Đồ án Tốt nghiệp bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực bằng rơ le số 7UT51x

ác dòng điện cho từng cuộn dây. Các định nghĩa sau được sử dụng: Dòng so lệch hoặc tác động cắt Idiff = |I1 + I2| (2 nhánh rẽ). Hoặc Idiff = |I1 + I2+I3| (3 nhánh rẽ). Và dòng làm ổn định hoặc hãm (hài): Istab = |I1| + |I2| (2 nhánh rẽ). Hoặc Istab = |I1| +|I2|+|I3| (3 nhánh rẽ). Idiff được lấy từ các sóng cơ bản và sản sinh ra đại lượng gây ra lện cắt, Istab chống lại ảnh hưởng này. Để làm sáng tỏ 3 điều kiện vận hành quan trọng sẽ được xem xét: a. Dòng chảy qua vận hành bình thường hoặc khi có sự cố bên ngoài. I2 đổi hướng của nó vì vậy đổi dấu, I2 =- I1 do vậy |I2| =| I1| Idiff = |I1 + I2|= |I1 -I1| = 0 Istab = |I1| + |I2| = |I1 + I1|= 2.|I1| Không tác cắt (Idiff = 0) hãm (Istab) tỷ lệ với 2 lần dòng chảy qua. b. Ngắn mạch bên trong mỗi phía được cấp bởi các dòng giống nhau: Trong trường hợp này: I2 = I1 do vậy |I2| =| I1| Idiff = |I1 + I2|= |I1 + I1|=2.|I1| Istab = |I1| + | I2| = |I1| + |I1| = 2.|I1| Các thành phần tác động cắt (Idiff) và hãm (Istab) bằng và tỷ lệ với tổng dòng sự cố. c. Ngắn mạch bên trong chỉ cấp dòng từ một phía: Trong trường hợp này I2 = 0 Idiff = |I1 + I2|= |I1 + 01|= |I1| Istab = |I1| + | I2| = |I1| + 0 = |I1| Các thành phần tác động cắt (Idiff) và hãm (Istab) bằng và tỷ lệ với dòng sự cố cấp từ một phía. Kết quả này cho thấy rằng với sự cố bên trong Idiff= Istab. Vì vậy đặc tính sự cố bên trong là một đường thẳng với độ dốc =1. Trên sơ đồ hoạt động minh hoạ ở hình vẽ. Hình vẽ đưa ra đặc tính làm việc đầy đủ của rơle. Nhánh a thể hiện ngưỡng nhậy của bảo vệ rơle so lệch và xét đến dòng sai số không đổi, dòng từ hoá. Nhánh b xét đến sai số tỷ lệ theo dòng có thể gây ra bởi sai số của biến dòng chính, các máy biến dòng đầu vào của rơle hoặc từ vị trí bộ chuyển nấc máy biến áp. Ở dải dòng điện lớn có thể làm tăng bão hoà cho biến dòng, nhánh c gây hãm nhiều hơn. Các đánh giá thêm, trong trường hợp cực bão hoà nhánh c (hãm cộng thêm -add-on stabilization) được mô tả phần sau. Các dòng Idiff và Istab được so sánh bằng bảo vệ so lệch với đặc tính làm việc (hình vẽ). Nếu các dòng nằm trong vùng cắt, lệnh cắt được đưa ra. Đặc tính bảo vệ so lệch 5.3) Hãm bổ sung khi biến dòng bị bão hòa. Bão hoà của các máy biến dòng gây ra bởi các dòng sự cố lớn và/hoặc các hằng số thời gian hệ thống dài không thích hợp với các sự cố bên trong (sự cố bên trong máy biến áp được bảo vệ). Vì vậy các dòng so lệch cũng như dòng hãm đo được bị biến dạng đến cùng một ngưỡng. Đặc tính sự cố được minh hoạ trên hình 3-5 là cùng cơ sở chính trong trường hợp này. Tất nhiên, thành phần sóng cơ bản của dòng so lệch cũng phải ít nhất vượt quá giá trị tác động (nhánh a ). Trong một sự cố ngắn mạch ngoài vùng gây ra dòng ngắn mạch lớn làm bão hoà biến dòng, một dòng so lệch đáng kể có thể được tạo ra, đặc biệt khi mức độ bão hoà khác nhau giữa hai điểm đo. Nếu đại lượng Idiff/Istab nằm trong vùng cắt của đặc tính làm việc (hình vẽ ), lệnh cắt sẽ được đưa ra nếu không có biện pháp đặc biệt nào. 7UT51 cung cấp 1 chỉ só bão hoà