Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơ le cho trạm biến áp  án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 1 CHNG 1: MÔ TI TNG C BO V - THÔNG S CHÍNH 1.1. MÔ TI TNG i tng bo v là trm bin áp 220/110/35kV có hai máy bin áp t ngu B 1 và B 2 c mc song song vi nhau. Hai máy bin áp này c cung p t mt ngun ca HT. H thng n(HT) cung cp n thanh góp 220kV ca trm bin áp qua ng dây kép D. Phía trung và h áp ca trm có n áp 110kV và 35kV a n các ph ti. Hình 1.1. S nguyên lý và các v trí t bo v ca trm bin áp 1.2. THÔNG S CHÍNH 1.2.1.  thng n HT : có trung tính ni t Công sut ngn mch  ch cc i: S Nmax = 1500MVA Công sut ngn mch  ch cc tiu: S Nmax = 0,75.1500 = 1125MVA X OH = 1,2 X 1H 1.2.2. ng dây D : Chiu dài ng dây: L = 75km; n kháng th t thun: X 1 = 0,309 /km n kháng th t không: X 0 = 2.X 1 1.2.3. Máy bin áp : Loi t ngu 3 pha 3 cun dây BI 3 35kV N 1 110kV HT § BI 1 BI 2 BI 4 N 2 / N 3 / N 2 N 3 220kV D N 1 /  án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 2 Có 3 cp n áp: 230/121/38,5kV Công sut 125/125/62,5MVA u dây: YN – Auto – d11(Y 0 -  - 11) Gii hn u chnh n áp: U c = ±10% n áp ngn mch phn trm ca các cun dây U N C-T = 11% U N C-H = 31% U N T-H = 19% 1.3. CHN MÁY CT, MÁY BIN DÒNG N, MÁY BIN N ÁP 1.3.1. Máy ct n : - Máy ct n c chn theo u kin sau: - n áp: U m MC  U mg - Dòng n: I m MC  I lvcb - n nh nhit: 2 nh nh N I.tB ≥ (ch kim tra vi máy ct có I m  1000A) - n nh lc ng n: i   i xk - u kin ct: I t MC  I’’. Trong ó: I lvcb – dòng làm vic cng bc ln nht qua máy ct ng vi dòng công sut ln nht i qua khi quá ti s c. dm B lvcb qtsc dm B dm B xk Nmax cb S I = k .I = 1,4. 3.U i = 2.1,8.I'' I'' = I'' .I I’’ – dòng ngn mch hiu dng toàn phn ln nht khi ngn mch Thông s tính toán p n áp U m (kA) S m (MVA) I lvcb (kA) I'' Nmax I cb I'' (kA) I xk (kA) 220 230 125 0,439 9,013 0,328 2,956 7,525 110 121 125 0,835 5,262 0,656 3,452 8,787 35 38,5 62,5 1,312 1,866 2,062 3,848 9,795 ng 1.1. Thông s tính toán la chn thit b Thông s máy ct Kích thc p n áp Kiu máy ct U m (kV) I m (kA)  ch t n áp xung (kV) I t (kA) I  (kA) d (mm)h (mm) U N %  án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 3 220 3AQ1 245 4 1 1050 40 100 1410 5135 110 3AQ1 123 4 1 550 40 100 1410 3715 35 8BK20 36 2,5 2 175 31,5 80 1500 2200 ng 1.2. Thông s máy ct 1.3.2. Máy bin dòng n: Máy bin dòng n c chn theo u kin sau: - n áp: U m BI  U mg - Dòng n: I m BI  I lvcb - Ph ti: Z m BI  Z 2 =r 2 - n nh nhit: 2 nh 1dm nh N (kI).tB ≥ (ch kim tra vi máy ct có I m  1000A) - n nh ng: ldd 1dm xk 2.k .I i ≥ . Dòng n m Loi BI U m (kV)  cp Th cp p chính xác Ph ti ) I  (kA) H-220-5T 220 600 5 0,5 1,2 54 K-110M 110 1000 5 p 0,8 75 HP-35 35 2000 5 p 2 145 ng 1.3. Thông s máy bin dòng n 1.3.3. Máy bin n áp : Máy bin n áp c chn theo u kin sau: - n áp: U m BU  U mg - p chính xác: phù hp vi yêu cu ca các dng co - Công sut nh mc: S m BU  S 2 . Thông s BU U m (V) p n áp Loi BU Cun s cp Cun th p Cu n th p ph Công sut c i (VA) 220 KH-220-58 220000/ 3 100/ 3 100 2000 110 KH-110-57 110000/ 3 100/ 3 100 2000 35 3HOM-35 35000/ 3 100/ 3 100/3 1200 ng 1.4. Thông s máy bin n áp  án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 4 CHNG 2: TÍNH NGN MCH