CẤU TẠO CỦA TRẠM 110 kV
Trạm 110kV Nông Sơn thiết kế theo sơ đồ tam giác, gồm có 3 máy cắt : 2 máy cắt đường dây và 1 máy cắt nối phía ngoài 2 máy cắt đường dây.
1 Các thiết bị chính cấu thành trạm 110kV.
1.7 Các máy biến dòng điện.
1.11 Các thanh dẫn đầu ra máy cắt.
1.12 Hệ thống bảo vệ, đo lường, điều khiển
2 Các ngăn lộ và phương thức kết dây trong trạm 110 kV.
2.1 Trạm 110kV nhà máy gồm 3 thanh cái C11,C12,C13 được đấu nối với lộ xuất tuyến đi đến đường dây 110kV Đại Lộc – Thạnh Mỹ
2.2 Trạm 110kV được thiết kế và chia ra thành 5 ngăn lộ như sau:
2.2.2 Ngăn lộ đường dây 171 - 110kV Đại Lộc – Thạnh Mỹ .
2.2.3 Ngăn lộ đường dây 172 - 110kV Thủy điện khe diên
2.2.4 Ngăn lộ máy cắt nối 173.
2.3 Trạng thái kết dây cơ bản như sau:
2.3.1 Máy biến áp T1,đường dây 171 và đường dây 172 đấu nối với thanh cái 110kV C11.
2.3.2 Máy cắt nối 173 giữa hai đường dây 171 và 172 đóng.
PHƯƠNG THỨC VẬN HÀNH TRẠM 110kV
1 Trạm 110kV nhà máy được nối bằng phương thức vận hành theo sơ đồ tam giác.
2 Khi một máy cắt đường dây bị sự cố thì công suất sẽ được truyền tải qua máy cắt đường dây còn lại.
3 Hai đường dây và thanh cái đều có các bộ biến điện áp riêng biệt, khi vận hành phải đưa bộ biến điện áp vào vận hành.
1 4 THÔNG SỐ KỸ THUẬT MỘT SỐ THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠM 110kV.
Stt Thông số Đơn vị Giá trị danh định
1 Kiểu loại máy cắt LW25- 126
2 Điện áp định mức kV 126
3 Tần số định mức Hz 50
5 Dòng điện ngắn mạch định mức Ie kA 40
6 Phần trăm của thành phần DC của dòng điện ngắn mạch định mức 40
7 Dòng ngắn mạch chịu đựng (4s) kA 40
8 Dòng chịu đựng cực đại định mức kA 100
9 Dòng chịu ngắn mạch định mức (cực đại) kA 100
10 Dòng ngắt SLF kA Ie 90
11 Dòng ngắt pha ngoài định mức kA Ie 25
12 Dòng ngắt phụ tải đường dây định mức kA 31.5
13 Cấp vận hành định mức -
14 Hệ số lọc của cực đầu tiên
(First-pole-to-clear-factor) 1.5
15 Tổng thời gian cắt ms 60
16 Thời gian cắt ms (cắt đóng lặp lại lần 2
20 Hành trình cắt đồng bộ ms 2
21 Hành trình đóng đồng bộ ms 4
22 Mức cách điện định mức Điện áp chịu đựng 1 phút
Qua lưỡi dao mở kV 265
Nối đất kV 230 Điện áp chịu đựng xung sét max
Qua lưỡi dao mở kV 630
Nối đất kV 550 Điện áp chịu đựng 5 phút kiểm tra tại không đo áp suất
Qua lưỡi dao mở kV 95
23 Áp lực khí SF6 định mức (ở 20 0 c) MPa 0.5
24 Rò rỉ khí SF6 hàng năm
25 Độ bền cơ học Thời gian 3000
26 Khí SF6 đầy trong mỗi bộ CB kg 6
27 Tổng trọng lượng mỗi bộ kg 1400
28 Lực kéo tĩnh của thiết bị đầu cuối
29 Kháng của mạch chính mỗi pha Ω 40
Stt Thông số Đơn vị
3 Điện áp định mức 126 kV
5 Dòng điện ngắn mạch 31.5 kA
6 Điện áp cách điện 265 kV
7 Nhà sản xuất CHINA XD GROUP
Stt Thông số Đơn vị
3 Cấp cách điện định mức 126/200/450 kV
7 Công suất tiêu thụ 50/50/50VA & 50/50/50/50VA
8 Dòng ổn định nhiệt định mức (3s) 31.5 kA
9 Dòng ổn định động định mức 80 kA
SHENYANG INSTRUMENT TRANSFORMER CO.,LTD.
Stt Thông số Đơn vị
9 Điện áp định mức của cuộn sơ cấp 110/√3 kV
10 Cấp cách điện định mức 200/450 kV
SHENYANG INSTRUMENT TRANSFORMER CO.,LTD.