nó phát hiện những hiện tượng như vậy và khởi động các biện pháp hãm cộng thêm (add-on stabillization). Chỉ số bão hoà làm việc trong vùng được đặt tên là "hãm cộng thêm". Trên hình vẽ độ dốc của đặc tính này tỷ lệ bằng nửa độ dốc của nhánh b. Bão hoà khi có sự cố bên ngoài được phát hiện bằng dòng khỏi động hãm lớn dịch chuyển điểm làm việc vào vùng "hãm cộng thêm". Ngược lại điểm làm việc dịch chuyển ngay lập tức theo đặc tính sự cố khi có sự cố nội bộ bởi vì dòng hãm sẽ lớn hơn dòng so lệch. Chỉ số bão hoà đưa ra quyết định trong nửa chu kỳ đầu tiên sau thời điểm bắt đầu sự cố. Khi phát hiện một sự cố bên ngoài, bảo vệ so lệch bị khoá trong một thời gian có thể lựa chọn (lâu nhất là 8 chu kỳ tương đương với 160ms ở tần số 50Hz,khi rơle xuất xưởng). Việc khoá bị xoá bỏ ngay khi điểm làm việc dịch chuyển chắc chắn (quá 2 chu kỳ) vào đặc tính sự cố. Nó cho phép phát hiện một cách tin cậy sự cố diễn biến bên trong máy biến áp được bảo vệ trong hki có sự cố bên ngoài và biến dòng bị bão hoà. 5.4) Tác động/Cắt. Ngay khi sóng cơ bản của dòng so lệch đạt 85% giá trị đặt hoặc dòng hãm vượt quá 4 lần dòng định mức của máy biến áp bảo vệ tác động. Vì vậy tác động xảy ra cả khi có sự cố bên ngoài, do đó ghi sự cố và chỉ số bão hoà có thể làm việc. Nếu các điều kiện cắt được thoả mãn lệnh cắt được đưa ra. Trong một số trường hợp lệnh cắt có thể được làm trễ. Giải trừ tác động bắt đầu khi trong hai chu kỳ tác động không được nhận ra trong các giá trị so lệch, dòng so lệch giảm xuống (70% giá trị đặt). Nếu lệnh cắt được đưa ra, sự cố coi như đã qua. Nếu đã có lệnh cắt khi đó một bộ đếm thời gian đượcđặt có thể khởi động khi bảo vệ trở về. Trong thời gian này lệnh cắt được duy trì (trễ thời gian trở về). VI) Bảo vệ chạm đất có giới hạn. 6.1 Nguyên lý bảo vệ chạm đất có giới hạn: Bảo vệ chạm đất có giới hạn phát hiện các sự cố chạm đất trong các máy biến áp lực, các cuộn kháng Shunt, các máy biến áp trung tính nối đất hoặc các máy điện quang, mà điểm sao của chúng nối đất. Nó cũng thích hợp khi có một điểm trung tính giả bên trong vùng bảo vệ của một máy biến áp không nối đất. Biến dòng trung tính và biến dòng 3 pha xác định các giới hạn của vùng bảo vệ. Hình 1 đến hình 3 là các ví dụ minh hoạ của bảo vệ chạm đất có giới hạn. Hình 1: Sơ đồ bảo vệ chạm đất có giới hạn sử dụng một biến dòng trung tính và các biến dòng 3 pha. Hình 2: Sơ đồ bảo vệ chạm đất có giới hạn cuộn dây máy biến áp đấu tam giác, sử dụng một biến dòng vào điểm trung tính giả và các biến dòng 3 pha. Hình 3: Sơ đồ đấu TI, Rơ le khi cuộn dây máy biến áp đấu tam giác, có điểm trung tính giả Trong điều kiện vận hành bình thường, không có dòng điện đấu sao ISP chảy qua dây trung tính, tổng các dòng I1 + I2 + I3 cũng bằng 0. Khi có một sự cố bên trong vùng được bảo vệ, có dòng ISP chảy. Tuỳ theo các điều kiện nối đất của hệ thống có thể nhận ra thêm dòng dư trên dây trung tính của các biến dòng pha. Vì tất cả các dòng chảy vào vùng bảo vệ được định nghĩa là dương, góc dòng dư từ hệ thống sẽ lớn hơn hoặc nhỏ hơn góc pha của dòng điểm đấu sao. Khi một sự cố chạm