Bộ môn Năng lượng điện - Phần V: Thiết kế hệ thống bảo vệ và đo lường cho đường dây và trạm biến áp

Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Phần V Thiết kế Hệ thống bảo vệ vμ đo l−ờng cho đ−ờng dây vμ trạm biến áp Nội dung Ch−ơng 1: Khái niệm vệ bảo vệ rơ le Ch−ơng 2: Thiết kế bảo vệ rơ le cho trạm biến áp. Ch−ơng 3: thiết kế bảo vệ rơ le cho ĐDK 110 Kv Ch−ơng 4: Thiết kế bảo vệ quá điện thế thiên nhiên cho đ−ờng dây 110/35-22 kv vμ trạm biến áp Ch−ơng 5: tính toán hệ thống đo l−ờng cho đ−ờng dây 110 kv vμ trạm biến áp Ch−ơng 6: kết cấu trạm biến áp trung gian Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Ch−ơng 1 khái niệm bảo vệ rơ le Trong quá trình vận hμnh hệ thống điện không thể tránh khỏi các sự cố vμ các chế độ lμm việc không bình th−ờng của mạng điện vμ các thiết bị điện, phần lớn các sự cố đều dẫn tới sự lμm tăng dòng điện vμ giảm điện áp trong một số phần tử của hệ thống điện. Khi dòng điện tăng sẽ sinh ra lực điện động vμ nhiệt l−ợng lớn quá mức sẽ lμm h− hỏng các thiết bị điện ở vị trí xảy ra sự cố vμ các thiết bị tham gia vμo quá trình sản xuất, truyền tải điện khi có dòng sự cố chạy qua. Điện áp giảm xuống quá mức sẽ phá huỷ sự lμm việc bình th−ờng của hệ thống vμ các hộ tiêu thụ vμ sự ổn định của các máy phát điện đang lμm việc song song. Các chế độ lμm việc không bình th−ờng do điện áp vμ tần số giảm xuống sẽ ảnh h−ởng tới chế độ lμm việc bình th−ờng của các thiết bị điện vμ có nguy cơ lμm mất ổn định của hệ thống năng l−ợng, các chế độ lμm việc không bình th−ờng do dòng vμ áp tăng lên có thể lμm h− hỏng các thiết bị điện, những hậu quả nguy hiểm trên có thể khắc phục đ−ợc, nếu có thiết bị theo dõi phát hiện kịp thời các sự cố vμ các chế độ lμm việc không bình th−ờng để có các biện pháp khắc phục nhanh chóng. Để thực hiện đ−ợc nhiệm vụ trên ng−ời ta th−ờng sử dụng các thiết bị điện nh− cầu chì, áp tô mát, rơ le vμ tự động hoá. Cầu chì lμ thiết bị bảo vệ đơn giản nhất nh−ng với các sơ đồ phức tạp thì việc bảo vệ bằng cầu chì thì rất hạn chế, để khắc phục đ−ợc nh−ợc điểm nμy ng−ời ta phải khắc phục bằng bảo vệ rơ le, bảo vệ rơ le lμ một dạng cơ bản của tự động hoá, thiếu bảo vệ rơ le thì hệ thống điện không thể lμm việc bình th−ờng vμ tin cậy đ−ợc. Bảo vệ rơ le thực hiện việc kiểm tra, giám sát liên tục các trạng thái vμ các chế độ lμm việc của tất cả các phần tử trong hệ thống điện vμ có những phản ứng thích hợp, khi xuất hiện sự cố vμ những chế độ lμm việc không bình th−ờng, khi xuất hiện sự cố, bảo vệ rơ le sẽ tác động lên các phần tử tự động để loại trừ một cách nhanh chóng phần tử bị sự cố ra khỏi mạng điện, khi xuất hiện chế độ lμm việc không bình th−ờng thì tuỳ theo từng mức độ mμ bảo vệ rơ le sẽ tiến hμnh những thao tác cần thiết để phục hồi chế độ lμm việc bình th−ờng hoặc báo tín hiệu cho ng−ời vận hμnh biết. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Trong hệ thống điện hiện đại bảo vệ rơ le gắn liền một cách chặt chẽ với các thiết bị tự động nhằm phục hồi một cách nhanh chóng vμ tự động phục hồi chế độ lμm việc bình th−ờng của các hộ tiêu thụ. Trong hệ thống điện phần lớn các sự cố lμ ngắn mạch mμ nguyên nhân cơ bản của sự cố ngắn mạch lμ do cách điện bị giμ cỗi, khoảng cách giữa các pha không đảm bảo, quá điện áp thiên nhiên, các sự cố về phần cơ khí nh− đứt dây chạm chập dây dẫn, sai lầm do nhân viên thao tác... Bảo vệ rơ le lμ một thiết bị chuyên dùng trong hệ thống điện bao gồm rơ le vμ các khí cụ điện khác dùng để tự động cắt các phần tử h− hỏng ra khỏi hệ thống điện . * Bảo vệ rơ le cần phải thoả m∙n các yêu cầu sau: - Tính chọn lọc : Đó lμ khả năng của bảo vệ chỉ cắt những đoạn mạch bị h− hỏng . - Tác động nhanh : đó lμ khả năng của bảo vệ cắt đoạn mạch điện h− hỏng với thời gian ngắn nhất . - Lμm việc tin cậy : đó lμ khả năng lμm việc chính xác vμ tin cậy đối với tất cả các loại h− hỏng vμ chế độ lμm việc không bình th−ờng của các phần tử. - Phải có đủ độ nhạy cần thiết đối với tất cả các dạng h− hỏng vμ các chế độ lμm việc không bình th−ờng của mỗi phần tử mạch điện đ−ợc bảo vệ. - Phải độc lập với điều kiện vận hμnh của l−ới điện . Bất kỳ sự thay đổi nμo của l−ới điện thì bảo vệ rơle cũng phải tác động chắc chắn khi có các sự cố trong l−ới điện. Khái niệm chung về đo l−ờng Vấn đề đo l−ờng các thiết bị trong hệ thống điện đóng một vai trò rất quan trọng, nó kiểm tra sự lμm việc của các thiết bị mang điện vμ không mang điện, nó còn đo đếm vμ đánh giá đ−ợc các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật vμ chất l−ợng điện năng của hệ thống điện để từ đó mμ ta có thể nhận biết đ−ợc sự lμm việc của các thiết bị điện trong mọi tình trạng vμ có biện pháp phát hiện xử lý kịp thời các hiện t−ợng bất th−ờng có thể xảy ra cho các thiết bị điện. Ngoμi ra ta có thể biết đ−ợc sản l−ợng điện năng sản xuất ra, cân đối phụ tải cho hợp lý... Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Ch−ơng II thiết kế bảo vệ rơ le cho máy biến áp Máy biến áp lμ một phần tử rất quan trọng trong hệ thống điện, nếu máy biến áp bị sự cố sẽ dẫn tới chỗ ngừng cung cấp điện toμn bộ hay một phần hộ tiêu thụ, ảnh h−ởng tới sản xuất, có thể gây nguy hiểm cho thiết bị vμ con ng−ời. Mặt khác giá thμnh của máy biến áp so với các thiết bị khác trong hệ thống điện cao hơn rất nhiều, chi phí về sửa chữa cũng lớn, thời gian sửa chữa lâu, do đó máy biến áp phải đ−ợc bảo vệ một cách an toμn nhất. - Các loại sự cố xảy ra trong trạm biến áp gồm có: + Ngắn mạch giữa các pha bên trong thùng dầu máy biến áp vμ trên đầu ra các cuộn dây. + Ngắn mạch giữa các vòng dây trong một pha. + Chạm đất cuộn dây hoặc đầu ra cuộn dây. + Dầu trong máy biến áp bị phân huỷ hay bị cạn. + Vỡ sứ đầu vμo vμ đầu ra máy biến áp. Vì vậy cần phải có hệ thống bảo vệ cho các dạng sự cố trên để đảm bảo độ lμm việc tin cậy cho các máy biến áp. I). Chọn sơ đồ bảo vệ. Vì trạm ta thiết kế có cấp điện áp 110 KV xuống 35-22 KV vμ l−ới có trung tính trực tiếp nối đất cả phía 110 KV vμ 22 KV. Còn l−ới 35 KV cách ly trực tiếp với đất. Nên ta sử dụng sơ đồ sao đủ lμ sơ đồ sử dụng 3 máy biến dòng 3 rơ le, với nguồn thao tác lμ một chiều với cấp điện áp 220V vμ bảo vệ trên cả 3 pha. Do đó để bảo vệ an toμn cho máy biến áp lμm việc đ−ợc tin cậy ta dùng các loại bảo vệ sau: - Bảo vệ máy cắt liên lạc trên thanh cái 110 KV, 35 KV vμ 22 KV. - Bảo vệ quá tải cho máy biến áp. - Bảo vệ dòng điện cực đại cho máy biến áp. - Bảo vệ so lệch cho máy biến áp. - Bảo vệ rơ le hơi. - Bảo vệ chống quá điện thế (sét) thiên nhiên vμ bảo vệ thứ tự không cho máy biến áp. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Trong đó: - Bảo vệ so lệch lμ bảo vệ cắt nhanh nhằm mục đích loại trừ nhanh dòng điện ngắn mạch, phạm vi của bảo vệ lμ trong khoảng giữa 3 máy biến dòng của bảo vệ so lệch. - Bảo vệ dòng điện cực đại: Lμ bảo vệ dự phòng cho bảo vệ cắt nhanh, vì có thời gian tác động lâu hơn, phạm vi bảo vệ của bảo vệ dòng cực đại lμ từ nơi đặt máy biến dòng đến bảo vệ ngay phía sau nó . - Bảo vệ rơ le hơi: Lμ bảo vệ tất cả các sự cố bên trong máy biến áp. Do rơ le hơi đ−ợc thiết kế hợp bộ với từng loại máy biến áp nên không cần phải thiết kế nữa. - Bảo vệ quá tải: Lμ bảo vệ cho máy biến áp khi lμm việc quá tải v−ợt quá trị số thời gian cho phép. - Bảo vệ thứ tự không cho máy biến áp: Dùng để chống ngắn mạch một pha trong máy vì có dòng chạm đất lớn ( vì l−ới 22 KV có trung tính trực tiếp nối đất ) bảo vệ th−ờng nối vμo máy biến dòng đặt ở trung tính của máy biến áp, bảo vệ có thể gồm 2 cấp tác động lμ cấp tác động có thời gian vμ cấp tác động không có thời gian. Vì vùng bảo vệ của bảo vệ thứ tự không trùng với vùng bảo vệ của bảo vệ dòng cực đại, do đó khi bảo vệ dòng điện cực đại có đủ độ nhạy thì không cần phải thiết kế bảo vệ thứ tự không nữa. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp II). Tính toán bảo vệ Rơle cho trạm: 1). Xác định các tham số của bảo vệ dòng cực đại và bảo vệ quá tải: Trong đó: PT2, PT3, PT4: Lμ các rơ le dòng điện. PY: Lμ rơ le tín hiệu. PB: Lμ rơ le thời gian. P∏: Lμ rơ le trung gian. a. Xác định các thông số của bảo vệ dòng cực đại: Xác định dòng điện sơ cấp của máy biến áp đ−ợc bảo vệ t−ơng ứng với công suất danh định. Chọn các máy biến dòng cho bảo vệ vμ xác định dòng điện thức cấp t−ơng ứng trong các nhánh của bảo vệ. 16.000-110/35/22 kV 22 kV Hình: PT3PT2- - 110 kV CL1 CC1 MC1 PY1 Pπ + + + - - PB PT4 CC3 CL3 BI MC3 - 35 kV CC2 CL2 MC2 Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp STT Tên các đại l−ợng Giá trị tính bằng số 1 Dòng điện sơ cấp máy biến áp ứng với công suất danh định 110.3 16000 = 83,978(A) 2 Hệ số biến đổi của biến dòng 400/5 3 Tổ đầu dây Y 4 Dòng điện thứ cấp trong các nhánh của bảo vệ 5400 97883 / , = 1,050(A) 1). Chọn máy biến dòng cho bảo vệ dòng điện cực đại: Điều kiện chọn: UdmBI ≥ Udm HT = 110 KV. IdmBI ≥ Ilvmax Trong đó: Ilvmax: Lμ dòng điện lμm việc cực đại của máy biến áp. Ilvmax = 1,4.IdmBA = 57117 1103 0001641 , . .., = (A) Tra phụ lục 6 trang 116- TK NMĐ-TBA ( PGS: Nguyễn hữu Khải ) ta đ−ợc các thông số của máy biến dòng nh− sau: Idm (A) Loại Uđm (KV) Sơ Thứ Cấp chính xác Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác 0,5 Bội số ổn định động Bội số ổn định nhiệt tnh (s) TφHД-110M 110 400 5 0,5 1,2 110 34,6/3 2. Chọn rơ le dòng điện cho bảo vệ dòng cực đại: - Ta có dòng khởi động của rơ le lμ: Ikđbv = tv maxlvmmdt k I.k.k Trong đó: kdt : Lμ hệ số dự trữ = ( 1,1 ữ 1,2 ). Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp kmm: Lμ hệ số mở máy hay khởi động có kể tới sự tăng dòng điện do các động cơ tự động khởi động = ( 2 ữ 3). ktv : Lμ hệ số trả về của rơ le = 0,85. Suy ra: Ikđbv = 3304 850 57117211 , , ,.., = (A) Vậy: IkđR = 804315400 3304k n I s BI kdbv ,. / , . d == (A) Trong đó: ksđ :Lμ hệ số sơ đồ =1(vì cuộn thứ cấp máy biến dòng đấu theo hình sao đủ ). IkđR: Lμ dòng khởi động của rơ le. nBI : Lμ tỷ số biến đổi của máy biến dòng. Tra phụ lục 1 trang 102- Tính toán thiết kế bảo vệ rơ le- ĐHBK- Ta chọn đ−ợc rơ le dòng điện điện từ có các thông số nh− sau: ổn định nhiệt Loại Giới hạn đại l−ợng đặt IkđR (A) IkđR (A) I∞ (A) I1sec (A) ∋T-251/ 10 1,5ữ6 1,5ữ3 20 600 Loại ∋T-251: Lμ loại có một tiếp điểm th−ờng mở. 3). Chọn rơ le thời gian cho bảo vệ dòng cực đại: Vì ta chọn rơ le loại điện từ nên có Δt = ( 0,35ữ0,6 s). Vμ ta có nguồn thao tác lμ điện áp một chiều 220 V. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Tra phụ lục 4 trang 108- Tính toán thiết kế bảo vệ rơ le- ĐHBK- ta đ−ợc thông số của rơ le thời gian nh− sau: Số l−ợng tiếp điểm tức thời Loại tkđR (s) ΔtkđR (s) th−ờng hở th−ờng kín Uđm (V) Loại dòng điện Công suất tiêu thụ SR (VA) ∋B-124 0,25ữ3,5 0,12 1 1 220 1 chiều 30 4). Chọn rơ le tín hiệu cho bảo vệ dòng cực đại: Điều kiện chọn lμ: UđmPY = Uđm nguồn thao tác = 220 V. IđmPY = IđmPB = 13630 220 30 , U S PB PB == (A) Tra phụ lục 7 trang 113- TK BVRL- ĐHBK- Ta đ−ợc các thông số của rơ le tín hiệu nh− sau: Loại IkđR (A) I∞ hay [ I ] (A) Rcuộn dây (Ω) PY-21/0,15 0,15 0,45 8 5). Chọn rơ le trung gian cho bảo vệ dòng cực đại: Điều kiện chọn: UđmP∏ = Uđm nguồn thao tác = 220 v. Tra phụ lục 5 trang 110 - TK BVRL- ĐHBK- Ta đ−ợc các thông số của rơ le trung gian nh− sau: Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Tên các tham số P∏-23 Udm (V) 220 UkđR ( % Udm ) 70 Uv ( % Udm ) 3 tkđR 0,66 tođnh ở 1,1.Udm Lâu dμi SR ở Udm 6 Dòng điện lâu dμi cho phép qua tiếp điểm 5 Số lần lμm việc liên tục không gây hỏng về cơ 100.000 6). Kiểm tra máy biến dòng của bảo vệ: Điều kiện kiểm tra lμ các bội số dòng điện về ổn định động vμ ổn định nhiệt của chúng , biểu thức nh− sau: kođđ = dmBI 1xkN I2 i . k0đnh = odnh 1gtN dmBI 1N t t I I .∞ Trong đó: tgtN2 = tgtckN + tgttdN = 2,1 (s) đã tính ở phần kiểm tra thiết bị của trạm biến áp. tođnh = 5 (s). với ixkN1 = kxk. 2 .I (3) N(N1)= 1,8. 2 .7,21= 18,354 (KA) Suy ra : === 3002 1035418 I2 ik 3 dmBI 1xkN odd . ., . 43,261 Nh− vậy kođđ = 110 > 43,261 vμ thoả mãn điều kiện ổn định động. Ta có I∞N1 = I(3)N(N1) = 7,21.103 (A) Suy ra : Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp 5 12 400 10217 t t I Ik 3 odnh 1gtN dmBI 1N odn , . ., . == ∞ = 11,482 Vậy kođnh = 11,533 > 11,482 thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt. Nh− vậy máy biến dòng đã chọn thoả mãn điều kiện kiểm tra. 7. Kiểm tra độ nhạy của rơ le dòng điện của bảo vệ dòng cực đại: Để cho rơ le lμm việc đ−ợc tin cậy thì ta phải kiểm tra độ nhạy của rơ le. knh = 31,I I I I kdbv minN kdR minR ≥= Trong đó: IRmin : Lμ dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua rơ le khi xảy ra ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ ( tức lμ khi ngắn mạch một pha phía thứ cấp máy biến áp ). INmin : lμ dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất phía thứ cấp máy biến áp đã đ−ợc quy đổi về phía sơ cấp máy biến áp. IkđR : Lμ dòng khởi động của rơ le. Ikđbv : lμ dòng khởi động của bảo vệ. Vì đây lμ mạng có dòng chạm đất lớn nên ta dùng hệ thống bảo vệ 3 máy biến dòng vμ 3 rơ le, khi đó. INmin = BIBA )N(N )( n . n .I. 11 3 2 2 1 Trong đó: I(1)N(n2): Lμ dòng ngắn mạch một pha phía thứ cấp máy biến áp. nBA : Lμ tỷ số biến đổi của máy biến áp. nBI : Lμ tỷ số biến đổi của máy biến dòng. Suy ra: INmin = 59565400 1 22110 1109573 3 2 3 , / . / ..,. = ⇒ knh = 3173418043 5956 ,, , , >= Từ đây ta thấy bảo vệ dòng cực đại đủ độ nhạy do đó ta không phải thiết kế thêm bảo vệ thứ tự không để bảo vệ cho máy biến áp. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp 8. Kiểm tra rơ le trung gian của bảo vệ dòng cực đại: Điều kiện kiểm tra: UđmP∏ = 0,7.Udm = 0,7.220= 154 (V) * Xác định điện áp đặt lên rơ le trung gian: Ta có: RP∏ = 66668066 6 220 22 ,)( S U P P == Π Π (Ω) Mμ ta có điện trở của rơ le tín hiệu RPY = 8 Ω. Dòng điện qua rơ le trung gian chính lμ dòng điện qua rơ le tín hiệu: IP∏ = IPY = 02750 866668066 220 , ,RR U PYP dmngtt =+=+Π (A) Vậy sụt áp trên rơ le tín hiệu lμ: UPY = IPY.RPY = 0,0275.8 = 0,2199 (V) Nh− vậy điện áp đặt lên rơ le trung gian lμ: UP∏ = Uđm ngtt - UPY = 220 - 0,2199 = 219,78 (V) Vậy rơ le đã chọn thoả mãn về điều kiện khởi động. 2. Xác định các tham số bảo vệ so lệch. Ta có sơ đồ bảo vệ đ−ợc vẽ cho một pha nh− sau: Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cho MBA. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Bảo vệ so lệch thuộc dạng bảo vệ cắt nhanh dùng để bảo vệ cho máy biến áp khi xảy ra ngắn mạch giữa các pha, ngắn mạch một pha vμ ngắn mạch một số vòng dây trong một pha. Theo nguyên lý tác động của bảo vệ thì máy biến dòng đ−ợc đặt ở cả 3 phía của máy biến áp, cuộn dây thứ cấp của các máy biến dòng đ−ợc nối nh− thế nμo đó để khi máy biến áp lμm việc bình th−ờng vμ ngắn mạch ngoμi thì dòng chạy qua rơ le lμ hiệu số các dòng điện thứ cấp vμ bằng không . IR = IT I - IT II Khi chọn máy biến dòng thì các máy biến dòng đ−ợc chọn phải có tỷ số biến đổi nh− thế nμo đó để cho IT I có trị số bằng IT II vμ khi đó IR = 0. Còn khi xảy ra ngắn mạch ở trong vùng bảo vệ (giữa 2 máy biến dòng ) thì ta có: IT I + IT II => IR # 0 => bảo vệ sẽ tác động. Sơ đồ nối cuộn thứ cấp các máy biến dòng của bảo vệ so lệch đ−ợc nối theo hình sao, vì các cuộn sơ vμ thứ cấp của máy biến áp đều có sơ đồ đấu dây nh− nhau, do đó góc lệch pha giữa dòng sơ vμ thứ của máy biến áp sẽ trùng pha nhau hoặc lệch nhau 1 góc 1800. Do đó ta không cần bù góc lệch pha . 1). Chọn máy biến dòng cho bảo vệ so lệch: Các máy biến dòng phía 110 KV, 35 KV vμ 22 KV của bảo vệ so lệch đ−ợc chọn nh− máy biến dòng của bảo vệ dòng cực đại vμ bảo vệ thứ tự không của máy biến áp vμ kiểm tra các máy biến dòng phía 110 KV, 35 KV vμ 22 KV nh− ở bảo vệ dòng điện cực đại vμ bảo vệ thứ tự không cho máy biến áp. a). Chọn máy biến dòng phía 110 KV cho bảo vệ so lệch: Điều kiện chọn: UdmBI ≥ Udm HT = 110 KV. IdmBi ≥ Ilvmax Trong đó: Ilvmax: Lμ dòng điện lμm việc cực đại của máy biến áp. Ilvmax = 1,4.IdmBA = 57117 1103 0001641 , . .., = (A) Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Tra phụ lục 6 trang 116- TK NMĐ-TBA ( PGS: Nguyễn hữu Khái ) ta đ−ợc các thông số của máy biến dòng nh− sau: Bội số ổn Idm (A) định nhiệt Loại Uđm (KV) Sơ Thứ Ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác 0,5 Bội số ổn định động tnh (s) TφH- 110M 110 400 5 P 1,2 110 34,6/3 b) Chọn máy biến dòng phía 22 KV cho bảo vệ so lệch: Điều kiện chọn: Uđm BI ≥ UdmHT = 22 KV. IđmBI ≥ Ilvmax. Với Ilvmax = 85587 223 0001641 , . .., = (A) Tra phụ lục 6 trang 116 - TK NMĐ- TBA ( PGS: Nguyễn Hữu Khái ). Ta đ−ợc các thông số của máy biến dòng nh− sau: Idm (A) Loại Uđm (KV) Sơ Thứ Ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định Mức ứng với cấp Chính xác 0,5Ω Bội số ổn định động A) Bội số ổn định nhiệt tođnh (s) TΠΟ∧-22 22 1000 5 0,5 0,8 120 40/4 c). Chọn máy biến dòng phía 35 KV cho bảo vệ so lệch: Điều kiện chọn: Uđm BI ≥ UdmHT = 35 KV. IđmBI ≥ Ilvmax. Với Ilvmax = 50369 353 0001641 , . .., = (A) Tra phụ lục 6 trang 116 - TK NMĐ- TBA ( PGS: Nguyễn Hữu Khái ). Ta đ−ợc các thông số của máy biến dòng nh− sau: Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Idm (A) Loại Uđm (KV) Sơ Thứ Ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định Mức ứng với cấp Chính xác 0,5Ω Bội số ổn định động A) Bội số ổn định nhiệt tođnh (s) TφHP-35 35 500 5 0,5 1,2 125 49/4 + Xác định dòng sơ cấp ở tất cả các phía của máy biến áp đ−ợc bảo vệ t−ơng ứng với công suất định mức của nó, chọn các máy biến dòng dùng cho bảo vệ vμ tính các dòng thứ cấp ở các phía. Kết quả tính toán đ−ợc ghi trong bảng sau: Giá trị bằng số cho các phía T T Tên gọi các đại l−ợng 110kv 35kv 22kv 1 Dòng sơ cấp ở các phía của máy biến áp t−ơng ứng với công suất danh định 110.3 16000 = 83,97(A) 35.3 16000 = 263,9(A) 110.3 16000 = 419,9(A) 2 Hệ số biến dòng của máy biến dòng 400/5 500/5 1000/5 3 Tổ nối dây của máy biến dòng Δ Δ Y 4 Dòng thứ cấp trong các nhánh của bảo vệ t−ơng ứng với công suất định mức (It) 5400 39783 / ., = 1,818 (A) 5/500 3.9,263 = 4,57 (A) 51000 39419 / ., = 3,636 (A) Các máy biến dòng có tổ nối dây tam giác có dòng sơ cấp chọn theo 3Iđm, để cho dòng thứ cấp trong các nhánh bảo vệ không lớn hơn 5A quá nhiều. + Xác định dòng chạy qua máy biến áp đ−ợc bảo vệ khi ngắn mạch ba pha ngoμi vùng bảo vệ ở chế độ lμm việc cực đại của hệ thống: - Ngắn mạch trên thanh góp 22 KV IN ngoμi max = 110 22 .6597 = 1319,4 (A). - Ngắn mạch trên thanh cái 35 KV Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp IN ngoμi max = 110 35 .2631 = 837,163 (A). + Xác định dòng không cần bằng tính toán phía sơ cấp ch−a kể đến thμnh phần I"KCbtt ở các dạng ngắn mạch nói trên đối với điểm ngắn mạch N2 trên thanh cái 22kV. IKcbtt = I'Kcbtt + I”Kcbtt= kKCK . kđn . fi . INng max + ΔUα . Iα N ng.max. Trong đó: kKCK : Hệ số kể đến ảnh h−ởng của thμnh phần không chu kỳ, trong quá trình quá độ lấy kKCK = 1. Kđn : Hệ số đồng nhất của máy biến dòng Kđn = 1. I Nng.max: Thμnh phần chu kỳ của dòng ngắn mạch (khi t=0) chạy qua máy biến áp khi ngắn mạch 3 pha trực tiếp ngoμi vùng bảo vệ. ΔUα : Sai số t−ơng đối do việc điều chỉnh điện áp ở các phía của máy biến áp đ−ợc bảo vệ, lấy bằng nửa khoảng điều chỉnh của từng phía t−ơng ứng. Iα Nng.max: Thμnh phần chu kỳ (khi t = 0) của dòng chạy qua các phía có điều chỉnh điện áp của máy biến áp khi ngắn mạch ngoμi tính toán: Ikcbtt = (1.1. 0,1 + 0,1). 1319,4 = 263,880 (A). + Đối với điểm N1 khi ngắn mạch trên thanh cái 35KV: Ikcbtt = kKCK . kđn . fi . I Nng.max + ΔUα . ΔUα . IαNng.max +ΔUβ.Iβ Nng.max Ikcbtt = (1.1.0,1 + 0,1 + 0,05). 837,163 = 209,291 (A). + Sơ đồ xác định dòng khởi động sơ cấp bảo vệ: (1) - Theo điều kiện chỉnh định khởi động dòng không cân bằng cực đại: IKđ ≥ Kat . IKcbtt = 1,3.263,880 = 343,044 (A) (2) - Theo điều kiện chỉnh định khởi dòng từ hoμ nhảy vọt: IKđ ≥ Kat . Iđmt = 1,3.209,291 = 272,078 (A) Nh− vậy, chọn điều kiện (1) lμm điều kiện tính toán: IKđ ≥ 343,044 (A) Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Sơ bộ kiểm tra độ nhậy của bảo vệ: Dòng khởi động của Rơle tính đổi về phía thứ cấp của máy biến dòng điện ở phía nguồn (110KV). IkđR = 5400 3Ikd / . = 5400 3 / . 343,044 = 7,427 (A) Vậy knh = kdR Rtf I I Trong đó: IRtf: Lμ dòng điện toμn phần chạy qua rơ le. IRtf = 24,738 (A) Vậy knh = 4277 73824 , , = 3,331 > 2 C 22 KV 35 KV A B C A B C Hình: ia ib ic A B110 KV Ia Ib Ic BAn 1 3 5713 . 8,264 0 24,738 24,738 400/5 Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Khi ngắn mạch 2 pha phía 35KV: IRtf = 790225500 2279 n I BI 35NN 2 , / )( )( == kn = 206934277 79022 >= , , , Nh− vậy có thể tiếp tục tính toán bảo vệ với Rơle PHT-562. 2). Xác định số vòng của các cuộn dây, của máy biến dòng trung gian: Xác định số vòng dây của máy biến dòng trung gian ở hai phía cơ bản 22KV (phía có dòng thứ cấp định mức của máy biến dòng lớn nhất) vμ ở các phía không cơ bản 110KV vμ 35KV. Số vòng nμy sẽ đ−ợc hiệu chỉnh lại sau khi đã kể đến thμnh phần dòng điện không cân bằng do việc không thể chọn Số vòng dây trên máy biến dòng bão hoμ trung gian cho phù hợp với giá trị tính toán. Ta có sơ đồ máy bão hoμ trung gian nh− sau: Dòng thứ cấp phía 110 kV t−ơng ứng với công suất định mức của máy biến áp khi tỷ số biến đổi của máy biến dòng n110 = 400/5 RI Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp IT = 81815400 39783 , / ., = Kết quả tính toán ghi trong bảng sau: TT Tên đại l−ợng tính toán Ký hiệu và công thức tính toán Giá trị bằng số 1 Dòng khởi động của Rơle ở phía cơ bản IkđRcb= 22I kt kt kd n 22.U 110.U.I )(,/ .343,044 A5768 51000 22 110 = 2 Số dòng tính toán của cuộn dây máy biến dòng bão hoμ ở phía cơ bản Wcbtt = kdRcb kdR I F 7 5768 60 = , (vòng) 3 Số vòng ở phía cơ bản đ−ợc sơ bộ chấp nhận Wcb 7 vòng 4 Dòng khởi động của Rơle ở phía cơ bản t−ơng ứng IkdRcb= cb Rkd W F )(, A5718 7 60 = 5 Số vòng tính toán của cuộn dây máy biến dòng bão hoμ phía 110KV WItt = IT cbTcb I I.W 14 8181 63637 = , ,. (vòng) 6 Sơ bộ chấp nhận số vòng phía 110KV WI 14 vòng 7 Số vòng dây tính toán của cuộn dây máy biến dòng bão hoμ phía 35KV WIItt = IIT cbTcb I I.W 5695 574 63637 , , ,. = (vòng) 8 Sơ bộ chọn số vòng phía 35KV WI 5 vòng 9 Thμnh phần dòng cân bằng sơ cấp do việc chọn số vòng phía 110KV khác với giá trị tính toán của nó gây nên trong tr−ờng hợp ngắt mạch TT phía 22KV I”’kcbtt = = maxINng Itt IItt I. W WW − )( ,. A0 41319 14 1414 =− Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp 10 Dòng không cân bằng tính toán ở phía sơ cấp có kể đến thμnh phần I”’KCbtt Ikcbtt= I’kcbtt+ I”’kcbtt 263,880 + 0 = 263,880 (A) 11 Giá trị chính xác của dòng khởi động sơ cấp của bảo vệ Ikd ≥ kat .Ikcbtt 1,3. 