SVTH:Nguyễn Đình Thìn Lớp: 09ĐHLTĐT04
Công suất định mức (KVA) 32000 Điện áp định mức (kV) 121 ± 8 x1,25%/6,3kV
Cao áp Điện áp định mức (V) 133100
Hạ áp Điện áp định mức (V) 6300
Dòng điện định mức (A) 2932,6 Không Tải Dòng điện không tải % 0,18
Kiểu làm mát ONAF(100%),ONAN(70%)
Loại MBA 3pha có bộ điều chỉnh OLTC
Bộ chuyển đổi điện áp đầu ra của MBA chính T1.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Máy biến áp chính T1
Công suất định mức (KVA) 32000 Điện áp định mức (kV) 121 ± 8 x1,25%/6,3kV
Cao áp Điện áp định mức (V) 133100
Hạ áp Điện áp định mức (V) 6300
Dòng điện định mức (A) 2932,6 Không Tải Dòng điện không tải % 0,18
Kiểu làm mát ONAF(100%),ONAN(70%)
Loại MBA 3pha có bộ điều chỉnh
2.1.2.Bộ chuyển đổi điện áp đầu ra của MBA chính T1.
2.1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp ba pha a Cấu tạo của máy biến áp ba pha Để sử dụng được ở những hệ thống lưới điện lớn, máy biến áp 3 pha được thiết kế tương đối phức tạp Cấu tạo của máy biến áp ba pha gồm 3 thành phần chính:
Cao áp Hạ áp Điện áp
Dòng điện ONAN(A) Điện áp (V)
Lõi thép là thành phần quan trọng trong cấu tạo máy biến áp 3 pha, bao gồm ba trụ từ để quấn dây và gông từ giúp khép kín mạch từ Được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện, lõi thép này có hai mặt được phủ sơn cách điện và được ghép lại thành hình trụ, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho máy biến áp.
Dây quấn máy 3 pha bao gồm 6 dây quấn đồng được bọc cách điện và quấn quanh trụ Chức năng của dây quấn là nhận và truyền năng lượng trong quá trình máy hoạt động.
Vỏ máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của thiết bị Thông thường, vỏ máy biến áp ba pha được chế tạo từ các vật liệu như nhựa, sắt, và thép, tùy thuộc vào cấu trúc và nhà sản xuất của từng loại máy.
- Hệ thống làm mát máy biến áp chính: Bao gồm 4 bộ làm mát, phương pháp làm mát kiểu dầu tuần hoàn tự nhiên , quạt làm mát dầu.
-Hệ thống làm mát máy biến áp tự dùng 6,3/0,4kV: Gồm 2 bộ làm mát, phương pháp làm mát kiểu gió tự nhiên, quạt cưỡng bức.
Bình thở được lắp đặt tại đường khí vào của máy biến áp và thùng dầu phụ bộ điều áp dưới tải, giúp lọc không khí cưỡng bức chảy vào và ra thùng dầu phụ khi thể tích dầu co/giãn do thay đổi nhiệt độ Thiết bị này có tác dụng loại bỏ tạp chất và độ ẩm trong không khí, từ đó đảm bảo độ sạch và cường độ cách điện của dầu máy biến áp Hạt silicagel trong bình thở thường có màu xanh, nhưng khi bị nhiễm ẩm sẽ chuyển sang màu đỏ nhạt (màu hồng).
Bộ chỉ thị mức dầu bình dầu phụ là một thiết bị quan trọng, với tấm kính chia độ hiển thị các mức dầu từ 0 đến 10 Mức 0 biểu thị mức dầu thấp nhất, trong khi mức 10 thể hiện mức dầu cao nhất Thiết bị này giúp người dùng dễ dàng theo dõi và quản lý mức dầu trong bình một cách hiệu quả.
-Van giảm áp: Là thiết bị chống nổ thùng dầu máy biến áp và được lắp trên đỉnh máy biến áp.
-Chuyển đổi nấc phân áp dưới tải: Để chuyển đổi điện áp trong điều kiện máy biến áp đang mang tải.
-Bộ lọc dầu: Để lọc sạch dầu của chuyển đổi nấc phân áp dưới tải (bộ điều áp dưới tải).
-Rơ le hơi: Phản ánh sự cố bên trong máy biến áp và kịp thời truyền tín hiệu báo động hay tín hiệu tự động cắt máy biến áp.
-Rơ le hơi của bộ điều áp dưới tải.
Thiết bị giám sát nhiệt độ được sử dụng để theo dõi nhiệt độ lớp dầu và cuộn dây máy biến áp, cả tại chỗ và từ xa Khi nhiệt độ đạt đến mức quy định, thiết bị sẽ phát tín hiệu cảnh báo quá nhiệt, kích hoạt quạt làm mát hoặc dừng quạt khi không cần thiết Nguyên lý làm việc của máy biến áp (MBA) liên quan đến việc điều chỉnh nhiệt độ để đảm bảo hiệu suất hoạt động an toàn và hiệu quả.
MBA là thiết bị điện từ tĩnh, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, có khả năng biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều từ một cấp điện áp này sang cấp điện áp khác mà không thay đổi tần số Máy biến áp bao gồm hai hoặc nhiều cuộn dây được liên kết với nhau thông qua từ thông móc vòng.