đất xảy ra bên ngoài vùng bảo vệ, dòng điểm đấu sao và dòng dư của các máy biến dòng sẽ giống nhau về độ lớn nhưng ngược pha với nhau. Khi có một sự cố pha không chạm đât bên ngoài vùng bảo vệ, các biến dòng bị bão hoà có thể gây ra dòng dư trên dây trung tính của các biến dòng. Dòng điện này có thể mô phỏng một sự cố bên trong vùng được bảo vệ. Bảo vẹ phải tránh được cắt sai trong trường hợp này. Với những trường hợp như vậy, bảo vệ chạm đất có giới hạn cung cấp các biện pháp làm ổn định hoàn toàn khác với biện pháp thường được sử dụng cho các sơ đồ bảo vệ so lệch. 6.2 Đánh giá các đại lượng đo được: Nguyên lý của bảo vệ chạm đất giới hạn Bảo vệ chạm đất có giới hạn so sánh dòng cơ bản của dòng điện chảy qua dây điểm đấu sao được gọi là I'0, với sóng cơ bản của tổng các dòng pha được gọi là I0" : I0' =ISP , I0" = IL1 + IL2 + IL3 . Chỉ có I'0 làm việc như có một ảnh hưởng đến lệnh cắt khi có sự cố bên trong vùng bảo vệ, có dòng chạm đất khác I"0 chảy qua các dòng biến dòng pha. Nó phía sơ cấp ngược pha với dòng điểm đấu sao và có cùng độ lớn. Thông tin lớn nhất của các dòng điệnđược xem xét cho việc hãm. Độ lơn scủa các dòng điện và vị trí pha của chúng xác định theo các tham số sau: Dòng tác động cắt : IREF = ½I0' ½ Dòng hãm: ISTAB= k. ½½I0' -I0"½ - ½I0' + I0"½½ Trong đó: k là hệ số hãm. IREF được lấy từ sóng cơ bản và tạo ra đại lượng gây ảnh hưởng đến lệnh cắt. ISTAB chống lại ảnh hưởng này. Để làm sáng tỏ 3 điều kiện vận hành quan trọng sẽ được xem xét. a. Dòng chảy khi có chạm đất bên ngoài: I0" ngược pha nhưng có cùng độ lớn với I0' (I0" - I0' ) IREF = ½I0'½ ISTAB = (½I0' +I0'½ - ½I0' - I0' ½) = 2 ½I0'½ Dòng tác động cắt bằng dòng chảy qua điểm đấu sao. Thành phần hàm (ISTAB) tỷ lệ với hai lần dòng tác động cắt. b. Ngắn mạch bên trong dòng chỉ cấp từ điểm đấu sao. Trong trường hợp này: I0" = 0 IREF = ½I0'½ ISTAB = (½I0' - 0½- ½I0' + 0½) = 0 Dòng tác động cắt bằng IREF bằng dòng chảy qua điểm đấu sao. Thành phần hãm ISTAB = 0 nhạy hoàn toàn khi có sự cố chạm đất bên trong. c.Ngắn mạch bên trong, chỉ cấp dòng từ điểm đấu sao của hệ thống, cùng độ lớn với dòng chạm đất: Trong trường hợp này: I0" = I0' IREF = ½I0'½ ISTAB = (½I0' - I0'½ - ½I0' - I0'½) = - 2½I0'½ Dòng tác động cắt IREF bằng dòng chảy qua điểm đấu sao, thành phần hãm ISTAB âm và do đặt bằng 0, nhạy hoàn toàn khi có chạm đất bên trong. VII) Bảo vệ quá dòng có thời gian. Bảo vệ so lệch 7UT51 cung cấp một bảo vệ quá dòng có thời gian tích hợp. Nó có thể làm việc cho bất cứ phía nào của đối tượng bảo vệ. Nếu 7UT513 được sử dụng cho máy biến 2 cuộn dây, máy phát hoặc động cơ, điểm rẽ nhánh hai phía, bảo vệ quá dòng có thời gian làm việc cho bất cứ đối tượng nào khác "Đối tượng ảo". Các cấp bảo vệ độc lập với nhau và có thể đặt riêng. Các giá trị tác động của bảo vệ quá dòng có thời gian luôn qui đổi theo dòng định mức của đối tượng bảo vệ. (Công suất định mức và điện áp định mức). Trong diều kiện đóng bằng tay vào sự cố bảo vệ quá dòng có thời gian có thể cung cấp lệnh cắt nhanh, có thể lựa chọn làm việc cấp I>>, hay I> / IP sẽ đưa ra lệnh cắt nhanh, thời gian trễ cho nó bị bỏ qua trong trường hợp này. Điều kiện cần là lệnh cắt phải được lắp qua đầu vào nhị phân của rơle. VIII) Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ giúp đối tượng bảo vệ tránh khỏi bị phá huỷ do quá tải gây ra. Trong 7UT51 có hai chức năng bảo vệ quá tải, mỗi chức năng có thể được bật cho bất cứ phía nào của đối tượng bảo vệ. Rơle tính toán độ tăng nhiệt độ tho phương trình sau: dq/dt = 1/t = 1/t * I2 Trong đó: - q độ tăng nhiệt độ thực tế liên quan đến độ tăng nhiệt cuối cùng cho dòng lớn nhất cho phép k*IN. - t hằng số thời gian nhiệt độ đốt nóng cuộn dây. - I dòng điện thực tế trong cuộn dây (giá trị hiệu dụng) qui đổi theo dòng lớn nhất cho phép của cuộn dây Imax = k*IN. Các độ tăng nhiệt được tính toán từ các dòng pha. Có thể lựa chọn để đánh giá độ tăng nhiệt thực hiện với pha có độ tăng nhiệt cao nhất, hoặc giá trị trung bình của các độ tăng nhiệt gây ra bởi pha có dòng lớn nhất. Khi độ tăng nhiệt đạt ngưỡng đặt đầu tiên, một tín hiệu cảnh báo được đưa ra, để có thể sớm giảm tải. Nếu ngưỡng nhiệt độ thứ hai đạt tới, đối tượng bảo vệ có thể bị cắt ra khỏi hệ thống, có thêm một cấp cảnh báo quá dòng. Imax = k*IN Với bảo vệ quá tải, IN là dòng định mức của các phía được bảo vệ. Với các máy biến áp lực IN là dòng định mức của cuộn dây được bảo vệ. Nếu bảo vệ cho máy phát hoặc động cơ IN là dòng định mức của thiết bị, với điểm rẽ nhánh IN là dòng định mức của nhánh đó. IX) Bảo vệ chạm vỏ. Bảo vệ chạm vỏ có nhiệm vụ phát hiện ra dòng rò với đất, cả khi có điện trở lớn, giữa pha và khung của máy biến áp . Vỏ máy biến áp phải được cách ly với đất. Nguyên lý của bảo vệ chạm vỏ. Dây dẫn nối từ vỏ xuống đất và dòng chảy qua dây dẫn này được cấp cho một đầu vào của rơle. Khi có dòng rò vỏ, dòng sự cố (dòng rò vỏ) sẽ chảy qua dây dẫn xuống đất. Phần II: Ứng dụng 7UT51x cho bảo vệ máy biến áp điện lực tại trạm 110kV Phúc Thọ. I) Đặt Vấn đề về bảo vệ máy biến áp điện lực. 1.1) Đặt vấn đề. Máy biến áp (MBA) lực là một trong những thiết bị điện chính trong hệ thống điện, vì độ tin cậy cung cấp điện của nó liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của cả hệ thống. Trong khi đó, MBA dễ rơi vào các trạng thái không bình thường, đặc biệt là các MBA có tuổi đời từ 15 năm trở lên. Nếu MBA vận hành ở trạng thái không bình thường kéo dài thì tuổi thọ của MBA sẽ giảm và có khả năng xảy ra sự cố làm gián đoạn cung cấp điện. Khi MBA lực bị sự cố, thiệt hại về kinh tế sẽ rất lớn, thậm chí có thể lên đến hàng triệu USD đối với các MBA công suất lớn. Chính vì vậy máy biến áp cần được trang bị hệ thống bảo vệ có tính chọn lọc và độ tin cậy cao nhằm phát hiện tình trạng không bình thường của máy biến áp càng sớm càng tốt và tác động bảo vệ khi có sự cố để tránh sự cố phát triển tràn lan gây thiệt hại lớn. 1.2) Các dạng sự cố và tình trạng làm việc không bình thường của MBA. Các dạng sự cố xảy ra trong máy biến áp rất đa dạng và phức tạp nhưng thường là do một hoặc nhiều nguyên nhân sau gây nên: ngắn mạch các vòng dây; hở mạch cuộn dây; xê dịch hoặc biến dạng cuộn dây; xê dịch hoặc biến dạng các dây dẫn (các dây, thanh dẫn nối từ các cuộn dây đến các đầu nối ở sứ, bộ điều áp dưới tải,...); lỏng các đầu nối tại các đầu sứ, đầu dây dẫn, các đầu bọc đấu dây; nước tự do hoặc độ ẩm quá mức trong dầu; các hạt kim loại xuất hiện trong dầu; lỏng mối nối các tấm chắn vầng quang; lỏng vòng siết, đệm, dây nối đất lõi, các chỗ định vị; sự cố đánh thủng; quá tải; hư hỏng các bulông cách điện; rỉ rét hoặc hư hỏng khác trên lõi; hư hỏng các đai bó quanh vỏ máy; kẹt tuần hoàn dầu; khuyết tật hệ thống làm mát. Các tình trạng làm việc không bình thương của máy biến áp thường gồm: Hiện tượng quá tải, hiện tượng tăng nhiệt độ quá mức, mức dầu thấp…vv 1.3) Các bảo vệ thường được sử dụng. Việc bảo vệ máy biến áp điện lực có thể thực hiện theo các nguyên lý khác nhau tùy thuộc vào điều kiện và trạng thái cụ thể của trạm biến áp. Với tính đơn giản và hiệu quả, bảo vệ bằng rơle hơi được áp dụng cho mọi loại máy biến áp dầu. Các loại bảo vệ quá dòng, bảo vệ so lệch vv…cũng thường được sử dụng khá phổ biến. Bảo vệ dòng điện cực đại thường được áp dụng để chống ngắn mạch ngoài. Dòng khởi động của bảo vệ được chỉnh định không chỉ theo dòng ngắn mạch ngoài mà còn theo tham số của bảo vệ dự phòng khác. Bảo vệ cắt nhanh được chỉnh định theo dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất, cụ thể ở đây là ngắn mạch trên thanh cái phía thứ cấp của máy biến áp. Do có nhiều ưu điểm nổi bật, bảo vệ so lệch dọc được áp dụng rất nhiều đối với tất cả các loại máy biến áp. II) Mô tả đối tượng được bảo vệ và các thông số chính. Đối tượng bảo vệ là máy biến áp ngâm dầu 3 pha 3 cuộn dây tại trạm 110kV Phúc Thọ- Hà Nội( Hà Tây cũ) 2.1) VỊ TRÍ, VAI TRÒ TRẠM BIẾN ÁP PHÚC THỌ TRONG HỆ THỐNG. Công trình trạm biến áp 110/35/22 kV nằm trong dự án tổng thể quy hoạch, phát triển lưới điện tỉnh Hà Tây. Theo dự báo về nhu cầu phát triển phụ tải do Viện Năng Lượng lập, trong những năm tới, mức độ gia tăng phụ tải tại khu vực phía tây tỉnh Hà Tây là rất cao. Trạm biến áp Phúc Thọ được xây dựng nhằm mục đích tiếp nhận điện năng phía 110 kV của trạm Chèm để trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải phía 35 kV và 22 kV của huyện Phúc Thọ, khu công nghiệp Hoài Đức, Đan Phượng, một phần thị xã Sơn Tây, đài phát thanh Quế Dương… 2.2) SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY Phía 110 kV Nguồn cấp điện cho trạm: Đường dây 182- Chèm ( E 1.6 ) cấp điện qua CL 171-7, MC 171, CL 171-1 vào thanh cái C11 của trạm. Từ thanh cái C11-110kV qua CL 131-1 cấp cho máy biến áp T1, cấp cho phụ tải 35kV thanh cái C31, cấp cho phụ tải thanh cái 22kV- C41. Máy biến áp T1 Công suất 25000 kVA, có điều chỉnh điện áp dưới tải. Công suất Sc / St / Sh 25/25/25 MVA. Tổ đấu dây Yo/Y/D, cuộn 22kV có máy biến áp tạo trung tính tổ nối dây 12/11. Máy biến áp T2: Chưa lắp đặt. Phía 35 kV: gồm 5 ngăn 1 ngăn lộ tổng. 1 ngăn biến điện áp. 3 ngăn lộ ra. * ĐDK 373- E 10.6 liên lạc với ĐDK 371- E 1.6 qua MC – 184 Trôi. Khi cần có thể dùng nguồn 35 kV này để cấp điện cho trạm. * ĐDK 371- E 10.6 liên lạc với ĐDK 376- E 1.7(Sơn Tây) qua CL 415. Khi cần có thể dùng nguồn 35 kV này để cấp điện cho trạm. * ĐDK 375- E 10.6 liên lạc với ĐDK 378- E 1.4(Ba La) qua CL Cộng Hoà. Khi cần có thể dùng nguồn 35 kV này để cấp điện cho trạm ( hiện tại đường dây chưa thi công). Phía 22 kV: gồm 6 ngăn: 1 ngăn lộ tổng. 3 ngăn lộ ra. 1 ngăn máy biến áp tự dùng. 1 ngăn biến điện áp. CÁC THÔNG SỐ CỦA THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠM. 2.3.1. Máy biến áp. Máy biến áp loại 3 pha, 3 cuộn dây, ngâm trong dầu, làm việc ngoài trời, công suất danh định 25 MVA. Điện áp danh định cuộn dây UCdđ = 115 kV. UTdđ = 38.5 kV. UHdđ = 23 kV. Tần số 50 Hz. Tỷ số điện áp: 115 kV ± 9 ´ 1, 78%/38,5 kV ± 2 ´ 2,5%/23 kV. Kiểu làm mát ONAN/ONAF. Sơ đồ đấu dây YNy0d11. Điện áp ngắn mạch UK( C-H ) = 18,8%. UK( C-T ) = 10,7%. UK( T-H ) = 6,8%. Tổn hao: Tổn hao không tải Po =17 kW. Tổn hao ngắn mạch PK( C-H ) =110 kW. Các thiết bị phân phối phía 110 kV. Máy cắt 3AP1FG – Siemens. Máy cắt 3 AP1FG là loại tự nén và sử dụng khí SF6 để cách điện và dập hồ quang, là máy cắt ba pha làm việc ngoài trời, có một bộ truyền động dùng cho cả ba pha do đó phù hợp với việc tự động đóng lại ba pha. Tiêu chuẩn sử dụng IEC 60056. Máy cắt được thiết kế làm việc với nhiệt độ môi trường từ –30oC đến +55oC. Điện áp định mức kV 123 Tần số định mức Hz 50/60 Dòng điện định mức A 3150 Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 40 Dòng đóng sự cố định mức kA 100 Thời gian cắt ngắn mạch lớn nhất s 3 Chu trình thao tác O– 0,3s – CO – 3min CO – CO – 15s – CO Thời gian thao tác (ms) Tg cắt bình thường Tg cắt nhanh Thời gian ra lệnh nhỏ nhất 40 40 Thời gian đóng 66 ± 8 56 ± 8 Thời gian cắt 32 ± 4 13 ± 3 Thời gian dập hồ quang £ 24 £ 24 Thời gian cắt £ 60 £ 50 Thời gian đóng – mở 60 ± 10 50 ± 10 Thời gian chết 300 300 Biến dòng điện IOSK - 123. - Tiêu chuẩn : IEC – 185 - Điện áp cao nhất của thiết bị : 123 kV - Tần số danh định : 50 Hz - Dòng điện danh định : 1250 A Dòng ngắn mạch cực đại (3sec): 25 kA Tỉ số biến dòng : 200-400-600-800/1-1-1A + Cấp chính xác lõi 1 : 0,5; 30 VA + Cấp chính xác lõi 2, 3, 4 : 5P20; 30 VA Biến điện áp kiểu TEVF – 115 Siemens. Máy biến điện áp sử dụng ngoài trời, theo tiêu chuẩn IEC – 186. Điện áp sơ cấp định mức của lưới kV 115 Điện áp lớn nhất của lưới cho phép làm việc kV 121 Điện áp pha định mức cuộn sơ cấp kV 110/ Thông số các cuộn thứ cấp Cuộn 1a – 1n Điện áp định mức V 110/ Cấp chính xác 0,5 Công suất định mức VA 100 Công suất làm việc lớn nhất VA 200 Cuộn 2a – 2n Điện áp định mức V 110 Cấp chính xác 3P Công suất định mức VA 100 Tỉ số biến áp kV 110/:0,11/ :0,11 Thiết bị phân phối phía 35 kV Tủ máy cắt loại 8BT1 –System Máy cắt chân không loại 3AH5 Kiểu máy 3AH 3305 - 2 Điện áp định mức 36 kV 50/60Hz Dòng làm việc định mức 1250 A Dòng cắt ngắn mạch định mức 31,5 kA Chịu điện áp xoay chiều tần số công nghiệp 170 kV Thời gian chịu ngắn mạch 3 sec Chu kì làm việc O – 0,3sec - CO - 3min – CO Bộ truyền động: Lò xo lên dây cót bằng tay và tự động Máy biến dòng điện BCT có tỉ số biến dòng 200-400-600/1-1-1A Cấp chính xác lõi 1 : 0,5; 15 VA Cấp chính xác lõi 2, 3 : 5P20; 15 VA Máy biến điện áp có tỉ số biến áp kV Thiết bị phân phối phía 22 kV 1. Tủ máy cắt 3AH1 – Siemens. Máy cắt chân không loại 3AH1 264-2 nằm trong tủ máy cắt, có thể kéo ra ngoài, bộ truyền động lò xo tích năng bằng động cơ hoặc bằng tay. Thao tác từ xa, tại chỗ bằng lệnh tại bộ rơ le số trên cửa tủ ngăn hạ áp hoặc nút ấn cơ khí trên cửa tủ ngăn cao áp. Điện áp định mức kV 24 Tần số định mức Hz 50/60 Dòng điện định mức A 1250 Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 25 Dòng đóng sự cố định mức kA 63 Thời gian chịu ngắn mạch sec 3 2.Máy biến dòng điện A65 – Siemens. Tỉ số biến dòng 800- 1200/1-1-1A Cấp chính xác lõi 1 : 0,5; 15 VA Cấp chính xác lõi 2, 3 : 5P20; 15 VA Điện áp cao nhất của thiết bị : 24 kV 3.Máy biến điện áp 4MR– Siemens. Điện áp định mức cuộn sơ cấp : 24KV Thông số các cuộn thứ cấp : Cuộn dây 1 kV Cuộn dây 2 kV III) Lựa chọn phương thức bảo vệ. 3.1) Thành lập sơ đồ phương thức. Đối tượng bảo vệ là máy biến áp có công suất lớn (25MVA). Bảo vệ chính được lựa chọn là bảo vệ so lệch có hãm sử dụng 7UT513. Bảo vệ dự phòng dùng rơle số bảo vệ quá dòng 7SJ612 của hãng SIEMENS. Rơle bảo vệ quá dòng bảo vệ từng phía của máy biến áp. Ngoài ra máy biến áp còn được trang bị thêm nhiều bảo vệ khác như bảo bằng rơ le hơi…vv. Trong hạn chế của đồ án tốt nghiệp em xin trình bày về bảo vệ máy biến áp bằng rơ le số: bảo vệ so lệch 7UT513 và bảo vệ quá dòng 7SJ612. 7UT513 có nhiều chức năng bảo vệ khác nhau như đã trình bày ở phần I của đồ án. Với thực tế tại trạm biến áp này thì chức năng bảo vệ quá dòng của 7UT513 do rơ le bảo vệ quá dòng 7SJ612 đảm nhiệm làm bảo vệ dự phòng cho 7UT513. Sơ đồ phương thức bảo vệ được lựa chọn: ( Sơ đồ bảo vệ chính) 110kV 7UT513 1RK 1 2 50BF I > DI0 35kV 7SJ612 1 2 2RK DI I > 50BF I > 50BF I>> TĐL 22kV 7SJ612 7SJ612 I ³ I0> 51Ns Giới thiệu về 7SJ612. Rơle số 7SJ612 do hãng Siemens chế tạo, dùng để bảo vệ đường dây trong mạng cao áp và trung áp có trung điểm nối đất, nối đất tổng trở thấp, mạng không nối đất hoặc nối đất bù điện dung, bảo vệ các loại động cơ không đồng bộ. Nó có đầy đủ các chức năng để làm bảo vệ dự phòng cho máy biến áp với chức năng chính là bảo vệ quá dòng. Rơle này có những chức năng điều khiển đơn giản cho máy cắt và các thiết bị tự động. Logic tích hợp lập trình được (CFC) cho phép người dùng thực hiện được tất cả các chức năng sẵn có, ví dụ như chuyển mạch tự động (khoá liên động). Giao diện linh hoạt mở rộng cho những hệ thống điều khiển có kiến trúc giao tiếp hiện đại. Các chức năng bảo vệ Bảo vệ quá dòng có thời gian ( đặc tính thời gian độc lập/ đặc tính phụ thuộc/ đặc tính do người sử dụng cài đặt). Phát hiện chạm đất với độ nhạy cao. Bảo vệ chống hư hỏng cách điện. Hãm dòng đột biến. Bảo vệ động cơ Giám sát dòng cực tiểu. Giám sát thời gian khởi động. Hạn chế khởi động lại. Kẹt rotor. Bảo vệ quá tải. Giám sát nhiệt độ. Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt. Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch. Tự động đóng lại. Chức năng khoá. Chức năng điều khiển / logic lập trình được. .Điều khiển máy cắt và dao cách li. Điều khiển qua bàn phím, đầu vào nhị phân, hệ thống DIGSI 4 hoặc SCADA. Người sử dụng cài đặt logic tích hợp lập trình được (ví dụ như cài đặt khoá liên động). Chức năng giám sát. Đo giá trị dòng làm việc Chỉ thị liên tục. Đồng hồ thời gian. Giám sát đóng ngắt mạch. Biểu đồ dao động ghi lỗi. Các cổng giao tiếp * Giao diện hệ thống. Giao thức IEC 60870 – 5 – 103. PROFIBUS – FMS/ - DP. DNP 3.0 / MODBUS RTU * Cung cấp giao diện cho DIGSI 4 ( modem) / Đo nhiệt độ (RTD – box) * Giao diện ở mặt trước rơle cho DIGSI 4. * Đồng bộ thời gian thông qua IRIG B / DCF 77. Phần cứng 4 máy biến dòng. 11 đầu vào nhị phân. 6 rơle đầu ra. 3.2) Tính toán cho bảo vệ so lệch bằng 7UT513. Sơ đồ đấu chân của 7UT513 Các số liệu cần thiết phục vụ tính toán bảo vệ rơle. Phía (Side) Thông số 110 kV 35 kV 22 kV Công suất danh định (MVA) 25 25 25 Điện áp danh định (kV) 115 38,5 23 Dòng điện danh định (A) 125,5 374,9 627,6 Tổ đấu dây Y0 Y D - 11 Tỉ số máy biến dòng 200/1 600/1 800/1 Điện áp cực đại Umax (kV) 133,4 38,5 23 Điện áp cực tiểu Umin (kV) 96,6 38,5 23 Điện áp đặt Uđ(kV) 112,056 38,5 23 Tính toán các thông số chức năng bảo vệ máy biến áp. Chức năng bảo vệ so lệch có hãm. Dòng so lệch mức thấp IDIFF > là giá trị khởi động của dòng so lệch đoạn a, giá trị này biểu thị độ nhạy của bảo vệ khi xét đến dòng không cân bằng cố định qua rơle, trong chế độ làm việc bình thường thì: IDIFF > = Kat.IKCB Kat: hệ số an toàn; Kat=1,2 ¸ 1,3 IKCB là dòng điện không cân bằng, trong trường hợp bình thường, theo nguyên lí đo lường của rơle 7UT513 thì dòng so lệch bằng không, tuy nhiên trong thực tế nó đo được dòng không cân bằng bao gồm những thành phần sau: IKCB= (Kđn.KKCK.fi + DU).IdđB Kđn là hệ số đồng nhất máy biến dòng, Kđn=1. KKCK là hệ số kể đến ảnh hưởng của thành phần không chu kì của dòng ngắn mạch trong quá trình quá độ, KKCK= 1. fi : sai số tương đối cho phép của BI, fi =0,1. DU là phạm vi điều chỉnh điện áp của đầu phân áp, với phạm vi điều chỉnh ± 9 ´ 1,78 % = 16 %, DU= 0,16. IdđB: dòng điện danh định của máy biến áp (lấy phía 110kV làm phía cơ bản). Do đó IDIFF > = (1,2 ¸ 1,3)(1.1.0,1 + 0,16).IdđB IDIFF > = (0,3 ¸ 0,4). IdđB Thường chọn = 0,3 Độ dốc của đoạn đặc tính b đảm bảo cho rơle làm việc tin cậy trong trường hợp không cân bằng xảy ra do sai số của BI và sự thay đổi đầu phân áp của máy biến áp khi dòng ngắn mạch không lớn. Theo nhà sản xuất, chọn a1=14°, vậy KHb= tga1= 0,25 (KHb là hệ số hãm đoạn b), SLOPE 1 = 0,25. Độ dốc của đoạn đặc tính c có mức độ hãm lớn hơn, nhằm đảm bảo cho rơle làm việc trong điều kiện dòng không cân bằng lớn, BI bị bão hoà khi có ngắn mạch ngoài. Độ dốc này được xác định theo độ lớn của góc a2, nhà sản xuất đã đặt sẵn trong rơle điểm cơ sở là 2,5 và a2=26,56°, SLOPE 2= 0,5. Ngưỡng thay đổi hệ số hãm thứ nhất: = = 1,2 Dòng so lệch mức cao IDIFF >> là giới hạn phía trên đường đặc tính (đoạn d), đoạn đặc tính này phụ thuộc vào giá trị dòng ngắn mạch của máy biến áp. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng so lệch lớn hơn giá trị IDIFF >> thì rơle tác động ngay lập tức không k