263,880= 343,044 (A) 12 Giá trị chính xác của dòng khởi động, của Rơle phía cơ bản IkdRcb= 22I kt kt kd n 22.U 110.U.I )( , / ., A 5768 51000 22 110044343 = 13 Số vòng của các cuộn dây của máy biến dòng bão hoμ cuối cùng đ−ợc chấp nhận ở phía 22KV.Wcb 110KV .WI 35KV .WII 7 vòng 14 vòng 5 vòng Từ mục 12 của bảng trên thấy rằng giá trị chính xác của dòng khởi động không lớn hơn giá trị đặt nhiều lắm nên không cần tính lại các số vòng dây của Rơle. * Xác định độ nhậy của bảo vệ: Khi ngắn mạch 2 pha phía 22 KV: kn= 288525768 73824 I I kdR R >==Σ , , . Khi ngắn mạch 2 pha phía 35KV: kn= 65725768 7922 , , , = > 2 Nh− vậy bảo vệ đảm bảo đ−ợc độ nhậy cần thiết cả trong tr−ờng hợp h− hỏng ở phía 22KV cũng nh− ở phía 35KV vμ có thể dùng bảo vệ máy biến áp 3 cuộn dây đã cho. Sơ đồ nối các cuộn dây Rơle PHT-562 trong mạch bảo vệ so lệch máy biến áp 3 cuộn dây(hình). Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp III). Thiết kế bảo vệ cho máy cắt nối phía 110 kV. Để bảo vệ cho máy cắt nối phía 110 KV (MCN) ta chỉ cần đặt bảo vệ dòng điện cực đại (có hai cấp tác động lμ không duy trì thời gian vμ có duy trì thời gian ) lμ đủ, vì chỉ cần cắt ngắn mạch khi ta kiểm tra thanh cái dự phòng khi muốn đ−a thanh cái đang lμm việc ra để bảo d−ỡng vμ sửa chữa. Do đó các máy biến dòng vμ rơ le của bảo vệ nμy đ−ợc tính chọn nh− phần bảo vệ dòng điện cực đại cho máy biến áp. Ngoμi ra còn có bảo vệ chống chạm vỏ máy biến áp, bảo vệ nμy chỉ tác động khi bảo vệ chính cho máy biến áp không tác động. Vậy ta có sơ đồ bảo vệ cho máy nối phía 110 KV nh− hình vẽ: Đến rơ le các pha khác. 0 1 2 3 16 12 8 4 Cuộn cân bằng I Cuộn so lệch 5 6 8 10 13 Cuộn thứ cấp Cuộn cân bằng II 0 1 2 3 16 12 8 4 0 3 RI Rơ le PHT - 562 35 kV 22 kV 110 kV RI G 4 1 2 11 12 5 7 0 0 Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Trong đó các máy biến dòng vμ các rơ le của bảo vệ đ−ợc tính chọn vμ kiểm tra nh− ở phần thiết kế bảo vệ dòng điện cực đại cho máy biến áp. IV). Thiết kế bảo vệ cho máy cắt nối phía 22 KV. Để bảo vệ cho máy cắt nối phía 22 KV ta chỉ cần đặt bảo vệ dòng điện cực đại. Ta có sơ đồ bảo vệ nh− sau: MCN - PY1 + PT2PT1 PT3 BI + - PΠ - PY2 + PB + - PΠ MCN - PY1 + PT2PT1 PT3 BI - PY2 + PB Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp 1. Chọn máy biến dòng cho bảo vệ: Máy biến dòng của bảo vệ cho máy cắt phân đoạn phía 22 KV đ−ợc chọn nh− máy biến dòng của bảo vệ so lệch cho máy biến áp ở phía 22 KV ( hoặc nh− máy biến dòng của bảo vệ thứ tự không cho máy biến áp ) Điều kiện chọn: Uđm BI ≥ UdmHT = 22 KV. IđmBI ≥ Ilvmax. Với Ilvmax = 85587 223 0001641 , . .., = (A) Tra phụ lục 6 trang 116 - TK NMĐ- TBA ( PGS: Nguyễn Hữu Khái ). Ta đ−ợc các thông số của máy biến dòng nh− sau: Idm (A) Loại Uđm (KV) Sơ Thứ Ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác 0,5Ω Bội số ổn định động A) Bội số ổn định nhiệt tođnh (s) TΠΟ∧-22 22 1000 5 0,5 0,8 120 40/4 2. Chọn rơ le dòng điện cho bảo vệ: Ta có: Ilvmax = 85587 223 0001641 3 41 , . .., U. S., dm dmBA == (A) Suy ra: Ikđbv = 491521 850 85587211 , , ,.., k I.k.k tv maxlvmmdt == (A) Trong đó: kdt : Lμ hệ số dự trữ = ( 1,1ữ1,2 ). kmm: Lμ hệ số mở máy = (2ữ3). Ktv : Lμ hệ số trả về = 0,85. Vậy IkđR = 591 5800 491521 ,. / ,k. n I sd BI kdbv == (A) Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Tra phụ lục 1 trang 102 -TK BVRL- ĐHBK ta đ−ợc rơle dòng điện kiểu điện từ nh− sau: ổn định nhiệt Loại Giới hạn đại l−ợng đặt IkđR (A) IkđR (A) I∞ (A) I1S (A) ∋T-521/10 2,5ữ10 5ữ10 20 600 3. Chọn rơ le thời gian cho bảo vệ: Vì ta chọn rơ le loại điện từ nên có Δt = ( 0,35ữ0,6 ) (s), vμ ta có nguồn thao tác lμ điện áp một chiều 220 V. Tra phụ lục 4 trang 108- Tính toán thiết kế bảo vệ rơ le- ĐHBK- ta đ−ợc thông số của rơ le thời gian nh− sau: Số l−ợng tiếp điểm tức thời Loại tkđR (s) ΔtkđR (s) Th−ờng hở Th−ờng kín Uđm (V) Loại dòng điện Công suất tiêu thụ SR (VA) ∋B-124 0,25ữ3,5 0,12 1 1 220 1 chiều 30 4. Chọn rơ le tín hiệu cho bảo vệ: Điều kiện chọn lμ: UđmPY = Uđm nguồn thao tác = 220 V. IđmPY = IđmPB = 13630 220 30 , U S PB PB == (A) Tra phụ lục 7 trang 113- TK BVRL- ĐHBK- Ta đ−ợc các thông số của rơ le tín hiệu nh− sau: Loại IkđR (A) I∞ hay [ I ] (A) Rcuộn dây (Ω) PY-21/ 0,15 0,15 0,45 8 Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp 5. Chọn rơ le trung gian cho bảo vệ: Điều kiện chọn: UđmP∏ = Uđm nguồn thao tác = 220 V. Tra phụlục 5 trang 110 - TK BVRL- ĐHBK- Ta đ−ợc các thông số của rơ le trung gian nh− sau: Tên các tham số P∏-23 Udm (V) 220 UkđR ( % Udm ) 70 Uv ( % Udm ) 3 tkđR 0,66 tođnh ở 1,1.Udm Lâu dμi SR ở Udm 6 Dòng điện lâu dμi cho phép qua tiếp điểm 5 Số lần lμm việc liên tục không gây hỏng về cơ 100.000 6. Kiểm tra độ nhạy của rơ le dòng điện của bảo vệ: Để cho rơ le lμm việc đ−ợc tin cậy thì ta phải kiểm tra độ nhạy của rơ le. knh = 31,I I I I kdbv minN kdR minR ≥= Trong đó: IRmin: Lμ dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua rơ le khi xảy ra ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ ( tức lμ khi ngắn mạch một pha phía thứ cấp máy biến áp ). INmin: lμ dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất phía thứ cấp máy biến áp đã đ−ợc quy đổi về phía sơ cấp máy biến áp. IkđR: Lμ dòng khởi động của rơ le. Ikđbv: lμ dòng khởi động của bảo vệ. Suy ra: knh = 315842491521 ,, , 3958 >= Từ đây ta thấy bảo vệ dòng cực đại đủ độ nhạy . Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp 7. Kiểm tra rơ le trung gian của bảo vệ: Điều kiện kiểm tra: UđmP∏ = 0,7.Udm = 0,7.220= 154 (V) * Xác định điện áp đặt lên rơ le trung gian: Ta có: RP∏ = 66668066 6 220 22 ,)( S U P P == Π Π (Ω) Mμ ta có RPY = 8 Ω. Dòng điện qua rơ le trung gian chính lμ dòng điện qua rơ le tín hiệu: IP∏ = IPY = 02750 866668066 220 , ,RR U PYP dmngtt =+=+Π (A) Vậy sụt áp trên rơ le tín hiệu lμ: UPY = IPY.RPY = 0,0275.8 = 0,2199 (V) Nh− vậy điện áp đặt lên rơ le trung gian lμ: UP∏ = Uđm ngtt - UPY = 220 - 0,2199 = 219,78 (V) Vậy rơ le đã chọn thoả mãn về điều kiện khởi động. V). Thiết kế bảo vệ cho máy cắt nối phía 35 KV. Để bảo vệ cho máy cắt nối phía 35 KV ta chỉ cần đặt bảo vệ dòng điện cực đại. Ta có sơ đồ bảo vệ nh− sau: + - PΠ MCN - PY1 + PT2PT1 PT3 BI - PY2 + PB Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp 1. Chọn máy biến dòng cho bảo vệ: Máy biến dòng của bảo vệ cho máy cắt phân đoạn phía 35 KV đ−ợc nh− máy biến dòng của bảo vệ so lệch cho máy biến áp ở phía 35 KV ( hoặc nh− máy biến dòng của bảo vệ thứ tự không cho máy biến áp ) Điều kiện chọn: Uđm BI ≥ UdmHT = 35 KV. IđmBI ≥ Ilvmax. Với Ilvmax = 5369 353 0001641 , . .., = (A) Tra phụ lục 6 trang 116 - TK NMĐ- TBA ( PGS: Nguyễn Hữu Khái ). Ta đ−ợc các thông số của máy biến dòng nh− sau: Idm (A) Loại Uđm (KV) Sơ Thứ Ký hiệu cuộn thứ cấp Phụ tải định mức ứng với cấp chính xác 0,5Ω Bội số ổn định động A) Bội số ổn định nhiệt tođnh (s) TφHP-35 35 500 5 0,5 1,2 125 49/4 2. Chọn rơ le dòng điện cho bảo vệ: Ta có: Ilvmax = 5369 353 0001641 3 41 , . .., U. S., dm dmBA == (A) Suy ra: Ikđbv = 35956 850 5369211 , , ,.., k I.k.k tv maxlvmmdt == (A) Trong đó: kdt : Lμ hệ số dự trữ = ( 1,1ữ1,2 ). kmm: Lμ hệ số mở máy = (2ữ3). Ktv : Lμ hệ số trả về = 0,85. Vậy IkđR = 5691 5500 35956 ,. / ,k. n I sd BI kdbv == (A) Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Tra phụ lục 1 trang 102 -TK BVRL- ĐHBK ta đ−ợc rơle dòng điện kiểu điện từ nh− sau: ổn định nhiệt Loại Giới hạn đại l−ợng đặt IkđR (A) IkđR (A) I∞ (A) I1S (A) ∋T-521/10 2,5ữ10 5ữ10 20 600 3. Chọn rơ le thời gian cho bảo vệ: Vì ta chọn rơ le loại điện từ nên có Δt = ( 0,35ữ0,6 ) (s), vμ ta có nguồn thao tác lμ điện áp một chiều 220 V. Tra phụ lục 4 trang 108 - Tính toán thiết kế bảo vệ Rơ le- ĐHBK- ta đ−ợc thông số của rơ le thời gian nh− sau: Số l−ợng tiếp điểm tức thời Loại tkđR (s) ΔtkđR (s) Th−ờng hở Th−ờng kín Uđm (V) Loại dòng điện Công suất tiêu thụ SR (VA) ∋B-124 0,25ữ3,5 0,12 1 1 220 1 chiều 30 4. Chọn rơ le tín hiệu cho bảo vệ: Điều kiện chọn lμ: UđmPY = Uđm nguồn thao tác = 220 V. IđmPY = IđmPB = 13630 220 30 , U S PB PB == (A) Tra phụ lục 7 trang 113- TK BVRL- ĐHBK- Ta đ−ợc các thông số của rơ le tín hiệu nh− sau: Loại IkđR (A) I∞ hay [ I ] (A) Rcuộn dây (Ω) PY-21/ 0,15 0,15 0,45 8 5. Chọn rơ le trung gian cho bảo vệ: Điều kiện chọn: Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp UđmP∏ = Uđm nguồn thao tác = 220 V. Tra phụlục 5 trang 110 - TK BVRL- ĐHBK- Ta đ−ợc các thông số của rơ le trung gian nh− sau: Tên các tham số P∏-23 Udm (V) 220 UkđR ( % Udm ) 70 Uv ( % Udm ) 3 tkđR 0,66 tođnh ở 1,1.Udm Lâu dμi SR ở Udm 6 Dòng điện lâu dμi cho phép qua tiếp điểm 5 Số lần lμm việc liên tục không gây hỏng về cơ 100.000 6. Kiểm tra độ nhạy của rơ le dòng điện của bảo vệ: Để cho rơ le lμm việc đ−ợc tin cậy thì ta phải kiểm tra độ nhạy của rơ le. knh = 31,I I I I kdbv minN kdR minR ≥= Trong đó: IRmin: Lμ dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua rơ le khi xảy ra ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ ( tức lμ khi ngắn mạch hai pha phía thứ cấp máy biến áp ). INmin: lμ dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất phía thứ cấp máy biến áp đã đ−ợc quy đổi về phía sơ cấp máy biến áp. IkđR: Lμ dòng khởi động của rơ le. Ikđbv: lμ dòng khởi động của bảo vệ. Suy ra: knh = 31651135956 ,, , 1579 >= Từ đây ta thấy bảo vệ dòng cực đại đủ độ nhạy . 7. Kiểm tra rơ le trung gian của bảo vệ: Điều kiện kiểm tra: Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp UđmP∏ = 0,7.Udm = 0,7.220= 154 (V) * Xác định điện áp đặt lên rơ le trung gian: Ta có: RP∏ = 66668066 6 220 22 ,)( S U P P == Π Π (Ω) Mμ ta có RPY = 8 Ω. Dòng điện qua rơ le trung gian chính lμ dòng điện qua rơ le tín hiệu: IP∏ = IPY = 02750 866668066 220 , ,RR U PYP dmngtt =+=+Π (A) Vậy sụt áp trên rơ le tín hiệu lμ: UPY = IPY.RPY = 0,0275.8 = 0,2199 (V) Nh− vậy điện áp đặt lên rơ le trung gian lμ: UP∏ = Uđm ngtt - UPY = 220 - 0,2199 = 219,78 (V) Vậy rơ le đã chọn thoả mãn về điều kiện khởi động. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Ch−ơng III thiết kế bảo vệ rơ le cho ĐDK 110 Kv Trong hệ thống điện các thiết bị điện lμm việc ở các chế độ khác nhau vμ ở các mức độ khác nhau, do đó các thiết bị mang điện vμ không mang điện trong hệ thống điện chịu các sự cố khác nhau tuỳ thuộc vμo cấp điện áp trong hệ thống điện. Mμ phần lớn trong hệ thống điện các sự cố th−ờng xảy ra lμ ngắn mạch nguyên nhân cơ bản lμ do cách điện bị giμ cỗi, khoảng cách giữa các pha không đảm bảo, quá điện áp. đứt dây, chạm chập dây dẫn, sai lầm do nhân viên thao tác.. Để cho hệ thống điện lμm việc đ−ợc tin cậy đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho các hộ phụ tải, thì ta phải trang bị hệ thống bảo vệ an toμn vμ lμm việc tin cậy cho đ−ờng dây đó lμ hệ thống bảo vệ rơ le cho đ−ờng dây truyền tải sao cho nó sẽ bảo vệ vμ tác động chính xác trong mọi sự cố xảy ra trong hệ thống điện vμ bảo vệ cho các khí cụ điện của hệ thống. Vì mạng điện ta thiết kế lμ mạng điện hở có điện áp cao do đó khi tính toán ngắn mạch ta chỉ cần xác định điểm ngắn mạch ở cuối đ−ờng dây vμ tính toán trong các tr−ờng hợp xảy ra ngắn mạch. Nh− ở phần trạm biến áp ta đã tính toán đ−ợc các tr−ờng hợp xảy ra ngắn mạch tại điểm N1 ( trên thanh cái 110 KV ). Vì đây lμ mạng hở nên ta không cần phải đặt các phần tử bảo vệ có h−ớng, vì công suất truyền tải chỉ truyền theo một h−ớng từ nguồn đến tải. I). Chọn sơ đồ bảo vệ cho ĐDK 110 KV. Vì đây lμ mạng có dòng chạm đất lớn, lμ mạng điện hở chỉ có một nguồn cung cấp vμ một phụ tải nên ta dùng bảo vệ dòng điện ba cấp (bảo vệ cắt nhanh vμ bảo vệ dòng điện cực đại ) để bảo vệ cho đ−ờng dây. Nguyên lý của bảo vệ quá dòng điện đối với đ−ờng dây đ−ợc cung cấp từ một phía: Nguồn 23 km AC-120 N1 Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp + Khi xuất hiện ngắn mạch bao giờ cũng kéo theo sự tăng của dòng điện, bảo vệ cho đ−ờng dây dựa trên nguyên tắc nμy gọi lμ bảo vệ quá dòng điện, bảo vệ quá dòng điện sẽ tác động theo đại l−ợng lμ dòng điện khi ở các pha của đ−ờng dây có dòng điện v−ợt quá giá trị xác định, bảo vệ quá dòng đ−ợc chia thμnh 2 loại lμ bảo vệ dòng điện cực đại vμ bảo vệ cắt nhanh, sự khác nhau cơ bản của 2 loại bảo vệ nμy lμ ph−ơng pháp đảm bảo tính tác động chọn lọc, tính tác động chọn lọc của bảo vệ dòng điện cực đại đ−ợc thực hiện bằng cách chỉnh định thời gian tác động của bảo vệ, còn tính tác động chọn lọc của bảo vệ dòng điện cắt nhanh đ−ợc thực hiện bằng cách chọn dòng khởi động của bảo vệ. Vậy để bảo vệ cho đ−ờng dây đảm bảo đ−ợc tính liên tục cung cấp điện vμ bảo vệ an toμn cho ng−ời vμ thiết bị thì ta dùng các loại bảo vệ sau: + Bảo vệ dòng điện cực đại. + Bảo vệ cắt nhanh ( có duy trì thời gian vμ không duy trì thời gian). + Bảo vệ chạm đất ( vì mạng có trung tính trực tiếp nối đất ) Để cho đơn giản mμ vẫn đảm bảo đ−ợc chất l−ợng bảo vệ của các bảo vệ, ta phối hợp bảo vệ dòng điện cực đại, bảo vệ cắt nhanh có thời gian vμ không có thời gian thμnh bảo vệ 3 cấp. Bảo vệ 3 cấp cho phép cắt nhanh điểm ngắn mạch ở gần nguồn cung cấp vμ bảo vệ dự phòng cho đ−ờng dây ở phía sau. Do bảo vệ cắt nhanh không có thời gian lμ không bảo vệ đ−ợc hết toμn bộ đ−ờng dây đ−ợc bảo vệ vμ vùng tác động thay đổi do ảnh h−ởng của tổng trở tại vị trí xảy ra sự cố vμ sự thay đổi chế độ vận hμnh của hệ thống, trong hệ thống công suất lớn ảnh h−ởng của chế độ lμm việc của hệ thống đến vùng tác động của bảo vệ cắt nhanh lμ không đáng kể. Bảo vệ cắt nhanh có duy trì thời gian bảo vệ cắt đủ nhanh ( tkđ = 0,5 s) đ−ờng dây bị sự cố. Phối hợp bảo vệ dòng cực đại, bảo vệ cắt nhanh có duy trì thời gian vμ không duy trì thời gian ta đ−ợc bảo vệ 3 cấp. Ta có đặc tính tác động của bảo vệ 3 