PHC V BO V RLE Ngn mch là hin tng ni tt hai m có n th khác nhau ca mch n bng mt vt dn có tng tr không áng k. Trm bin áp ch làm vic an toàn, tin cy vi h thng bo v rle tác ng nhanh, nhy và m bo tính chn lc  la chn và chnh nh các thit  này, phi da trên kt qu tính toán ngn mch, c th là dòng ngn mch i qua các BI khi xy ra các dng ngn mch. Yêu cu ca vic tính toán ngn mch là phi xác nh c dòng ngn ch ln nht (I max )  phc v cho vic chnh nh rle và dòng ngn mch nh nht (I min )  kim tra  nhy cho rle ã c chnh nh. Trong h thng n (HT) ngi ta thng xét các dng ngn mch sau: - Ngn mch 3 pha N (3) ; - Ngn mch 2 pha N (2) ; - Ngn mch 2 pha chm t N (1,1) ; - Ngn mch 1 pha N (1) . 2.1. CÁC GI THIT C BN  TÍNH NGN MCH. - Các máy phát n không có hin tng dao ng công sut ngha là góc ch pha gia các véct sc n ng ca máy phát là không thay i và xp x ng không. - Tính toán thc t cho thy ph ti hu nh không tham gia vào dòng ngn mch quá  ban u, do vy ta b qua ph ti khi tính toán ngn mch quá  ban u. -  thng t không bão hoà: gi thit này làm cho phép tính n gin i t nhiu bi vì ta xem mch là tuyn tính nên có th dùng phng pháp xp chng  tính toán. -  qua n tr i n áp > 1000V thì b qua n tr vì R << X. i n áp < 1000V thì không th b qua R vì R > 1/3 X. -  qua n dung. -  qua dòng n t hoá ca máy bin áp. -  thng n 3 pha là i xng. - Các tính toán c thc hin trong hn v tng i.  án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 5 2.2 CHN CÁC I LNG C BN. Ta chn S cb = S B = 125 MVA; U cb = U tb (n áp trung bình ca các cp tng ng): - U cb1 = 220 kV; - U cb2 = 110 kV; - U cb3 = 35 kV. Do ó dòng n c bn tng ng vi các cp n áp là: cb cb1 cb1 cb cb2 cb2 cb cb3 cb3 125 U 3.220 125 U 3.110 125 U 3.35 S I = 0,328 kA; 3. S I = 0,656 kA; 3. S I = 2,062 kA. 3. == == == 2.2.1. Tính toán thông s các phn t . 1)  thng n: a)  ch cc i (S N = S N max ): n kháng th t thun và n kháng th t nghch: cb 1H max 2H max N max S 125 X = X = = = 0,083. S 1500 n kháng th t không: X 0H max = 1,2 X 1H max = 1,2.0,083 = 0,100 b)  ch cc tiu (S N = S N min ): n kháng th t thun và n kháng th t nghch: cb 1H min 2H min N min S 125 X = X = = = 0,111. S 0,75.1500 n kháng th t không: X 0H min = 1,2 X 1H min = 1,2.0,111 = 0,133 2) ng dây: n kháng th t thun và n kháng th t nghch: cb 1D 2D 1 22 cb S 125 X = X = X .L. = 0,309.75. = 0,060 U 220 n kháng th t không: X 0D = 2X 1D = 2.0,060 = 0,120  án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 6 3) Máy bin áp t ngu. a) n áp ngn mch phn trm ca cun dây MBA t ngu c tính theo công thc sau: [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] NC N C-T N C-H N T-H NT N C-T N T-H N C-H NH N C-H N T-H N C-H 1 U % = U % + U % - U % 2 1 = 11% + 31% - 19% = 11,5% 2 1 U % = U % + U % - U % 2 1 = 11% + 19% - 31% = - 0,5% = 0 2 1 U % = U % + U % - U % 2 = [ ] 1 31% + 19% - 11% = 19,5% 2 b) Tính n kháng ca các cun dây Cun cao: NC cb C dm U % S 11,5 125 X = . = . = 0,115 100 S 100 125 Cun trung: NT cb T dm U %S X = . = 0 100S Cun h: NH cb H dm U % S 19,5 125 X = . = . = 0,195 100 S 100 125 2.2.2.  thay th: 1) Th t thun:  án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 7 2) Th t nghch: 3) Th t không: 2.2.3. Tính toán ngn mch ca trm. N 1 / BI 3 35kV N 1 110kV HT § BI 1 BI 2 BI 4 N 2 / N 3 / N 2 N 3 220kV D Hình 2.4. S ni n chính ca trm và các m cn tính ngn mch  án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 8 2.3. CÁC S TÍNH TOÁN: Tính toán dòng ngn n ngn mch c thc hin trong ch cc i và ch cc tiu bao gm 4 s:  1 : khi h thng  ch cc i và trm vn hành 1 máy bin áp c lp (S N max , 1MBA);  2 : khi h thng  ch cc i và trm vn hành 2 máy bin áp song song (S N max , 2MBA);  3: khi h thng  ch cc tiu và trm vn hành 1 máy bin áp c lp (S N min , 1MBA);  4 : khi h thng  ch cc tiu và trm vn hành 2 máy bin áp song song (S N min , 2MBA);  s 1 và s 2 dng ngn mch tính toán: N (3) ,N (1,1) , N (1) ;  s 3 và s 4 dng ngn mch tính toán: N (2) , N (1,1) , N (1) . m ngn mch tính toán. Phía 220 kV: N 1 và N 1 ’; Phía 110 kV: N 2 và N 2 ’; Phía 35 kV: N 3 và N 3 ’. 2.3.1.  1 (S Nmax , 1MBA). 1) Ngn mch phía 220kV.  thay th th t thun, th t nghch và th t không.  án tt nghip Thit k bo v rle cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 9 Trong ó: 1D   1H max 0D  0H max C H 0D 0H max C H 0D 0H max C H X 0,060 X = X = X + = 0,083 + = 0,113 22 X X = (X + ) // (X + X ) 2 X (X + ) . (X + X ) 2 = X X + + X + X 2 0,120 (0,100 + ) . (0,115 + 0,195) 2 0 0,100 + = ,120 + 0,115 + 0,195 2 = 0,106 a) Ngn mch 3 pha N (3) . Dòng ngn mch t h thng n m ngn mch N 1 (3) N 1  E1 I = I = = = 8,850 X 0,113 Phân b dòng qua các BI m N 1 : không có dòng qua các BI m N’ 1 : I BI1 = I  = 8,850 Dòng qua các BI khác bng không. b) Ngn mch hai pha chm t N (1,1) . n kháng ph (1,1)     X .X 0,113.0,106 X = = 0,055 X + X 0,113+ 0,106 ∆ = Các thành phn dòng n và n áp. 1  E1 I = = 5,952 X + X 0,113+0,055 Σ ∆ = [...]... r le cho tr m bi n áp N'2 35kV N3 N'3 N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(3) 4,386 4,295 4,235 2,421 2,421 0 0 0 2,421 0 0 0 0 0 0 ng 2.1 B ng t ng k t tính ng n m ch cho s 2.3.2 0 3,420 2,736 0 0 1 2(SN max, 2 MBA) 1) Ng n m ch phía 220kV X 2H max 0,083 X2D 0,060 BI1 N'1 N1 X2 0,113 N1 I2 U2N 220 kV Hình 2.13 S SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 thay th TTN Trang 17 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp. .. n V n Phúc – KT – K26 Trang 20 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp X2 0,171 N2 I2 U2N Hình 2.16 S thay th TTN Trong ó: X1D X C + X T + 2 2 0,060 0,115 = 0,083 + + = 0,171 2 2 X 0,120 X 0HT = X 0H max + 0D = 0,100 + = 0,160 2 2 X C 0,115 = = 0,058 2 2 X = X = X1H max + SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 Trang 21 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp X H 0,195 = = 0,098 2 2 X X... phía 110kV c a máy bi n áp SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 Trang 22 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp I0Σ 3, 252 = = 1,626 2 2 Dòng th t không t h th ng v m ng n m ch I0T = - U0N - 0, 221 = = −1,014 X C 0,160 + 0,058 X 0HT + 2 Dòng th t không ch y qua phía 220kV c a m i máy bi n áp I 0HT = I 0HT −1,014 = = −0,507 2 2 Dòng th t không qua cu n chung c a máy bi n áp( h I0ch = I0T Icb2 – I0C... = -3,567 - j7,650 = 8,440 IBI4 = 3.I0B = 1,031kA Dòng qua các BI khác b ng không c) Ng n m ch 1 pha N(1) n kháng ph X (1) = X 2 + X = 0,113 + 0,106 = 0, 219 ∆ Các thành ph n dòng n và SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 n áp t i ch ng n m ch Trang 10 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp I1Σ = I 2Σ = I 0 Σ = E 1 = 3,012 = X + X ∆ 0,113 + 0, 219 U 0N = - I0 Σ X 0Σ = - 3,012.0,106 = - 0,319 Phân... 0,939 = - 4,579 - j7,640 = 8,916 IBI4 = ITT = 0,924kA Dòng qua các BI khác b ng không c) Ng n m ch 1 pha N(1) n kháng ph X (1) = X + X = 0,113 + 0,079 = 0,192 ∆ Các thành ph n dòng n và SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 n áp t i ch ng n m ch Trang 19 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp I1Σ = I 2Σ = I 0Σ = E 1 = 3,279 = X + X ∆ 0,113 + 0,192 U 0N = - I0 Σ X 0Σ = - 3,279.0,079 = - 0,259 Phân b... qua các BI SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 Trang 12 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp m N2: IBI1 = I = 4,386 IBI2 = I = 4,386 không có dòng qua các BI m N’2: IBI1 = I = 4,386 Dòng qua các BI khác b ng không t N(1,1) b) Ng n m ch hai pha ch m n kháng ph (1,1) X∆ = X X X +X Các thành ph n dòng = 0, 228.0,114 = 0,076 0, 228 + 0,114 n và n áp E 1 = 3,289 I1Σ = = X + X ∆ 0, 228 + 0,076 I 2... pha N(1) n kháng ph X (1) = X + X = 0,228 + 0,114 = 0,342 ∆ Các thành ph n dòng n và I1Σ = I 2Σ = I 0 Σ = n áp t i ch ng n m ch E 1 = 1,754 = X + X ∆ 0, 228 + 0,342 U 0N = - I0 Σ X 0Σ = -1,754.0,114 = - 0,200 Phân b dòng th t không Dòng th t không ch y qua cu n trung v m ng n m ch N2 I0T = I = 1,754 SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 Trang 14 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp Dòng th t... i máy bi n áp I 0C = I0Σ 2,439 = = 1,220 2 2 Dòng th t không ch y qua cu n chung c a m i máy bi n áp I0T = SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 Trang 24 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp I0ch = I0T Icb2 – I0C Icb1 = 1,220.0,656 – 0,381.0,328 = 0,675kA Dòng qua dây trung tính c a m i máy bi n áp I0TT = 3.I0ch = 3 0,675 = 2,025kA Phân b dòng qua các BI m N 2: Dòng qua BI1 I1Σ 2,439 = = 1,220... BI1 = Dòng qua các BI khác b ng không T k t qu tính toán trên ta có b ng t ng k t tính ng n m ch cho s 2 (SN max, 2 MBA) Phía NM m NM 220kV N1 N'1 ng NM N(3) N(1,1) N(1) N(3) SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 Dòng qua các BI BI1 BI2 BI3 BI4(kA) 0 0 0 0 0,939 0 0 0,924 0,836 0 0 0,823 8,850 0 0 0 Trang 26 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp N(1,1) N(1) N(3) N(1,1) N(1) N(3) N(1,1) N(1) N(3)... 3,028 Dòng qua các BI khác b ng không I (2) = I1 = N b) Ng n m ch hai pha ch m t N(1,1) SVTH: Tr n V n Phúc – KT – K26 Trang 31 án t t nghi p Thi t k b o v r le cho tr m bi n áp n kháng ph (1,1) X∆ = X X X +X Các thành ph n dòng I1Σ = 0, 286.0,127 = 0,088 0, 286 + 0,127 = n và n áp E 1 = 2,674 = X + X ∆ 0,286 + 0,088 I 2 Σ = - I1Σ X0Σ 0,127 = −0,822 = - 2,674 X + X0Σ 0, 286 + 0,127 I 0Σ = - I1Σ X 2Σ . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơ le cho trạm biến áp  án tt nghip Thit k bo v r le cho trm bin áp SVTH: Trn Vn. n áp  án tt nghip Thit k bo v r le cho trm bin áp SVTH: Trn Vn Phúc – KT – K26 Trang 4 CHNG 2: TÍNH NGN MCH PHC V BO V R LE Ngn