvcb (kA) 220 230 125 110 121 35 38,5 I N'' max I cb (kA) I '' (kA) I xk (kA) 0,439 12,315 0,328 4,039 10,282 125 0,835 4,79 0,656 3,142 7,998 62,5 1,312 2,747 2,062 5,664 14,418 Ta chọn máy cắt điện có thơng số sau Bảng 5.2 Thông số máy cắt Thông số máy cắt Cấp Kích thước điện áp Kiểu U đm I đm Số chỗ Điện áp I cdm I ôđđ máy cắt (kV) (kA) cắt xung (kV) (kA) (kA) d(mm) h(mm) 220 3AQ1 245 1050 40 100 1410 5735 110 3AQ1 123 550 40 100 1410 5715 35 8BK20 36 2,5 170 31,5 80 1500 2200 5.1.2 Máy biến dòng điện Máy biến dòng điện chọn theo điều kiện sau: Điện áp: U đmBI  U đm.mg Dòng điện: I đmBI  I lvcb Phụ tải: Z 2đmBI  Z  r2 Ổn định lực động điện: 2.klđđ I1đm  ixk Ổn định nhiệt: k nh I1đm  t nh  BN (chỉ kiểm tra I đmBI  1000 A ) Máy biến dịng điện chọn có thông số bảng 5.3 Bảng 5.3 Thông số máy biến dòng điện Dòng điện định mức (A) Phụ tải I lđđ (  ) (kA) U đm I lvcb (kV) (kA) Sơ cấp Thứ cấp IOSK245 245 0,439 300-600-1200 1-1-1 0,5-5P20-5P20 1,2 54 IOSK123 123 0,835 500-1000-1500 1-1-1 0,5-5P20-5P20 0,8 75 CT35-3C1O1B 35 1,312 500-1000-1500 1-1-1 0,5-5P10-5P10 145 Loại BI GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga Cấp xác SVTH: Nguyễn Thị Vân -83- 5.1.3 Máy biến điện áp Máy biến điện áp chọn theo điều kiện sau: Điện áp: U đmBU  U đm.mg Cấp xác: phù hợp với yêu cầu dụng cụ đo Công suất định mức: S 2đmBU  S Máy biến điện áp chọn có thơng số cho bảng 5.4 Bảng 5.4 Thông số máy biến điện áp Thông số BU Cấp điện áp 220 110 35 Công U đm (V) Loại BU Cuộn sơ cấp KH  -220- 220000/ 58 KH  -110- 0,5-3P-3P 100/ 100 100/ 100 100/ 100/3 110000/ 58 3HOM-35 Cuộn thứ Cuộn thứ Cấp cấp cấp phụ xác 35000/ suất cực đại (VA) 2000 0,5-3P-3P 2000 0,5-3P-3P 1200 5.2 Tính tốn thơng số bảo vệ Ta có thơng số đối tượng bảo vệ sau: Phía I II III Công suất danh định (MVA) 125 125 62,5 Điện áp danh định (kV) 220 110 35 Dòng điện danh định (A) 328 656 1031 Tổ đấu dây YN Auto d11 600/5 1000/5 2000/5 Thông số Tỉ số máy biến dòng Gới hạn điều chỉnh điện áp 10 5.2.1 Bảo vệ so lệch có hãm 87T Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch có hãm SEL-387-6 gồm đoạn hình 5.1 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -84- Đặc tính biểu thị mối quan hệ dòng điện so lệch I SL (Dòng điện hoạt động Operate IOP) dòng điện hãm IH (Restraint IRT ) Trong đó: I SL  I OP   I i I H  I RT   I i Bốn cài đặt xác định đặc tính là: - O87P: Giá trị IOP nhỏ cần thiết cho hoạt động O87P: dòng điện so lệch ngưỡng thấp, xác định chủ yếu dựa vào dịng từ hóa, điều chỉnh đầu phân áp MBA Thường chọn: I SL  0,2  0,5 , ta chọn giá trị I SL  O87 P  0,3 hình 5.1 - SLP1: độ dốc thứ nhất, qua gốc tọa độ bắt đầu giao điểm O87P I H  I RT  O87 P 100 SLP1 Trong SLP1  0,15  0,45 , chọn SLP1  0,25 hình 5.1 - IRS1: giới hạn - SLP2: độ dốc thứ hai, có độ dốc lớn độc dốc SLP1 I H  I RT cho hoạt động đặc tính SLP1 Thường SLP2  0,3  0,7 , chọn SLP2  0,6 đặc tính hình 5.1 Hình 5.1 Đặc tính tác động so lệch có hãm 5.2.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 87N Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF – Restricted Earth Fault) I kđ 87N  I RT  (0,2  0,3).I đmBI Ta chọn I kđ 87N  0,3.I đmBI1  3,3.600  180 A GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -85- 5.2.3 Bảo vệ dòng pha cắt nhanh 50 Dòng khởi động: I kđ 50  k at I Nng max Trong đó: k at  1,2  1,3 hệ số an toàn Chọn k at  1,2 I Nng max : dịng điện ngắn mạch ngồi cực đại qua bảo vệ I Nng max  maxI N max , I N max   max3,96;1,802  3,96 (Bảng 2.1) Do đó: I kđ 50  k at I Nng max  1,2.3,96  4,752 kA 5.2.4 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng cắt nhanh 50N Dịng khởi động q dịng thứ tự khơng cắt nhanh: I kđ 50N  k at 3.I Nng max Trong đó: k at  1,2  1,3 : hệ số an toàn Chọn k at  1,2 I 0Nng max : dịng điện ngắn mạch ngồi thứ tự không cực đại qua bảo vệ I Nng max  max I 0(1N) ; I 0(1N,12)   max1,32;1,038  1,32 Do đó: I kđ 50N  k at 3.I Nng max  1,2.3.1,32  3,752 kA 5.2.5 Bảo vệ q dịng pha có thời gian 51 Dịng khởi động bảo vệ có thời gian: I kđ 51  K I dđ B Trong đó: K  1,5  1,6 hệ số chỉnh định Ta chọn K  1,5 I dđ B : dịng danh định MBA - Phía 220kV : I kđ 51( 220)  1,5 - 3.230 10  376,53 A Phía 110kV : I kđ 51(110)  1,5 - 125 125 3.121 10  984,120 A Phía 35kV : I kđ 51(35)  1,5 62,5 3.38,5 10  1546,474 A Thời gian làm việc bảo vệ q dịng có thời gian: chọn đặc tính thời gian độc lập với thông số sau: t max( D110)  (0,5  0,7)s , chọn giá trị t max( D110)  0,7s GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -86- t max( D35)  (0,5  1,5)s , chọn giá trị t max( D35)  1,5s Chọn t  0,3s s Ta có thời gian làm việc bảo vệ dòng: t 35  t max( D35)  t  1,5  0,3  1,8s t110  t max( D110)  t  0,7  0,3  1,0s t 220  maxt35  t110 t  max1,8;1,0 0,3  1,8  0,3  2,1s 5.2.6 Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian 51N Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự khơng có thời gian: I 0kđ  k0 I dđ BI Trong đó: k hệ số chỉnh định Ta chọn k  0,3 I dđ BI : dịng danh định BI - Phía 220kV : I 0kđ 51N  0,3.600  180 A - Phía 110kV : I 0kđ 51N  0,3.1000  300 A Chọn thời gian bảo vệ dòng thứ tự khơng có đặc tính độc lập t110  t max( D110)  t  0,7  0,3  1,0s t 220  t110  t  1,0  0,3  1,3s 5.3 Kiểm tra làm việc bảo vệ 5.3.1 Bảo vệ so lệch có hãm 87T Để kiểm tra độ nhạy tính tin cậy chức bảo vệ so lệch, ta cần xác định dòng I SL IH trường hợp cụ thể ngắn mạch vùng bảo vệ vùng bảo vệ chế độ cực đại cực tiểu hệ thống Ta cần kiểm tra hai thông số chính: - Hệ số an tồn hãm có ngắn mạch ( N , N ) ' ' ' - Hệ số độ nhạy có ngắn mạch vùng bảo vệ ( N , N , N ) a) Kiểm tra độ an tồn hãm có ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ ( N , N ) Ta kiểm tra độ án toàn hãm trường hợp ngắn mạch chế độ max: Sơ đồ ( S N max , MBA) GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -87- Theo nguyên lý bảo vệ so lệch SEL-387-6, ngắn mạch ngồi I SL  Tuy nhiên thực tế I SL  sai số BI thay đổi đầu điều chỉnh điện áp MBA I SL xác định theo biểu thức sau: I SL  (k kck k đn f i  U đc ).I N ng max Trong đó: k kck : Hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần không chu kì dịng điện ngắn mạch, lấy k kck  k đn : Hệ số đồng máy biến dòng, lấy k đn  f i : Sai số lớn BI, lấy f i  0,1 U đc : Phạm vi điều chỉnh máy biến áp, theo đề U đc  10%  0,1 Vậy: I SL  (1.1.0,1  0,1).I N ng max  0,2.I N ng max Hình 5.2 Đặc tính an tồn hãm bảo vệ so lệch có hãm ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ Theo đường đặc tính trên, ta tính (với I H  0,3 , với 1  0,25 ,   0,6 ): I H1  I SL 0,3   1,2 tg 0,25 I SL2  I H tg1  3.0,25  0,75 I HCS   I SL 0,75  3  1,75 tg 0,6 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -88- - Ngắn mạch N2 I N ng max  3,96 (Bảng 2.1) I SLN2  0,2I N ng max  0,2.3,96  0,792 I HN2  I N ng max  3,96 I HN2  I SLN2 , bảo vệ khơng tác động Với: I SLN2  0,792 I HN  3,96 xác định điểm Ta có: I HngN  1,75  Do đó: k atH 87  - I HN I HngN2 I SLN2 tg   1,75  N (3,96;0,792) 0,792  3,07 0,6 3,96  1,29 3,07 Ngắn mạch N I N ng max  1,802 I SLN3  0,2I N ng max  0,2.1,802  0,36 I HN3  I N ng max  1,802 I HN3  I SLN3 , bảo vệ khơng tác động Với: I SLN3  0,36 I HN3  1,802 xác định điểm N (1,802;0,36) Ta có: I HngN  Do đó: k atH 87  I SLN3 tg  0,36  1,44 0,25 I HN 1,802   1,251 I HngN3 1,44 Kết kiểm tra hệ số an toàn hãm bảo vệ bảng 5.5 sau: Bảng 5.5 Hệ số an toàn hãm bảo vệ so lệch Thông số Điểm ngắn mạch I N ng max I SL IH I Hng k atH 87 N2 3,96 0,792 3,96 3,07 1,29 N3 1,802 0,36 1,802 1,44 1,25 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -89' ' ' b) Kiểm tra độ nhạy có ngắn mạch vùng bảo vệ ( N , N , N ) Khi ngắn mạch vùng bảo vệ, dòng so lệch I SL dòng tổng chỗ ngắn mạch (đã loại trừ dòng thứ tự khơng), dịng điện hãm I H  I SL Ta kiểm tra chế độ min, sơ đồ (SNmin, MBA làm việc) Hệ số độ nhạy: k n87  - I SL I SLng ' Điểm ngắn mạch N : Dựa vào kết tính tốn ngắn mạch, dịng ngắn mạch chỗ bảo vệ loại trừ dịng thứ tự khơng xác định sau: '( ) Dạng ngắn mạch N1 : I BI 1( 0)  5,413 '(1,1) Dạng ngắn mạch N1 : Khi chưa loại bỏ dòng thứ tự không: I BI  a I   a I   I H  ( 3 j ).4,464  (  j ).(1,784)  (1,122) 2 2   4,02  j 5,411  6,74 Khi loại bỏ dịng thứ tự khơng: I BI 1( 0)  a I   a I   ( 3 j ).4,464  (  j ).(1,784) 2 2  1,34  j 6,411  6,55 '(1) Dạng ngắn mạch N1 : Khi chưa loại bỏ dòng thứ tự không: I BI  I1BI  I BI  I BI  2,345  2,345  0,984  5,59 Khi loại bỏ dịng thứ tự khơng: I BI 1( 0)  I1BI  I BI  2,345  2,345  4,69 Vậy: I SLN'  min5,413;6,55;4,69  4,69 I HN '  Với: 1 I SLN '  4,69  2,345 2 I SLN'  4,69 ' I HN '  2,345 xác định điểm ngắn mạch N1 (2,345;4,69) Ta có: I SLngN1'  I HN1' tg1  2,345.0,25  0,586 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -90- I SLN ' Do đó: k n87  I SLngN' 4,69 8 0,586  - ' Điểm ngắn mạch N : '( ) Dạng ngắn mạch N : I BI 1( 0)  2,589 '(1,1) Dạng ngắn mạch N : 3 I BI 1( 0)  a I 1BI  a I BI  (  j ).2,401  (  j ).(0,586)   0,908  j 2,587  2,742 2 2 (từ công thức chương 2, trang 29) '(1) Dạng ngắn mạch N : I BI 1( 0)  I1BI  I BI  1,287  1,287  2,574 Vậy: I SLN'  2,742;2,589;2,574  2,574 I HN '  Với: 1 I SLN '  2,574  1,287 2 I SLN'  2,574 ' I HN '  1,287 xác định điểm ngắn mạch N (1,287;2,574) Ta có: I SLngN  I HN tg1  1,287.0,25  0,322 ' Do đó: k n87  ' I SLN ' I SLngN'  2,587 8 0,322 - ' Điểm ngắn mạch N : I SLN'  2,077 I HN '  Với: 1 I SLN '  2,077  1,039 2 I SLN'  2,077 ' I HN '  1,039 xác định điểm ngắn mạch N (1,039;2,077) Ta có: I SLngN3'  0,3 Do đó: k n87  I SLN ' I SLngN'  2,077  6,923 0,3 Kết kiểm tra hệ số độ nhạy bảo vệ bảng 5.6 sau: GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -91- Bảng 5.6 Hệ số độ nhạy bảo vệ so lệch Thông số I SL IH I SLng k n87 N1' 4,69 2,345 0,586 N 2' 2,574 1,287 0,322 N 3' 2,077 1,039 0,3 6,923 Điểm ngắn mạch 5.3.2 Bảo vệ so lệch thứ tự không 87N 3.I N I kđ 87 N Hệ số độ nhạy: k n87 N  Trong đó: I 0N dịng ngắn mạch thứ tự khơng cực tiểu chỗ ngắn mạch - ' Tại điểm N   I N  I 0(1N) ' , I 0(1N,1')min  2,345;2,68  2,345 - 1 ' Tại điểm N   I N  I 0(1N) ' , I 0(1N,1')min  1,287;1,815  1,287 2 Vậy: I N  1,287 Trong hệ đơn vị có tên: I N  1,287.328  422,136 A Độ nhạy: k n87N  3.I N 3.422,136   7,036 I kđ 87 N 180 5.3.3 Bảo vệ dòng 51 Hệ số nhạy: k n51  I N , yêu cầu độ nhạy: k n51  1,2  1,5 I kđ 51 I N dòng ngắn mạch nhỏ qua bảo vệ Ta xét dòng ngắn mạch nhỏ qua BI1 ngắn mạch N2 N (Sơ đồ 4: S N , MBA) I kđ 51 dòng khởi động bảo vệ - Phía 220kV (xét dịng qua BI1)   I N 220  I N220min , I N220min  min2,062;1,504  1,504 Trong hệ đơn vị có tên: I N 220  1,504.328  493,312 A k n51  GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga I N 493,312   1,31 I kđ 51 376,53 SVTH: Nguyễn Thị Vân -92- Vậy độ nhạy đạt u cầu - Phía 110kV (xét dịng qua BI2) I N 110  2,148 Trong hệ đơn vị có tên: I N 110  2,148.656  1409,088 A k n51  - I N 1409,088   1,432 I kđ 51 984,120 Độ nhạy bảo vệ đạt u cầu Phía 35kV (xét dịng qua BI3) I N 35  1,448 Trong hệ đơn vị có tên: I N 35  1,448.2062  2985,776 A k n51  I N 2985,776   1,931 I kđ 51 1546,474 5.3.4 Bảo vệ dịng thứ tự khơng 51N Độ nhạy bảo vệ: k n51N  3.I N I kđ 51N I 0N dịng điện thứ tự khơng cực tiểu qua bảo vệ có ngắn mạch cuối vùng bảo vệ - Phía 220kV (qua BI1):   I N  I 0(1N) , I 0(1N,12)  min0,266;0,365  0,266 Trong hệ đơn vị có tên: I N  0,266.328  87,248 A Độ nhạy: k n51N  - 3.I N 3.87,248   1,454 I kđ 51N 180 Phía 110kV (qua BI2):   I N  I 0(1N) , I 0(1N,12)  min1,050;1,440  1,050 Trong hệ đơn vị có tên: I N  1,050.656  688,8 A Độ nhạy: k n51N  3.I N 3.688,6   6,886 I kđ 51N 300 Kết luận: qua tính tốn kiểm tra độ nhạy ta thấy bảo vệ SEL-387-6 SEL-4515 cài đặt thơng số giởi hạn cho phép thiết bị để bảo vệ an toàn cho MBA trước cố ngắn mạch trạm GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân -93- TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.VS Trần Đình Long Bảo vệ hệ thống điện.Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2008, 423 trang GS.TS Lã Văn Út Ngắn mạch hệ thống điện.Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2007, 222 trang Ngô Hồng Quang Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4-500kV Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2005, 393 trang http://www.selinc.com/ - http://www.selinc.com/SEL-387/ - SEL-387 Overcurrent Differential and Overcurrent Relay, (20 trang) SEL-387-0, -5, -6, (556 trang) https://www.selinc.com/SEL-451/ SEL-451 Protection, Automation, and Bay Control System (16 trang) SEL-451-5 Protection, Automation, and Bay Control System Catalogue SEL-387 SEL-451 GVHD: TS Vũ Thị Thu Nga SVTH: Nguyễn Thị Vân .. .Đồ án tốt nghiệp Thi? ??t kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV LỜI CẢM ƠN Trong đồ án này, em xin trình bày phương pháp thi? ??t bị bảo vệ cần thi? ??t để phát đúng,... khóa trước, bạn nhóm hỗ trợ, chia sẻ kinh nghiệm quý báu để hoàn thi? ??n đồ án Sinh viên: Nguyễn Thị Vân Lớp D5-H1 Đồ án tốt nghiệp Thi? ??t kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV NHẬN... Nguyễn Thị Vân Lớp D5-H1 Đồ án tốt nghiệp Thi? ??t kế mạng bảo vệ rơ le cho trạm biến áp 220/110/35 kV 3.1 Hư hỏng chế độ làm việc khơng bình thường MBA 411 3.2 Các yêu cầu thi? ??t bị bảo vệ