cấp nh− hình vẽ: Δt 0 dcba Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Trong đó: : Lμ bảo vệ cắt nhanh không duy trì thời gian. : Lμ bảo vệ cắt nhanh có duy trì thời gian. : Lμ bảo vệ dòng điện cực đại. II). Thiết kế bảo vệ dòng điện cực đại cho ĐDK 110 KV. Ta có sơ đồ bảo vệ nh− hình vẽ: Các phần tính chọn vμ kiểm tra đ−ợc tính nh− phần bảo vệ dòng điện cực đại cho máy biến áp với Stải = SđmBA. * Chọn thời gian tác động của bảo vệ: Ta chọn lμ rơ le điện từ nên có Δt = (0,35ữ0,6) (s). với Δt: Lμ sai số của thời gian tác động của bảo vệ. Vì đ−ờng dây chỉ có một phụ tải nên ta chỉ đặt bảo vệ ở đầu đ−ờng dây, do đó ta có: tbv = Δt = ( 0,35ữ0,6) = 0,5 (s). PT2PT1- - 110 KV CL1 CC1 MC1 PY PΠ + + - PB PT3 BI + Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp III). Thiết kế bảo vệ cắt nhanh cho ĐDK 110 KV. Ta có sơ đồ bảo vệ nh− hình vẽ: Vì bảo vệ cắt nhanh lμ một dạng của bảo vệ quá dòng điện cho nên các máy biến dòng, rơ le của bảo vệ cắt nhanh cũng đ−ợc tính chọn vμ kiểm tra nh− ở bảo vệ dòng điện cực đại cho máy biến áp. IV). Thiết kế bảo vệ chạm đất cho ĐDK 110 KV. Vì đây lμ mạng có trung tính trực tiếp nối đất nên có dòng chạm đất lớn cho nên ta phải thiết kế bảo vệ chạm đất ( bảo vệ thứ tự không) cho l−ới điện. Bảo vệ thứ tự không có phạm vi bảo vệ từ cuộn thứ cấp của máy biến áp tăng áp có trung tính nối đất đến cuộn sơ cấp có trung tính nối đất của các máy biến áp nối trong hệ thống điện. Loại bảo vệ nμy th−ờng dùng bộ lọc thứ tự không. Khi ngắn mạch một pha thì: BI + PT5PT4 PT6 PY2 + - 110 kV PY3 + - PB PΠ - Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp IR = kcb BI I n I. =03 Ta có sơ đồ bảo vệ nh− sau: 1). Chọn máy biến dòng cho bảo vệ và kiểm tra máy biến dòng: Máy biến dòng của bảo vệ đ−ợc chọn vμ kiểm tra nh− máy biến dòng phía 110 KV của bảo vệ dòng cực đại cho máy biến áp. 2). Chọn rơ le thời gian cho bảo vệ: Rơ le thời gian của bảo vệ đ−ợc chọn nh− rơ le thời gian phía 110 KV của bảo vệ dòng cực đại cho máy biến áp. 3). Chọn rơ le tín hiệu cho bảo vệ: Rơ le tín hiệu của bảo vệ đ−ợc chọn nh− rơ le tín hiệu phía 110 KV của bảo vệ dòng cực đại cho máy biến áp. 4). Chọn rơ le trung gian cho bảo vệ: Rơ le trung gian của bảo vệ đ−ợc chọn nh− rơ le trung gian phía 110 KV của bảo vệ dòng cực đại cho máy biến áp. 5). Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ: Các điều kiện kiểm tra của bảo vệ thứ tự không đều giống nh− các điều kiện kiểm tra bảo vệ dòng điện cực đại cho máy biến áp vμ đã thoả mãn. BI + + I0 - PY PΠ+ - PB MC 110KV Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Vậy ta có sơ đồ bảo vệ chung cho đ−ờng dây 110 KV nh− sau: - PY1 MC 110KV BI PY2 + - PB2 PT3PT2 + PT1 I0 BI + PΠ - PY3 + PB3 PY4 + PB4 - + Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Ch−ơng IV Thiết kế bảo vệ quá điện thế thiên nhiên cho đ−ờng dây 110/35-22 kv vμ trạm biến áp Các đ−ờng dây dây trên không dù có đ−ợc bảo vệ chống sét hay không thì các thiết bị điện nối với chúng đều phải chịu tác dụng của sóng sét chạy từ đ−ờng dây dẫn. Biên độ của quá điện thế thiên nhiên có thể lớn hơn điện áp cách điện của thiết bị điện dẫn đến chọc thủng cách điện, phá hoại thiết bị vμ mạng điện. Vì vậy để bảo vệ cho đ−ờng dây vμ trạm biến áp cần phải đặt các thiết bị chống sét, các thiết bị chống sét nμy sẽ hạ thấp biên độ sóng quá điện thế đến trị số an toán cho cách điện của các thiết bị đ−ợc bảo vệ. Thiết bị chống sét để bảo vệ cho đ−ờng dây 110 KV lμ dây chống sét đ−ợc chăng trên đỉnh cột dọc theo tuyến đ−ờng dây 110 KV. Dây chống sét nμy có nhiệm vụ thu sét đánh thẳng vμo đ−ờng dây cao thế . Phía 35-22KV ta treo dây chống sét trên đỉnh cột khoảng 2-3 km ở đầu ra máy biến áp . Thiết bị chống sét đánh gián tiếp vμo trạm biến áp lμ chống sét van kết hợp với chống sét ống vμ khe hở phóng điện. Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vμo trạm biến áp thì ta dùng các cột thu sét vμ các thu lôi van. I). Thiết kế bảo vệ chống sét đánh gián tiếp vào trạm biến áp phía 110 kv Chống sét đánh lan truyền vμo trạm ta chọn loại chống sét van : + Tiêu chuẩn IEC-99-1 IEC-99-4. + Chống sét 1 pha, kiểu ngoμi trời Zn0. + Điện áp danh định: 110 KV. + Điện áp lμm việc liên tục lớn nhất: 77 KV. + Dòng điện phóng danh định: 10 KA. + Điện áp d− cực đại ( sóng 8/20μs-10 KA) 256 KV. + Kèm theo thiết bị ghi sét, vật liệu chọn bộ. + Kèm theo phụ kiện, trụ giá đỡ chọn bộ. Chống sét đánh trực tiếp vμo trạm ta dùng các cột thu sét để bảo vệ . Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp II). Thiết kế bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào đ−ờng dây 110 kv Trong tình trạng lμm việc bình th−ờng, điện áp tác dụng lên cách điện của trang bị địên dao động xung quanh trị số điên áp định mức. Song do những nguyên nhân khác nhau có thể gây ra điện áp tăng cao vμ rất cao nguy hiểm cho khả năng cách điện của các trang bị điện. Hiện t−ợng nâng cao điện áp nh− vậy gọi lμ quá điện áp hay quá điện thế. Trong vận hμnh, sự cố cách điện do sét đánh vμo các đ−ờng dây tải điện trên không chiếm tỷ lệ lớn trong toμn bộ sự cố của hệ thống điện. Bởi vậy, bảo vệ chống sét cho đ−ờng dây có tầm quan trọng rất lớn trong việc đảm bảo vận hμnh an toμn vμ cung cấp điện liên tục. Để bảo vệ chống sét cho đ−ờng dây, biện pháp đ−ợc sử dụng tốt nhất lμ treo dây chống sét trên toμn tuyến dây vμ thực hiện tiếp đất trên mọi vị trí cột. ở đây ta chọn dây chống sét đ−ợc sử dụng lμ dây TK50. Các dây chống sét đ−ợc treo trên đ−ờng dây tải điện sao cho dây dẫn của cả 3 pha đều nằm trong phạm vi bảo vệ của các dây chống sét. Việc tính toán cơ lý đ−ợc thực hiện để đảm bảo khoảng cách giữa dây dẫn vμ dây chống sét theo quy phạm hiện hμnh. Đặc tính cơ lý của dây chống sét nh− sau: P = 0,418 daN/m. F = 48,64 mm2. E = 20.000 daN/mm2 = 12.106 (10C). D = 9,9 mm. Các chuỗi néo dây chống sét đ−ợc lắp sứ phân tiếp với khoảng cách phóng điện lμ 40 mm. - Tiếp địa trên đ−ờng dây đ−ợc sử dụng các loại sau: R3 : Cho các cột đỡ. R35: Cho các cột néo vμ đỡ bằng sứ. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp III). Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp phía 22 KV. Chống sét đánh lan truyền vμo trạm ta chọn chống sét van loại: + Tiêu chuẩn IEC-99-1 IEC-99-4. + Chống sét 1 pha, kiểu ngoμi trời Zn0. + Điện áp danh định: 22 KV. + Điện áp lμm việc: 21 KV. + Điện áp lμm việc liên tục lớn nhất: 16,8 KV. + Dòng điện phóng danh định: 10 KA. + Điện áp d− cực đại ( sóng 8/20μs-10 KA) 59 KV. + Kèm theo phụ kiện, trụ giá đỡ chọn bộ. Còn chống sét đánh trực tiếp vμo trạm ta treo dây chống sét khoảng 2-3 km dọc tuyến ngay sau trạm vμ kết hợp dùng chống sét ống để bảo vệ. IV). Thiết kế bảo vệ chống sét cho trạm biến áp phía 22 KV. Chống sét đánh lan truyền vμo trạm ta chọn chống sét van loại: + Tiêu chuẩn IEC-99-1 IEC-99-4. + Chống sét 1 pha, kiểu ngoμi trời Zn0. + Điện áp danh định: 35 KV. + Điện áp lμm việc: 35 KV. + Điện áp lμm việc liên tục lớn nhất: 30 KV. + Dòng điện phóng danh định: 10 KA. + Điện áp d− cực đại ( sóng 8/20μs-10 KA) 89 KV. + Kèm theo phụ kiện, trụ giá đỡ chọn bộ. R 0,2.h h h0 = h- S 4 S 1,2.h 0,6.h Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Còn chống sét đánh trực tiếp vμo trạm ta treo dây chống sét khoảng 2-3 km dọc tuyến ngay sau trạm vμ kết hợp dùng chống sét ống để bảo vệ. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Ch−ơng V tính toán hệ thống đo l−ờng cho đ−ờng dây 110 kv vμ trạm biến áp I). Thiết kế hệ thống đo l−ờng cho trạm biến áp. Việc chọn, bố trí các thiết bị đo l−ờng trong hệ thống nhằm mục đích theo dõi, kiểm tra, sự lμm việc của các thiết bị điện, từ đó định ra các ph−ơng thức vận hμnh hợp lý, phân bố phụ tải vμ tính điện năng. Thiết kế hệ thống đo l−ờng, phải đảm bảo tính kinh tế vμ yêu cầu kỹ thuật. Hệ thống đo l−ờng trạm biến áp bao gồm: - Đồng hồ Ampemét dùng đo dòng điện 3 pha. - Đồng hồ Vônmét có khoá chuyển đổi để đo điện áp giữa các pha. - Công tơ tác dụng để đo điện năng tác dụng. - Công tơ phản kháng để đo điện năng phản kháng. + Với sơ đồ nguyên lý:(Hình vẽ) 1). Chọn các thiết bị đo l−ờng: a. Chọn Ampemét. Với dòng lớn nhất ở thức cấp máy biến áp: Ilvmax= )A(,. ., U S.k dm dmBAqt 847587 223 1600041 3 == Vậy ta đo gián tiếp qua máy biến dòng. b). Chọn Vônmét. Vônmét dùng để đo điện áp sơ cấp máy biến áp Uđm = 110KV. c). Chọn Oát met và Var met. Oát met vμ Var met dùng để đo công suất tác dụng vμ công suất phản kháng, nó dùng lμm căn cứ để vẽ đồ thị phụ tải. Cuộn dòng của Oát mét, Var mét đ−ợc nối tiếp với cuộn dòng của máy biến dòng, cuộn áp đ−ợc nối vμo thanh cμi thông qua máy biến điện áp. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp d). Chọn công tơ tác dụng. Công tơ tác dụng dùng để đo năng l−ợng tác dụng vμ xác định Costb. Công tơ tác dụng còn lμm căn cứ để tính tiền điện cho các hộ tiêu thụ, cuộn dòng của công tơ tác dụng vμ công tơ phản kháng nối tiếp với cuộn dòng của máy biến dòng, cuộn áp nối trực tiếp vμo máy biến áp đo l−ờng. e). Chọn máy biến dòng đo l−ờng. Sử dụng máy biến dòng có sẵn trong sứ đầu ra của máy biến áp. f). Chọn máy biến điện áp đo l−ờng. Máy biến điện áp đo l−ờng đ−ợc chọn theo các điều kiện sau: Sơ đồ nối dây và kiểu biến điện áp: Do mạng điện cao áp lμ 110KV, do vậy ta dùng 3 máy biến điện áp 1 pha đấu theo sơ đồ Y. Điều kiện về điện áp: Điều kiện của máy biến điện áp phải phù hợp với điện áp mạng: Udnsc = Uđm mạng = 110KV. Cấp chính xác: Cấp chính xác của máy biến điện áp phải chọn phù hợp với nhiệm vụ của biến điện áp, chọn cấp chính xác lμ 0,5. Công suất định mức: Tổng phụ tải nối vμo biến điện áp S phải bé hơn hay bằng công suất định mức của biến điện áp với cấp chính xác đã chọn. SđmBU ≥ S Biến điện áp 110KV một pha. Uđm = 3 110 KV. Số cuộn dây phía thứ cấp: 2. Cấp chính xác: 0,5/3P. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Ta chọn đ−ợc dụng cụ đo l−ờng trong bảng sau: Giờ hạn đo Dụng cụ Kiểu Cấp chính xác Trực tiếp Gián tiếp Công suất tiêu thụ (VA) Số l−ợng (chiếc) Ampemét 377 1 1ữ20(A) 5ữ15(KA) 0,25 3 Vôn mét 377 1 1ữ600(V) 450Vữ 450KV 0,25 3 Oát mét 377 1,5 1KW ữ 800MW nt:0,5 Var mét 335/1 1,5 1Kvar ữ 800Mvar nt:1,5 Công tơ tác dụng CA3 1 220ữ380V 5ữ10A 220ữ300V 1000/5 nt:0,5 Công tơ phản kháng CP4Y 1 220ữ380V 5ữ10A 220ữ380V 1000/5 nt:1,5 2). Tính chọn thiết bị bảo vệ quá dòng, quá tải: a). Tính chọn máy biến dòng. Sử dụng máy biến dòng đã có sẵn ở đầu sứ ra của máy biến á p với thông số kỹ thuật: Số lõi: 1. Tỷ số biến đổi: 250/5 (A). b). Chọn Rơle dòng điện. Dòng khởi động: IKđ = maxlv Itv sdmmat I. n.k k.k.k Trong đó: kat: Hệ số an toμn 1,1 ữ 1,3, chọn kat = 1,3. kmm : Hệ số mở máy của động cơ. Chọn kmm = 1,5. ktv : Hệ số trở về ktv = 0,85. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp ksđ : Hệ số phụ thuộc sơ đồ, chọn ksd = 1. Ikd = 525080 5411715131 /., ,..,., = 5,73(A) Ta chọn Rơle dòng sao cho có thể chỉnh đ−ợc dòng điện khởi động của Rơle sát với tính toán lμ 5,73 (A). Tra sách TKCCĐ, ta chọn đ−ợc loại Rơle có thông số kỹ thuật trong bảng. Tham số đầu vμo Số tiếp điểm Giới hạn dòng Kiểu Rơle CS tiêu thụ Iđm(A) Ikđ(A) ktv t Dòng Mở PT 40/10 0,5 16ữ32 2,5ữ10 0,8ữ0,5 0,03ữ0,1 1 1 c). Chọn Rơle tín hiệu PY: Dòng qua tiếp điểm khi:Loại Điện áp (V) Tiếp điểm Công suất tiêu thụ Đóng Mở PT 220 1MT, 1TĐ 4,5 10 0,2 d). Chọn Rơle thời gian: PB + Điều kiện chọn: UđmPB = UđmNGTT = 220V. Có ít nhất một tiếp điểm th−ờng đóng mở chậm. Có thể định đ−ợc thời gian tác động của bảo vệ. + Xác định thời gian duy trì của bảo vệ: Ta có: Imaxdd = tcd2 + Δt. = tcd3 + 2Δt. = tAT1 + 3Δt. = 0,09 + 3.0,5 = 1,59 S. mμ tmaxdd = tpT + tpπ + tpβ. Vậy: tpβ = imaxdd - (tpT - tpπ) = 1,59. Tra bảng sách TKCCĐ ta chọn đ−ợc Rơle: Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Tham số đầu vμo Kiểu Rơle CS tiêu thụ Uđm(V) UKd(V) tdtri(s) Tham số đầu ra B-122 30 24-240 0,7đm 0,25-3,5 IĐ, IM, IĐC Với các loại bảo vệ chính trên tổng trạm còn đ−ợc trang bị một số bảo vệ khác cho các phía: * Bảo vệ máy cắt đầu vào 110KV. - Bảo vệ quá tải. - Bảo vệ quá dòng có thời gian. - Bảo vệ quá dòng chạm đất có thời gian. * Bảo vệ phía 35KV của các lô ra phụ tải. + Bảo vệ - Bảo vệ quá tải. - Bảo vệ quá dòng có thời gian. - Thiết bị báo chạm đất theo dòng điện. + Thiết bị đo l−ờng: - Đo dòng điện các pha. - Đo công suất tác dụng. - Công tơ đo điện năng tác dụng vμ phản kháng. - Máy biến dòng với tỷ số 600/5. - Máy biến áp đo l−ờng 1,0/ 3 1,0/ 3 35 Y/Y/Δ * Bảo vệ máy cắt tổng phía 22KV và các lô ra. + Bảo vệ: - Bảo vệ quá tải. - Bảo vệ quá dòng có thời gian. - Bảo vệ quá dòng chạm đất có thời gian. - Bảo vệ quá dòng chạm đất 2 cấp. + Thiết bị đo l−ờng: - Máy biến dòng 800/s. - Máy biến áp đo l−ờng 22KV Y/Y/Δ. - Đo dòng các pha. - Đo điện năng tác dụng vμ điện năng phản kháng. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp II). Thiết kế đo l−ờng cho đ−ờng dây ĐDK 110 kV Để theo dõi tình trạng lμm việc của l−ới điện ta thì ta phải thiết kế hệ thống đo, đếm vμ theo dõi quá trình vận hμnh của l−ới điện, để đáp ứng đ−ợc yêu cầu đó ta dùng các thiết bị đo l−ờng sau: + 3 đồng hồ am pe để đo dòng điện 1 pha. + 1 vôn kế có công tắc chuyển đổi để đo điện áp các pha. + 1 oát mét đo công suất tác dụng. + 1 var mét đo công suất phản kháng. + 1 công tơ tác dụng đếm điện năng tác dụng. + 1 công tơ phản kháng đếm điện năng phản kháng. 1). Chọn và kiểm tra máy biến dòng đo l−ờng: Máy biến dòng đo l−ờng cho ĐDK 110 KV đ−ợc chọn vμ kiểm tra nh− máy biến dòng của bảo vệ dòng điện cực đại cho máy biến áp. 2). Chọn máy biến áp đo l−ờng: Phụ tải thứ cấp của máy biến áp đo l−ờng bao gồm tất cả các cuộn áp của các đồng hồ đo, đếm. Điều kiện chọn: UđmBu ≥ UđmHT = 110 KV. S1đm ≥ 2.Stt Sơ đồ nối dây vμ kiểu biến điện áp: Sơ đồ nối dây vμ kiểu biến điện áp phải phù hợp với nhiệm vụ của nó, để cấp cho công tơ chỉ cần dùng 2 máy biến điện áp một pha nối V/V. Nếu đồng thời dùng máy biến điện áp để kiểm tra cách điện của mạng 3 pha trung tính cách điện 3- 20 KV dùng biến điện 3 pha 5 trụ Y0/Y0/ Δ. Đối với mạng từ 35 KV trở lên ng−ời ta dùng 3 biến điện áp 1 pha nối Y0/Y0/ Δ. Vì đây lμ mạng có điện áp 110 KV vμ có trung tính trực tiếp nối đất nên ta dùng biến điện áp 3 pha 5 trụ nối Y0/Y0/ Δ. Trong đó cuộn tam giác hở lμ để bảo vệ chống trạm đất, cuộn tam giác hở để nhận đ−ợc điện áp thứ tự không, hệ số biến đổi của các cuộn phụ đối với cuộn sơ cấp đ−ợc chọn sao cho điện áp thứ cấp cực đại 3U0 không v−ợt quá 100 V. Ta có điện áp của các pha ở phía sơ vμ thứ cấp của biến điện áp có quan hệ nh− sau: Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp )v(/)v(/UdmHT 100 3 100 3 Ta có sơ đồ nối biến điện áp nh− sau: Trong đó: Phụ tải S2fa ở các pha lμ: - Pha ab: Sab. - Pha bc: Sbc Ta có bảng sau: Phụ tải trên các pha Dụng cụ Số l−ợng ab bc Vôn mét 1 2,6 Oát mét 1 0,5 0,5 Var mét 1 1,5 1,5 Công tơ tác dụng 1 1,5 1,5 Công tơ phản kháng 1 1,5 1,5 Cộng 7,6 5,0 Từ bảng trên ta thấy phụ tải ở pha ab lμ lớn nhất nên ta chọn lμm phụ tải tính toán. - Phụ tải ở pha a: Sa = 8367 2 1 2 1 ,,.Sab ==Σ (VA) - Phụ tải ở pha b: B C A c b a Sbc Sab A B C a b c Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Sb = 360567 2 1 2 1 ,),,()SS( bcab =+=Σ+Σ (VA) - Phụ tải ở pha c: Sc = 5205 2 1 2 1 ,,.S. bc ==Σ (VA) Ta thấy phụ tải ở pha b lμ lớn nhất nên ta chọn lμm phụ tải tính toán: S2tt = 3.Sb = 3.6,3 = 18,9 (VA) Mμ ta có: S2đm ≥ 2.S2tt = 37,8 (VA) UđmBU ≥ UddmHT = 110 (KV) Tra phụ lục 7 trang 117- TKNMĐ- TBA ( PGS: Nguyễn Hữu Khái ) ta chọn đ−ợc máy biến áp đo l−ờng nh− sau: Uđm (V) Sđm ứng với cấp chính xác Kiểu Cấp điện áp (kV) Sơ cấp Thứ cấp chính Thứ cấp phụ 0,5 1 3 Smax (VA) HKφ-110-57 110 66000/ 3 100/ 3 100 400 600 1200 2000 Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Ch−ơng VI kết cấu trạm biến áp trung gian I). Khoảng cách cho phép nhỏ nhất giữa các thành phần mang điện với nhau và với đất: Khi quy định khoảng cách nhỏ nhất cho phép trong các thiết bị phân phối, ng−ời ta căn cứ vμo điện áp phóng điện trong không khí. Đối với điện áp 220KV trở lại, dùng điện áp phòng thí nghiệm xung kích; Còn với điện áp 330KV trở lên dùng điện áp tần số công nghiệp. Do chiều dμi tổng lớn của dây dẫn vμ thanh dẫn trong một thiêt bị phân phối điện nên giảm sắc xuất phòng điện giữa chúng. Khi qui định khoảng cách cho phép, phải tính đến hệ số an toμn. Ngoμi ra khoảng cách giữa các pha với nhau lớn hơn khoảng cách giữa các pha với đất 10%. Đối với thiết bị ngoμi trời điện áp 22KV trở lên ng−ời ta tiêu chuẩn hoá hai đại l−ợng: - Khoảng cách giữa các pha với đất: Apđ. - Khoảng cách giữa các pha với pha: App. - Khoảng cách nμy đ−ợc ghi trong bảng: Điện áp định mức(KV) Apđ (Cm) App (Cm) 22 35 40 44 110 90 100 220 180 200 Đối với các thiết bị trong nhμ điện áp thấp hơn, ng−ời ta không phân biệt khoảng cách giữa các pha với nhau vμ với đất mμ qui định chung vì rằng khi điện áp thấp khoảng cách nμy chủ yếu quyết định bởi yêu cầu ổn định lực điện động khi ngắn mạch. Các khoảng cách nμy đ−ợc ghi trong bảng: Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Điện áp định mức KV A(Cm) 3 7,5 6 10 10 15 22 18 110 80 Các khoảng cách cho trong hai bảng trên lμ khoảng cách trông thấy đ−ợc trong không khí. Vì vậy, khi thiết kế thiết bị phân phối cần phải chú ý đến đ−ờng dẫn khi có gió, lμm cho khoảng cách đó bị giảm đi. Khi dùng dây vặn soắn (dây mềm) độ lệch của dây dẫn so với giá trị bình th−ờng có thể xác định nh− sau: a = K. f Trong đó: f : độ võng của dây dẫn (cm) đ−ợc xác định theo công thức: f = T8 L.W 2 Với : W: trọng l−ợng dây dẫn trên một đơn vị chiều dμi. T : Sức căng ở điểm thấp nhất. L : Chiều dμi khoảng. K : Hệ số. K = 7,5 với dây dẫn bằng đồng. K = 70 với dây dẫn bằng nhôm. Các khoảng cách cho trong bảng trên lμ khoảng cách nhỏ nhất cho phép. Trong tính toán, để đảm bảo an toμn ta sẽ lấy các khoảng cách lớn hơn các trị số trong bảng 2-3 lần. Các khoảng cách nμy lμ đại l−ợng cơ bản để qui định các khoảng cách khác. Dựa vμo các khoảng cách cho phép trên ta sẽ đi xác định khoảng cách giữa các bộ phận trong trạm biến áp trung gian 110/35/22KV. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp II). Khoảng cách giữa các bộ phận trong thiết bị phân phối ngoài trời Trong thiết bị phân phối ngoμi trời, ta không dùng vách ngăn các mạch với nhau vμ nói chung các khí cụ cũng không có rμo chắn ngăn cách. Để đảm bảo an toμn trong thiết bị phân phối ngoμi trời, ta đặt các khí cụ vμ dây dẫn cùng với cách điện trên các giá đỡ có đủ chiều cao cần thiết. Các khoảng cách nhỏ nhất trong thiết bị phân phối ngoμi trời theo yêu cầu an toμn đ−ợc tính nh− sau: - Khoảng cách nhỏ nhất từ dây đến mặt đất: C = Apđ + 200 cm - Khoảng cách nhỏ nhất theo ph−ơng nằm ngang giữa các phần mang điện thuộc hai bộ phận khác nhau bằng: D = Apđ + 200cm. - Khoảng cách nhỏ nhất theo ph−ơng thẳng đứng, giữa những bộ phận mang điện thuộc các bộ phận cạnh nhau đặt trên nhau cũng nh− khoảng cách nhỏ nhất từ dây dẫn đến các thiết bị chuyên chở 13cm: Tên khoảng cách và ký hiệu Khoảng cách nhỏ nhất cho phép Khoảng cách nhỏ nhất từ dây đến mặt đất C 360 Khoảng cách nhỏ nhất theo ph−ơng ngang giữa dây dẫn thuộc hai phần cạnh nhau của thiết bị để đảm bảo an toμn khi chạm tới một phần, trong lúc phần khác có điện mμ không cần rμo chắn trạm D. 290 Khoảng cách nhỏ nhất theo ph−ơng thẳng đứng thuộc hai phần cạnh nhau của thiết bị để đảm bảo an toμn khi chạm đến dây dẫn d−ới, dây dẫn trên có điện cũng nh− khkoảng cách nhỏ nhất từ dây dẫn đến thiết bị đang đ−ợc chuyên chở 13cm. 160 + Các vấn đề về qui trình xây dựng: - Giá đỡ: Sử dụng giá đỡ bằng bê tông cốt thép vμ giá đỡ bằng thép. - Máy cắt vμ máy biến áp: Máy cắt vμ máy biến áp đ−ợc đặt trên móng Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp bằng bê tông cốt thép. Độ sâu của móng đ−ợc xác định bởi điều kiện địa chất vμ bằng khoảng 1,7 = 3m. Móng của máy cắt đ−ợc xây nhô lên khỏi mặt đất. Móng của Máy biến áp điện lực xây nhô lên vμ hai thanh thép chữ I đ−ợc giữ chặt hai trụ nμy. Để dầu không bị bắn tung toé vμ chảy khi h− hỏng máy biến áp d−ới chúng có rải một ít đá răm rây ít nhất lμ 25 cm. - Dao cách ly, biến dòng điện, điện biến áp các khí cụ nμy đ−ợc đặt trên giá đỡ riêng bằng thép, giữ trên móng bê tông cốt thép. Bề cao của giá phải đảm bảo an toμn cho ng−ời qua lại d−ới dây dẫn vμ đảm bảo nối các khí cụ với nhau đ−ợc thuận tiện. - Cột chống sét vμ chống sét van: - Cột chống sét bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vμo trạm. Nó lμ những thanh thép tròn đặt thẳng đứng trên các cột của thiết bị phân phối: - Cáp điện lực vμ cáp kiểm tra: - Đặt trong hầm có nắp đậy bằng vật liệu không cháy. Bố trí các phần từ. + Các phần từ của thiết bị phân phối ngoμi trời đ−ợc bố trí thμnh hμng mạch một. Các phần tử một mạch đ−ợc nối với nhau đúng nh− sơ đồ điện. Bề rộng của các mạch do điện áp quyết định. - Hμng rμo có chiều cao 2,5m. Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Những ký hiệu dùng trong bản vẽ thiết kế Stt Tên phần tử Ký hiệu 1 Máy biến áp 3 pha 3 dây quấn 2 Máy biến áp 3 pha 2 dây quấn 3 Cầu dao 4 Cầu dao có tiếp đất 5 Máy cắt 6 Biến dòng 7 Tiếp địa 8 Trống sét van 9 Trống sét ống 10 Máy biến áp đo l−ờng 11 Máy cắt xe đẩy 12 Thanh cáI 13 Dây dẫn Tr−ờng đại học kỹ thuật Công Nghiệp #  Bộ môn: Năng L−ợng Điện Sinh viên: Hách Văn C−ờng Thuyết minh đồ án tốt ngiệp Tμi liệu tham khảo - Giáo trình mạng điện của: Bùi Ngọc Th− (Tr−ờng Đại học Bách khoa Hμ Nội ) - Thiết kế bảo vệ Rơ le của: GS. Trần Đình Long . GS.TS Trần Đình Chân. GS. Nguyễn Hồng Thái. (Nhμ suất bản khoa học kỹ thuật) - Giáo trình cung cấp điện của: GS. Nguyễn Xuân Phú (Nhμ suất bản khoa học kỹ thuật) - Giáo trình cung cấp điện tập 1-2 của: TS. Phạm Duy Tân. ThS. Nguyễn Quân Nhu (Tr−ờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp)