Tính toán ngắn mạch bảo vệ máy biến áp

Lời nói đầu Ngày nay nhu cầu sử dụng điện năng là rất cần thiết và rất quan trọng trong mọi lĩnh vực của đời sống kinh tế xã hội. Do vậy hệ thống điện phải đảm bảo độ tin cậy, làm việc ổn định và lâu dài. Nhưng thực tế khi vận hành xuất hiện các trạng thái không bình thường gây ảnh hưởng xấu đến hệ thống điện. Trạng thái không bình thường hay xảy ra là ngắn mạch và quá tải . Gây tụt điện áp, mất trạng thái cân bằng của các hộ tiêu thụ điện năng. Làm hư hỏng các thiết bị điện do tác động nhiệt và cơ, khi có dòng điện ngắn mạch đi qua. Để hạn chế sự thiệt hại của dòng ngắn mạch và quá tải gây ra cho hệ thống điện thì ta phải tìm cách cách ly nhanh nhất phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Bằng việc ứng dụng các thành tựu khoa học đưa các thiết bị vào bảo vệ hệ thống điện, các thiết bị này có nhiều chức năng, tính ưu việt cao trong số đó Rơ le kỹ thuật số dùng trong bảo vệ hệ thống điện. Trong đồ án thiết kế bảo vệ Rơ le số cho trạm biến áp 110/35/10 kV, là đối tượng chính được bảo vệ. Trong đồ án này em sử dụng rơ le 7UT513 làm bảo vệ chính cho máy biến áp có công suất mỗi máy là 25/25/25 MVA, còn bảo vệ quá dòng làm bảo vệ dự phòng. Với những kiến thức còn hạn chế, chưa được thực tế nhiều nên bản đồ án thiết kế của em không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự quan tâm, chỉ bảo của thầy cô giúp em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế này. Em xin chân thành cảm ơn thầy TS - Nguyễn Xuân Hoàng Việt cùng toàn thể thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hưỡng dẫn em trong suốt thời gian vừa qua để em hoàn thành bản đồ án thiết kế này. Lời nói đầu Chương I Đặc điểm về trạm biến áp và thông số kỹ thuật các thiết bị chính 4 1.1. Giới thiệu chung về trạm biến áp: 4 1.1.1. Đặc điểm sơ đồ trạm. 4 1.1.2. Lưới phân phối điện. 5 1.2. Thông số chính trạm biến áp. 7 1.2.1. Máy biến áp T1. 8 1.2.2. Loại máy cắt 110 kV. 8 1.2.3. Loại máy cắt 35 kV. 9 1.2.4. Loại máy cắt 10 kV. 9 1.2.5. Máy biến điện áp. 10 Chương II Tính toán ngắn mạch bảo vệ máy biến áp 2.1. Mục đích tính ngắn mạch: 10 2.2. HTĐ max với trạm biến áp có 1 máy biến áp làm việc độc lập: 11 2.2.1. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo MBA tại N1 13 2.2.2. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo MBA tại N’1 15 2.2.3. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo MBA tại N2 17 2.2.4. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo MBA tại N’2 17 2.2.5. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo MBA tại N3 18 2.2.6. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo MBA tại N’3 19 2.3. HTĐ min với trạm biến áp có 2 máy biến áp làm việc song song: 20 2.3.1. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo MBA tại N1 21 2.3.2. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo MBA tại N’1 22 2.3.3. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo MBA tại N2 24 2.3.4. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo MBA tại N’2 25 2.3.5. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo MBA tại N3 26 2.3.6. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo MBA tại N’3 27 2.4. HTĐ min với trạm biến áp có 1 máy biến áp làm việc độc lập: 28 2.4.1. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo MBA tại N1 28 2.4.2. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo MBA tại N’1 30 2.4.3. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo MBA tại N2 32 2.4.4. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo MBA tại N’2 32 2.4.5. Xét điểm ngắn mạch nằm ngoài vùng bảo MBA tại N3 33 2.4.6. Xét điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo MBA tại N’3 34 2.5. Bảng tổng kết giá trị I ngắn mạch chạy qua BI trong các chế độ. 34 2.5.1. Chế độ HTĐ max trạm biến áp có 1 MBA vận hành độc lập. 35 2.5.2. Chế độ HTĐ min trạm biến áp có 2 MBA vận hành song song. 36 2.5.3. Chế độ HTĐ min trạm biến áp có 1 MBA vận hành độc lập. 38 Chương III Lựa chọn phương thức bảo vệ và giới thiệu các tính năng của rơ le 3.1. Lựa chọn các phương thức bảo vệ, rơ le được sử dụng: 40 3.2. Các loại bảo vệ được đặt cho máy biến áp: 43 3.2.1. Những hư hỏng thường xảy ra đối với máy biến áp. 43 a. Hư hỏng bên trong máy biến áp. 43 b. Hư hỏng ở chế độ làm việc bình thường của MBA. 44 3.2.2. Các chức năng bảo vệ được sử dụng. 44 3.2.2.1. Nguyên lý bảo vệ bằng rơ le khí. 44 3.2.2.2. Nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện. 44 3.2.2.3. Nguyên lý bảo vệ quá dòng điện. 45 3.2.2.4. Nguyên lý bảo vệ dòng điện thứ tự không MBA. 45 3.2.2.5. Bảo vệ chống quá tải máy biến áp. 46 3.3. Giới thiệu tính năng và thông số của rơ le 7UT 513: 48 3.3.1. Tính năng và thông số của rơ le 7UT 513. 48 3.3.1.1. Tính năng của rơ le 7UT 513. 48 3.3.1.2. Các thông số kỹ thuật rơ le 7UT 513. 48 3.3.1.3. Phạm vi chỉnh định đối chức năng bảo vệ so lệch MBA. 50 3.3.1.4. Bảo vệ chạm đất có giới hạn. 51 3.3.1.5. Bảo vệ quá dòng có thời gian. 51 3.3.1.6. Bảo vệ quá tải. 52 3.3.2. Nguyên lý hoạt động rơ le 7UT 513 53 3.4. Tính năng và thông số của rơ le 7SJ 600: 59 3.4.1. Tính năng của rơ le 7SJ 600. 59 3.4.2. Thông số kỹ thuật rơ le 7SJ 600. 59 3.4.3. Bảo vệ quá dòng có thời gian độc lập. 61 3.4.4. Bảo vệ quá dòng có thời gian phụ thuộc. 62 3.4.5. Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. 64 3.4.6. Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt. 66 3.4.7. Các chức năng phụ khác. 66 3.4.8. Nguyên lý làm việc. 67 Chương IV Chọn máy biến dòng điện – Tính toán các thông số đặt và kiểm tra độ nhậy của hệ thống bảo vệ 4.1. Chọn máy biến dòng điện (BI): 68 4.1.1. Chọn máy biến dòng cấp điện áp 110 kV (BI1). 68 4.1.2. Chọn máy biến dòng cấp điện áp 35 kV (BI2). 68 4.1.3. Chọn máy biến dòng cấp điện áp 10 kV (BI3). 69 4.2. Tính các thông số đặt và kiểm tra sự làm việc vủa bảo vệ: 69 4.2.1. Theo kết quả tính toán ở chương II. 69 4.2.2. Chỉnh định cho bảo vệ so lệch 7UT513. 69 4.2.2.1. Các thông số cần chỉnh định. 69 a. Ngưỡng tác động cấp 1. 69 b. Ngưỡng tác động cấp 2. 69 4.2.2.2. Địa chỉ cài đặt các thông số MBA khối địa chỉ 11. 70 4.2.2.3. Các thông số được chỉnh định bảo vệ so lệch. 75 4.2.3. Bảo vệ chạm đất có giới hạn (F87N). 76 4.2.4. Chức năng chống quá tải rơ le 7UT513. 77 4.2.5. Bảo vệ quá dòng dự phòng phía 35 kV. 78 4.2.6. Bảo vệ quá dòng dự phòng phía 10 kV. 78 4.2.7 Bảo vệ quá dòng dự phòng phía 110 kV. 79 a. Chức năng 50. 79 b. Chức năng 50N. 79 c. Chức năng 51. 79 d. Chức năng 51N. 80 4.2.8 Bảo vệ quá áp thứ tự không chống chạm đất phía 35 kV. 80 4.3. Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ so lệch. 81 4.3.1. Kiểm tra độ an toàn của bảo vệ so lệch máy biến áp. 82 4.3.1.1. HTĐ max trạm biến áp có 1 máy biến áp làm việc độc lập. 83 4.3.2. Kiểm tra độ nhậy của bảo vệ so lệch máy biến áp. 84 4.3.2.1. HTĐ min trạm biến áp có 1 máy biến áp làm việc độc lập. 84 4.3.3. Kiểm tra độ nhậy của bảo vệ quá dòng 110 kV. 86 4.3.3.1. HTĐ min 2 máy biến áp làm việc song song. 86 4.3.3.2. Kiểm tra độ nhậy của chức năng 51. 87 4.3.3.3. Kiểm tra độ nhậy của chức năng 51N. 87 4.3.4. Bảng kết quả các giá trị 88