Thiết kế Rơ le kỹ thuật số cho trạm biến áp Cát Lái 220KV :Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠLE KỸ THUẬT SỐ

CHO TRẠM BIẾN ÁP CÁT LÁI 220kV

SINH VIÊN : LÊ AN KHANG

MSSV : 15054471

LỚP : DHDI11A

GVHD : ThS. PHAN THỊ HẠNH TRINH

TP. HCM, NĂM 2019

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

Lê An Khang

MSSV: 15054471

2. Tên đề tài

THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ CHO TRẠM BIẾN ÁP

CÁT LÁI 220KV

3. Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)

- Thiết kế bảo vệ rơ le cho trạm biến áp Cát Lái 220KV

- Trạm biến áp Cát Lái có 2 MBA 250MVA

- Điện áp danh định: 225/115/22KV

- Sơ đồ nguyên lý toàn trạm (sơ đồ)

4. Kết quả dự kiến

- Lựa chọn phương thức bảo vệ cho TBA

- Tính toán ngắn mạch đối xứng và bất đối xứng với các chế độ làm việc của TBA

phục vụ bảo vệ Rơle.

- Chọn Rơle kỹ thuật số phù hợp bảo vệ TBA

- Tìm hiểu tính năng và thông số của các Rơle sử dụng.

- Tính toán các thông số cài đặt cho Rơle so lệch và Rơle quá dòng, kiểm tra độ nhạy

và độ tin cậy của bảo vệ.

Giảng viên hướng dẫn Tp. HCM, ngày tháng năm 20….

Sinh viên

ii

Trưởng bộ môn

iii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

iv

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ..................................................i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................................ iii

MỤC LỤC...........................................................................................................................iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................ viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................................x

LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................................1

CHƯƠNG 1. MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ, CÁC THÔNG SỐ CHÍNH....2

1.1. SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY....................................................................................................2

1.1.1. Phía 220 kV .......................................................................................................2

1.1.2. Phía 110kV ........................................................................................................2

1.1.3. Phía 22kV ..........................................................................................................2

1.2. CÁC THÔNG SỐ CỦA THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠM .................................3

1.2.1. Máy biến áp .......................................................................................................3

1.2.2. Hệ thống điện.....................................................................................................3

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE......................4

2.1. MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH...............................................................4

2.2. CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN ĐỂ TÍNH NGẮN MẠCH ...........................................5

2.2.1. Chọn các đại lượng cơ bản ................................................................................5

2.2.2. Tính toán thông số các phần tử..........................................................................6

2.2.2.1. Hệ thống điện .............................................................................................6

2.2.2.2. Máy biến áp ................................................................................................7

2.2.3. Sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch...................................................................8

2.3. CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH .............................................................8

2.3.1. Khi máy biến áp làm việc ở chế độ cực đại SN = Smax.......................................8

2.3.1.1. Ngắn mạch phía 220 kV.............................................................................9

v

2.3.1.2. Ngắn mạch phía 110 kV...........................................................................12

2.3.2. Khi máy biến áp làm việc ở chế độ cực tiểu SN = Smin ....................................16

2.3.2.1. Ngắn mạch phía 220 kV...........................................................................17

2.3.2.2. Ngắn mạch phía 110 kV...........................................................................20

CHƯƠNG 3. LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ VÀ RƠLE ĐƯỢC SỬ DỤNG

............................................................................................................................................24

3.1. Hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của MBA ...................................24

3.2. Các yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ .........................................................................25

3.2.1. Tác động nhanh................................................................................................25

3.2.2. Tính chọn lọc ...................................................................................................26

3.2.3. Yêu cầu về độ nhạy..........................................................................................26

3.2.4. Độ tin cậy của quá trình quá độ trong hệ thống điện.......................................27

3.2.5. Tính kinh tế......................................................................................................27

3.3. Các bảo vệ đặt cho máy biến áp..............................................................................28

3.3.1. Tính năng của các loại bảo vệ đặt cho máy biến áp ........................................28

3.3.2. Nguyên lý hoạt động của các bảo vệ cho máy biến áp....................................30

CHƯƠNG 4. GIỚI THIỆU CÁC TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CỦA RƠLE ĐƯỢC

CHỌN ................................................................................................................................38

4.1. Rơle bảo vệ so lệch 7UT513...................................................................................38

4.1.1. Tính năng rơle 7UT513 ...................................................................................38

4.1.2. Một số tính năng hoạt động của rơle ...............................................................38

4.1.3. Các thông số kỹ thuật rơle 7UT-513 ...............................................................39

4.1.4. Phạm vi chỉnh định đối với chức năng BVSL MBA.......................................41

4.1.5. Bảo vệ chạm đất có giới hạn............................................................................42

4.1.6. Bảo vệ quá dòng có thời gian ..........................................................................42

4.1.7. Bảo vệ quá tải nhiệt .........................................................................................44

4.1.8. Nguyên lý hoạt động rơle 7UT-513.................................................................46

4.1.9. Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT513.....................51

4.2. Tính năng và thông số của 7SJ600..........................................................................53

vi

4.2.1. Tính năng .........................................................................................................53

4.2.2. Các thông số kỹ thuật 7SJ600..........................................................................54

4.2.3. Nguyên lý làm việc của rơle bảo vệ quá dòng 7SJ600....................................55

4.2.4. Các chức năng và phạm vi chỉnh định.............................................................57

CHƯƠNG 5. CHỈNH ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ VÀ KIỂM TRA SỰ

LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ..............................................................................................59

5.1. Chọn máy biến dòng, máy biến áp, máy cắt ...........................................................59

5.1.1. Máy cắt điện.....................................................................................................59

5.1.2. Chọn máy biến dòng điện (BI) ........................................................................60

5.1.3. Máy biến điện áp..............................................................................................61

5.2. Các số liệu cần thiết phục vụ trong tính toán bảo vệ ..............................................62

5.3. Tính các thông số đặt cho rơle ................................................................................62

5.3.1. Bảo vệ so lệch máy biến áp .............................................................................62

5.3.2. Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (87N).........................................................65

5.3.3. Bảo vệ quá dòng ..............................................................................................65

5.4. Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ .............................................................................71

5.4.1. Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ so lệch có hãm (∆I/87T)..............................71

5.4.2. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch thứ tự không .........................................75

5.4.3. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (87N)............................................................75

5.4.4. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng 51.......................................................76

5.4.5. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng thứ tự không 51N..............................76

TỔNG KẾT ........................................................................................................................78

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................79

LỜI CẢM ƠN.....................................................................................................................80

vii

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1. Sơ đồ thay thế đẳng trị của các dòng điện thành phần ..............................6

Hình 2.2. Sơ đồ thay thế của trạm .............................................................................8

Hình 2.3. Sơ đồ thay thế thứ tự thuận khi MBA làm việc cực đại SN = Smax............8

Hình 2.4. Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch khi MBA làm việc cực đại SN = Smax..........9

Hình 2.5. Sơ đồ thay thế thứ tự không khi MBA làm việc cực đại SN = Smax...........9

Hình 2.6. Sơ đồ thay thế thứ tự thuận khi MBA làm việc cực đại SN = Smax phía

220kV ...................................................................................................................................9

Hình 2.7. Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch khi MBA làm việc cực đại SN = Smax phía

220kV .................................................................................................................................10

Hình 2.8. Sơ đồ thay thế thứ tự không khi MBA làm việc cực đại SN = Smax phía

220kV .................................................................................................................................10

Hình 2.9. Sơ đồ thay thế thứ tự thuận khi MBA làm việc cực đại SN = Smax phía

110kV .................................................................................................................................12

Hình 2.10. Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch khi MBA làm việc cực đại SN = Smax phía

110kV .................................................................................................................................13

Hình 2.11. Sơ đồ thay thế thứ tự không khi MBA làm việc cực đại SN = Smax phía

110kV .................................................................................................................................13

Hình 2.12. Sơ đồ thay thế thứ tự thuận khi MBA làm việc cực đại SN = Smin ........16

Hình 2.13. Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch khi MBA làm việc cực đại SN = Smin ......16

Hình 2.14. Sơ đồ thay thế thứ tự không khi MBA làm việc cực đại SN = Smin .......17

Hình 2.15. Sơ đồ thay thế thứ tự thuận khi MBA làm việc cực đại SN = Smin phía

220kV .................................................................................................................................17

Hình 2.16. Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch khi MBA làm việc cực đại SN = Smin phía

220kV .................................................................................................................................17

Hình 2.17. Sơ đồ thay thế thứ tự không khi MBA làm việc cực đại SN = Smin phía

220kV .................................................................................................................................18