Khi một cuộn dây sơ cấp được kết nối với nguồn điện áp xoay chiều, nó tạo ra một từ thông có biên độ phụ thuộc vào điện áp và số vòng dây quấn của cuộn sơ cấp Từ thông này sẽ ảnh hưởng đến các cuộn dây quấn thứ cấp, dẫn đến việc cảm ứng một sức điện động mới trong dây quấn thứ cấp, giá trị của nó phụ thuộc vào số vòng dây quấn thứ cấp.
2.1.4 Bảo vệ của máy biến áp
3 Bảo vệ quá dòng có thời gian (51VT).
4 Bảo vệ quá dòng thứ tự không (51NT).
5 Bảo vệ hạn chế sự cố chạm đất (64R)
6 Bảo vệ cân bằng điện áp (60T)
7 Bảo vệ không tải máy biến áp (5-1)
8 Bảo vệ rơ le hơi máy biến áp
9 Bảo vệ van giảm giảm áp suất
10 Van giảm áp suất của OLTC
MÁY CẮT KHÍ SF6
2.2.1 Chức năng của máy cắt
Máy cắt điện khí SF6 tại trạm 110kV là thiết bị quan trọng giúp đóng và cắt mạch điện với điện áp 110kV khi có phụ tải Thiết bị này cũng tự động ngắt mạch khi xảy ra sự cố ngắn mạch Quá trình dập tắt hồ quang trong máy cắt được thực hiện bằng khí SF6, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện.
- Thông thường một máy cắt điện có các yêu cầu cơ bản như sau:
- Có đầy đủ khả năng cắt, thời gian cắt ngắn.
- Khi đóng, cắt không được gây cháy, nổ.
- Kích thước và trọng lượng nhỏ, giá thành hạ.
- Có thể đóng, cắt một số lần nhất định mới phải đưa ra sửa chữa.
2.2.2 Cấu tạo của máy cắt khí SF6:
Trong hệ thống phân phối 110 kV của nhà máy Nhiệt Điện Nông Sơn sử dụng
MC khí SF6 loại : LW25 – 126 Cấu tạo chủ yếu gồm các bộ phận sau:
- MC có trang bị bộ sấy chống ngưng tụ ẩm (đóng điện thường xuyên) đặt tại tủ bộ truyền động.
- Trên tủ MC có đặt một đồng hồ đo áp lực khí SF6
Khí SF6 là một loại khí trơ, không màu, không mùi, không cháy và không độc hại Tại nhiệt độ 20°C, áp suất khí SF6 có cường độ điện môi và mật độ gấp 2,6 đến 5 lần so với không khí ở cùng áp suất Điều này khiến khả năng cách điện và dập hồ quang của thiết bị sử dụng khí SF6 vượt trội hơn nhiều so với các thiết bị sử dụng không khí hoặc dầu ở cùng cấp điện áp.
- Điều kiện làm việc của MC ở nhiệt độ môi trường (-30 ÷ 40 0 C).
- MC có ba trụ ứng với 3 pha, khi lắp đặt nằm trên 3 bộ giá đỡ.
MC có lò xo đóng nằm trong bộ truyền động, trong khi lò xo cắt được đặt trong hộp cơ khí ở đế trụ cực Để thực hiện quá trình đóng, MC cần sử dụng động cơ trong bộ truyền động để tích năng cho lò xo Đồng thời, lò xo cắt cũng được tích năng trong quá trình đóng, và có thể được tích năng bằng tay.
Trên đế trụ của máy cắt điện (MC) được trang bị một khối van để nạp khí SF6 vào trụ cực, cùng với đồng hồ theo dõi áp lực khí SF6 trong MC Đồng hồ này kết nối với bộ truyền động thông qua đầu cáp tín hiệu để gửi thông tin về áp lực khí.
Khí SF6 tinh khiết là một chất khí không màu, không mùi, không độc, với cấu trúc phân tử gồm một nguyên tử lưu huỳnh và sáu nguyên tử flo SF6 không phản ứng với các chất khác, khiến nó trở thành chất trơ về hóa học và nặng hơn không khí năm lần Việc sử dụng SF6 trong thiết bị đóng cắt cao áp mang lại nhiều ưu điểm, như tính không cháy, không ăn mòn và khả năng dập hồ quang tuyệt vời Ngay cả khi có hiện tượng hồ quang xảy ra, SF6 có khả năng phục hồi về trạng thái ban đầu Ở dạng tinh khiết, khí SF6 không độc hại và an toàn cho sức khỏe con người, miễn là khu vực lắp đặt máy cắt và kho chứa được thông gió tốt.
Stt Thông số Đơn vị Giá trị danh định
1 Kiểu loại máy cắt LW25- 126
2 Điện áp định mức kV 126
3 Tần số định mức Hz 50
5 Dòng điện ngắn mạch định mức Ie kA 40
6 Phần trăm của thành phần DC của dòng điện ngắn mạch định mức 40
7 Dòng ngắn mạch chịu đựng (4s) kA 40
8 Dòng chịu đựng cực đại định mức kA 100
9 Dòng chịu ngắn mạch định mức (cực đại) kA 100
10 Dòng ngắt SLF kA Ie 90
11 Dòng ngắt pha ngoài định mức kA Ie 25
12 Dòng ngắt phụ tải đường dây định mức kA 31.5
13 Cấp vận hành định mức -
O-0.3s-CO-180s- CO; hoặc CO- 15s-CO
14 Hệ số lọc của cực đầu tiên
(First-pole-to-clear-factor) 1.5
15 Tổng thời gian cắt ms 60
16 Thời gian cắt ms (cắt đóng lặp lại lần 2
20 Hành trình cắt đồng bộ ms 2
21 Hành trình đóng đồng bộ ms 4
Mức cách điện định mức Điện áp chịu đựng 1 phút
Qua lưỡi dao mở kV 265
Nối đất kV 230 Điện áp chịu đựng xung sét max
Qua lưỡi dao mở kV 630
Nối đất kV 550 Điện áp chịu đựng 5 phút kiểm tra tại không đo áp suất
Qua lưỡi dao mở kV 95
23 Áp lực khí SF6 định mức (ở 20 0 c) MPa 0.5
24 Rò rỉ khí SF6 hàng năm
25 Độ bền cơ học Thời gian 3000
26 Khí SF6 đầy trong mỗi bộ CB kg 6
27 Tổng trọng lượng mỗi bộ kg 1400
28 Lực kéo tĩnh của thiết bị đầu cuối
29 Kháng của mạch chính mỗi pha Ω 40
Bảng 2: Thông số định mức của mạch điều khiển và mạch phụ trợ.
STT Hạng mục Đơn vị Thông số Ghi chú
1 Điều khiển điện áp cuộn cắt và cuộn đóng V DC110/DC220
4 Điện áp nguồn của động cơ V DC110/220
AC220 theo đặt hàng hợp đồng
5 Công suất của động cơ W 300
6 Tốc độ của động cơ v/phút 750
Bảng 3: Thông số của áp lực khí SF6 (ở 20 0 C).
STT Hạng mục Đơn vị Thông số
1 Áp lực làm đầy khí định mức MPa 0.50
2 Áp lực khí SF6 cảnh báo MPa 0.45 ± 0.03
3 Áp lực khoá thao tác máy cắt MPa 0.40± 0.03
- Chức năng của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện trông thấy được giữa bộ phận mang điện và bộ phận cắt điện
- Dao cách ly chỉ để đóng cắt khi không điện, không tải và đẳng thế.
Dao cách ly được sử dụng tại trạm 110kV của nhà máy do CHINA XD GROUP chế tạo, với thiết kế đặt ngoài trời Thiết bị này có điện áp định mức 126 kV và được phân loại thành 2 loại khác nhau.
+ Dao cách ly có 2 dao tiếp địa kiểu GW4-126Vl 1250 (điện áp 126kV,dòng 1250A).
+ Dao cách ly có 1 dao tiếp địa kiểu GW4-126Vl 1250 (điện áp 126kV,dòng 1250A).
Dao cách ly và dao tiếp địa được thiết kế với cơ chế liên động về mặt cơ khí và khóa liên động điện Mục đích của hệ thống này là ngăn chặn các thao tác nhầm lẫn, không cho phép đóng dao tiếp địa khi dao cách ly vẫn đang trong trạng thái đóng, và ngược lại.
- Ngoài ra còn một dao cách ly trung tính máy biến áp chính kiểu GW13-72.5 630A (điện áp 72.5kV,dòng 630A).
2.3.2 Mô tả dao cách ly.
-Dao cách ly lắp đặt tại trạm 110kV có 3 dao đóng cắt tương ứng với 3 pha, khi lắp đặt mỗi dao nằm trên một trụ đỡ riêng rẽ
-Với loại dao cách ly có 1 dao tiếp đất có hai bộ truyền động một cho đóng cắt dao cách ly,một cho đóng cắt dao tiếp đất.
-Với loại dao cách ly có 2 dao tiếp đất có ba bộ truyền động một cho đóng cắt dao cách ly, hai cho đóng cắt dao tiếp đất
Hình vẽ dao cách ly có 2 dao tiếp địa.
2.3.3 Thông số kỹ thuật chính.
Bảng 1: Thông số chính của dao cách ly.
Stt Thông số Đơn vị
3 Điện áp định mức 126 kV
5 Dòng điện ngắn mạch 31.5kA
Bảng 2: Thông số cơ cấu truyền động dao cách ly.
Loại Cơ chế DS Vận hành 4s
Hành trình 180° Điện áp động cơ AC 380V
Công suất động cơ 0.37kW Dòng điện định mức 1.3A Điện áp điều khiển AC 220V Ngày sản xuất 2009.6
Số serial G-090249 Trọng lượng 55kg
GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG RƠ LE BẢO VỆ
Tại sao cần phải sử dụng bảo vệ Rơle
Trong quá trình vận hành hệ thống điện, có thể xảy ra sự cố và chế độ làm việc bất thường, thường kèm theo dòng điện tăng cao và điện áp giảm thấp Điều này có thể dẫn đến việc các thiết bị bị quá nhiệt và hư hỏng Khi điện áp giảm, các phụ tải không hoạt động bình thường, làm giảm tính ổn định của máy phát và toàn hệ thống Các chế độ làm việc không bình thường gây ra sự lệch lạc về điện áp, dòng điện và tần số Nếu tình trạng này kéo dài, có thể dẫn đến các sự cố nghiêm trọng trong hệ thống điện.
Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ mới có thể thực hiện tốt các yêu cầu trên, thiết bị này gọi là bảo vệ rơle.
Bảo vệ rơle liên tục giám sát tình trạng và hoạt động của các phần tử trong hệ thống điện Khi phát hiện sự cố, bảo vệ rơle sẽ nhanh chóng cắt bỏ phần tử hư hỏng thông qua máy cắt điện Nếu có chế độ làm việc không bình thường, bảo vệ rơle sẽ phát tín hiệu cảnh báo và có thể khôi phục lại chế độ làm việc bình thường hoặc thông báo cho nhân viên trực theo yêu cầu.
Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle
Khả năng bảo vệ trong hệ thống điện là yếu tố quan trọng giúp phát hiện và loại trừ chính xác các phần tử gặp sự cố Tuy nhiên, với sự phức tạp ngày càng tăng của hệ thống điện, việc đảm bảo tính chọn lọc trong quá trình này trở nên khó khăn hơn.
Theo nguyên lý làm việc, các bảo vệ được phân ra:
Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối chỉ hoạt động khi sự cố xảy ra trong một khu vực cụ thể, không thực hiện nhiệm vụ bảo vệ dự phòng cho các khu vực lân cận.
Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối không chỉ đảm nhiệm nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng mà còn có khả năng thực hiện chức năng dự phòng cho các yếu tố lân cận.
Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn.
3.2.3 Tác động nhanh: Bảo vệ phát hiện và cách ly phần tử bị sự cố càng nhanh càng tốt Tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc để thỏa mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền.
3.2.4 Độ nhạy: Đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ, nó được biểu diễn bằng hệ số độ nhạy, tức tỷ số giữa trị số của đại luwongj vật lý đặt vào rơle khi có sự cố với ngưỡng tác động của nó.
3.2.5 Tính kinh tế: Đối với lưới trung và hạ áp, số lượng các phần tử được bảo vệ lớn, yêu cầu bảo vệ không cao bằng lưới truyền tải cao áp nên cần cân nhắc về kinh tế sao cho thiết bị bảo vệ có thể đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật với chi phí nhỏ nhất.
3.2.6 Chức năng chi tiết của từng rơ le bố trí cho trạm:
Tủ Loại rơle Chức năng Ghi chú
Tủ bảo vệ đường dây 1
NPS9616 Bảo vệ so lệch Bảo vệ đường dây 110kV
Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ quá dòng dự phòng Bảo vệ quá dòng pha, đất có hướng
Bảo vệ dao động công suất Bảo vệ 50BF Đóng lặp lại
Bảo vệ so lệch Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ quá dòng dự phòng Bảo vệ quá dòng pha, đất có hướng
Bảo vệ quá dòng thứ tự không Đóng lặp lại
Tủ bảo vệ đường dây 2
Bảo vệ đường dây 110kV
Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ quá dòng dự phòng Bảo vệ quá dòng pha, đất có hướng
Bảo vệ SOTF Bảo vệ dao động công suất Bảo vệ 50BF Đóng lặp lại
Bảo vệ so lệch Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ quá dòng dự phòng Bảo vệ quá dòng pha, đất có hướng
Bảo vệ quá dòng thứ tự không Đóng lặp lại
Bảo vệ quá dòng Bảo vệ máy cắt nối 110kV
Bảo vệ quá tải Bảo vệ SOTF
NPS9631 Bảo vệ so lệch MBA
(Bảo vệ so lệch MBA) NPS9633
Bảo vệ quá dòng pha, đất
(Bảo vệ phía 6,3kV MBA)
Bảo vệ quá tải Bảo vệ SOTF Khởi động quạt mát NPS9633
Bảo vệ quá dòng pha (Bảo vệ phía 110kV MBA)
Bảo vệ quá tảiBảo vệ SOTFKhởi động quạt mát
BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP
3.3.1 Vai trò của bảo vệ so lệch máy biến áp (87T): Để bảo vệ máy biến áp người ta sử dụng nhiều chức năng, nhằm làm tăng độ tin cậy tác động, đảm bảo cho việc cung cấp điện không bị gián đoạn và tránh hư hỏng thiết bị khi có sự cố xảy ra Tùy theo công suất, chủng loại, vị trí lắp đặt trong HTĐ,… mà người ta lựa chọn các chức năng bảo vệ như: bảo vệ quá dòng điện(50,51), bảo vệ quá dòng có hướng(67,67N),…
Bảo vệ quá dòng điện có nhược điểm là phản ứng chậm và không thể phân biệt giữa sự cố bên trong và bên ngoài máy biến áp, dẫn đến việc bảo vệ quá dòng không chọn lọc.
Bảo vệ so lệch máy biến áp 87T là giải pháp bảo vệ chính, hoạt động độc lập mà không cần phối hợp với các hệ thống bảo vệ khác Chức năng này cho phép đặt thời gian tác động bằng không, giúp đảm bảo phản ứng nhanh chóng Bảo vệ so lệch 87T có độ nhạy cao đối với các sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ, đồng thời hoạt động tin cậy và không gây tác động nhầm đối với các sự cố bên ngoài nhờ vào cơ chế hãm hiệu quả.
3.3.2 Nguyên lý hoạt động của bảo vệ so lệch máy biến áp:
Bảo vệ so lệch là phương pháp so sánh tín hiệu dòng điện vào và ra của đối tượng cần bảo vệ Trong chế độ hoạt động bình thường hoặc khi có sự cố bên ngoài, dòng điện vào và ra sẽ bằng nhau, do đó bảo vệ không hoạt động Tuy nhiên, khi có sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ, sẽ xuất hiện sự mất cân bằng giữa dòng điện vào và ra, dẫn đến việc bảo vệ sẽ kích hoạt.
=> bảo vệ sẽ tác động.
Bảo vệ so lệch có hãm:
Khi xảy ra sự cố ngoài vùng bảo vệ với dòng sự cố lớn, sự khác biệt về đặc tính từ của các CT ở hai phía có thể gây ra dòng không cân bằng lớn chạy qua rơ le bảo vệ, dẫn đến việc rơ le có thể tác động dù sự cố không nằm trong vùng bảo vệ Để khắc phục hiện tượng này, rơ le áp dụng thuật toán bảo vệ so lệch có hãm, với dòng điện hãm được lựa chọn khác nhau tùy theo từng hãng chế tạo Dòng hãm có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định của rơ le trước các tác động không mong muốn, còn được gọi là dòng ổn định (Istability hay Istab) Đối với rơ le của Siemens, dòng so lệch là tổng vectơ của dòng điện vào/ra, trong khi dòng hãm được xác định bằng 100% độ lớn của các dòng này Điều kiện để rơ le tác động là dòng so lệch phải lớn hơn một tỷ lệ phần trăm nhất định của dòng hãm, trong đó Krestrain là hệ số hãm tương ứng với độ dốc của đặc tính tác động của rơ le.
Chế độ vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngoài:
Dòng điện I1 đi vào mang dấu dương, dòng I2 đi ra đối tượng mang dấu âm (theo quy ước), mặt khác I1 = I2 do đó:
Dựa vào công thức đã nêu, dòng hãm lớn gấp đôi dòng chạy qua đối tượng, và dòng so lệch gần như bằng 0, dẫn đến việc rơ le sẽ không hoạt động.
Chế độ sự cố trong vùng bảo vệ:
Hai dòng sự cố I1 và I2 có cường độ bằng nhau và cùng hướng với đối tượng bảo vệ, dẫn đến việc dòng sự cố cấp tới từ hai phía một cách đồng đều.
Dòng so lệch và dòng hãm bằng nhau và bằng tổng dòng tại điểm sự cố.
– Dòng sự cố cấp từ 1 phía:
Dòng so lệch và dòng hãm đều bằng nhau.
Khi sử dụng đồ thị với một trục là dòng hãm và một trục là dòng so lệch, tọa độ của các điểm tương ứng với sự cố trong vùng sẽ nằm trên một đường thẳng có góc 45º.
Cần lưu ý rằng các giá trị cài đặt vào rơ le là giá trị tương đối so với dòng định mức của đối tượng được bảo vệ.
Đường đặc tính tác động được chia thành các đoạn khác nhau Đoạn a biểu thị dòng điện khởi động ngưỡng thấp Idiff> của bảo vệ, phụ thuộc vào dòng từ hóa của máy biến áp Đoạn b xét đến sai số biến đổi của máy biến dòng và sự thay đổi đầu phân áp của máy biến áp Đoạn c tính đến chức năng khóa bảo vệ khi xảy ra hiện tượng quá bão hòa không giống nhau ở các máy biến dòng Cuối cùng, đoạn d thể hiện giá trị khởi động ngưỡng cao Idiff>> của bảo vệ, khi dòng so lệch Isl vượt quá ngưỡng này, bảo vệ sẽ tác động ngay lập tức mà không cần quan tâm đến dòng điện hãm và các sóng hài.
Theo hình vẽ, đường đặc tính sự cố luôn nằm trong vùng tác động, cho thấy mối liên hệ giữa các dòng điện so lệch và dòng điện hãm Các giá trị này được biểu diễn trên hệ trục tọa độ bằng đơn vị tương đối định mức.
3.4 BẢO VỆ QUÁ DÒNG CÓ HƯỚNG
Bảo vệ dòng điện có hướng là hệ thống bảo vệ phản ứng dựa trên giá trị dòng điện tại điểm kết nối và góc pha giữa dòng điện với điện áp trên thanh góp của trạm Hệ thống này sẽ kích hoạt khi dòng điện vượt quá giá trị định trước (dòng khởi động Ikđ) và góc pha tương ứng với tình huống ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ.
Bảo vệ dòng điện theo nguyên tắc bậc thang không đảm bảo tính chọn lọc và thời gian tác động của các bảo vệ gần nguồn thường quá lớn Để khắc phục vấn đề này, người ta sử dụng bảo vệ quá dòng có hướng Đây thực chất là một loại bảo vệ quá dòng thông thường, nhưng được trang bị thêm bộ phận định hướng công suất để phát hiện chiều công suất qua đối tượng bảo vệ Bảo vệ này sẽ hoạt động khi dòng điện vượt quá mức dòng điện khởi động.
Ikđ và hướng công suất ngắn mạch đi từ thanh góp vào đường dây.
Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ quá dòng có hướng:
Ngày nay, rơle quá dòng có hướng số không chỉ tích hợp nhiều chức năng như cắt nhanh, mà còn có đặc tuyến thời gian độc lập và phụ thuộc Điều này cho phép một số rơle có tính chọn lọc tuyệt đối và tương đối, đảm bảo cả chức năng cắt nhanh và bảo vệ dự trữ Một ví dụ điển hình là rơle quá dòng có hướng ba cấp tác động Để hiểu rõ hơn về loại rơle này, chúng ta sẽ phân tích thời gian làm việc và dòng điện khởi động của nó trong các mạng điện điển hình trong hệ thống điện.
Bộ phận định hướng công suất chỉ làm việc khi hướng công suất ngắn mạch đi từ thanh góp vào đường dây được bảo vệ.
3.4.2 Xác định dòng điện khởi động:
Bảo vệ quá dòng điện có hướng hoạt động tương tự như bảo vệ quá dòng cắt nhanh có hướng Do đó, dòng điện khởi động Ikđ 67 của bảo vệ rơle cho cấp này được xác định theo một công thức cụ thể.
Ikđ 67 = Kat.IN ngoài max
3.4.3 Thời gian tác động của bảo vệ: Để đảm bảo cho các bảo vệ làm việc chọn lọc, thời gian tác động phải được chọn theo nguyên tắc bậc thang từ hai phía ngược chiều nhau, cụ thể là thời gian tác động của bảo vệ 5 phải nhỏ hơn của bảo vệ 3 và càng nhỏ hơn của bảo vệ 1; thời gian tác động của bảo vệ 2 nhỏ hơn của bảo vệ 4 và bảo vệ 6. t5 < t3 < t1 t2 < t4 < t6 t1 = t3 + Δt ; t3 = t5 + Δt ; t6 = t4 + Δt ; t4 = t2 + Δt Δt là khoảng thời gian trễ cần thiết để đảm bảo sự chọn lọc giữa các bảo vệ cùng hướng kề nhau.
Nguyên lý của rơle giám sát mạch cắt – Rơ le 74
Trên thị trường hiện nay, nhiều hãng sản xuất rơ le giám sát mạch cắt nổi tiếng như Siemens và Arteche Bài viết này sẽ khám phá chức năng và nguyên lý hoạt động của rơ le giám sát mạch cắt 7PA30 từ Siemens.
Rơ le 7PA30 được thiết kế để giám sát mạch cắt cho máy cắt, đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành Thiết bị này theo dõi mạch cắt từ cực dương đến cực âm của nguồn bảo vệ, hoạt động hiệu quả trong cả hai trạng thái của máy cắt: đóng và cắt.
3.6.1 Các tính năng của rơ le:
Rơ le 7PA30 giám sát tình trạng nguồn cung cấp cho mạch cắt, đảm bảo hoạt động ổn định thông qua việc theo dõi cầu chì hoặc áp-to-mat bảo vệ Nó sẽ cảnh báo khi điện áp nguồn cắt giảm xuống mức thấp hoặc bị mất, giúp duy trì hiệu suất và an toàn cho thiết bị.
Khi máy cắt ở trạng thái đóng hoặc cắt, rơ le 7PA30 thực hiện việc giám sát:
– Cuộn cắt của máy cắt.
– Tiếp điểm phụ của máy cắt (52a và 52b) (xem sơ đồ nối dây bên dưới).
Việc giám sát được thực hiện thông qua rơ le 7PA30, kết nối với cuộn cắt của máy cắt bằng cách cho một dòng điện nhỏ chạy qua mạch giám sát, thường dưới 1,4mA Nhờ đó, rơ le 7PA30 chỉ tiêu thụ công suất rất nhỏ, dưới 4,5W, mà không cần thêm điện trở hạn chế, vì rơ le đã được thiết kế sẵn với các điện trở này.
Tín hiệu cảnh báo mạch cắt bị hư hỏng:
Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, thời gian làm việc của lệnh cắt máy cắt cần phải tương thích, cụ thể là thời gian cắt phải nhỏ hơn 150ms Nếu thời gian này vượt quá giới hạn, rơ le có thể hoạt động sai, dẫn đến cảnh báo rằng mạch cắt đã bị hư hỏng khi rơ le bảo vệ được kích hoạt.
Việc hoạt động của rơ le thông qua:
– Một đèn LED màu xanh lá cây.
– Hai tiếp điểm thay đổi trạng thái điện áp.
Cả 2: đèn LED và các tiếp điểm được mắc nối tiếp với nhau nên sự vận hành là hòan tòan tương thích với nhau.
Trong chế độ vận hành bình thường, 7PA30 không thể phát sinh lệnh cắt không mong muốn do trở kháng cao của mạch giám sát Để ngăn ngừa tình trạng ngắn mạch trong rơ le, thiết bị được trang bị chức năng tự hở mạch khi có sự cố xảy ra, đảm bảo an toàn và ổn định trong quá trình hoạt động.
Rơ le 7PA30 cho phép nối với tiếp điểm đi cắt của rơ le bảo vệ: Tiếp điểm đi cắt từ rơ le Lock-out.
3.6.2 Sơ đồ chức năng của 7PA30:
Sơ đồ nối dây dưới đây thể hiện một mạch cắt hoàn chỉnh từ nguồn cắt đến cuộn cắt của máy cắt.
Các tiếp điểm trong sơ đồ trên không thể hiện nguồn cung cấp phụ.
CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠMBIẾN ÁP
Chọn thanh dẫn cứng đầu cực máy phát
Thanh dẫn cứng được sử dụng cho cấp điện áp máy phát 6,3kV, kết nối từ máy phát đến cuộn hạ của máy biến áp tự ngẫu và máy biến áp hai cuộn dây Vì chiều dài của các thanh dẫn này thường ngắn, nên chúng được lựa chọn dựa trên điều kiện phát nóng lâu dài cho phép.
I’cp = khc Icp ≥ I lvcb Icp ≥ lvcb hc
Ilvcb: Dòng điện làm việc cưỡng bức tính toán cấp 10,5 kV; Ilvcb = 3,608 kA
Icp: Dòng làm việc cho phép của thanh dẫn.
I’cp : Dòng làm việc cho phép của thanh dẫn khi đã hiệu chỉnh. khc: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường xung quanh (θ 0 ) hc CP 0 cp 0dm
K = θ − θ θ − θ θ cp : Nhiệt độ lâu dài cho phép của thanh dẫn. θ 0đm : Nhiệt độ môi trường quy chuẩn θ 0 : Nhiệt độ môi trường thực tế.
4.1.1 Chọn loại và tiết diện thanh dẫn
Dòng làm việc của thanh dẫn lớn nên ta chọn thanh dẫn bằng đồng hình máng có: θ 0đm = 25 0 C; θ cp = 70 0 C; giả thiết θ 0 = 35 0 C.
Hệ số hiệu chỉnh theo điều kiện môi trường xung quanh: khc = cp 0 cp 0dm θ − θ θ − θ = 70 35
− = 0,882 Vậy ta có điều kiện chọn thanh dẫn là:
Dựa trên các điều kiện đã nêu, chúng tôi đã lựa chọn thanh dẫn bằng đồng có tiết diện hình máng quét sơn, như được thể hiện trong hình 4-1, nhằm giảm thiểu hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gần, đồng thời nâng cao khả năng làm mát Thanh dẫn này được chọn với các thông số kỹ thuật phù hợp.
Bảng 4-1: Thông số thanh dẫn chọn
Mô men chống uốn (cm 3 )
Icp cả 2 thanh h b c r 1 thanh 2 (A) thanh 1 thanh 2 thanh
Wxx Wyy Wyoyo Jxx Jyy Jyoyo
4.1.2 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Thanh dẫn đã chọn có dòng điện cho phép Icp= 4300A >1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt khi ngắn mạch
4.1.3 Kiểm tra ổn định động
Theo tiêu chuẩn độ bền cơ, ứng suất của vật liệu thanh dẫn không được vượt quá ứng suất cho phép, cụ thể là σ tt ≤ σ cp Ứng suất cho phép của thanh dẫn đồng là σcpCu = 1400 kG/cm² Đối với thanh dẫn ghép, ứng suất trong vật liệu thanh dẫn bao gồm hai thành phần.
- Ứng suất do lực tác động giữa các pha gây ra: σ 1
- Ứng suất do lực tương tác giữa các thanh dẫn trong cùng một pha gây ra: σ2
Do đó ứng suất tính toán được xác định như sau: σ tt = σ 1 + σ 2
Lấy khoảng cách giữa các pha là a = 20cm, khoảng cách giữa hai sứ đỡ là l1
Cấp điện áp 6-22 kV thường yêu cầu các thanh dẫn được đặt đứng trên mặt phẳng nằm ngang, với khoảng cách a từ 20-120cm và chiều dài l1 từ 80-200cm Trong cùng một pha, các thanh dẫn cần được hàn chặt với nhau Theo bảng kết quả dòng ngắn mạch tại các điểm N1, N2 trong chương III, ta có các giá trị dòng ngắn mạch I '' N (kA) và i xk (kA) như sau.
- Tính ứng suất giữa các pha:
Dòng điện ngắn mạch xung kích lớn nhất đầu cực máy phát: ixk10,5 = ixkN3 65,913 kA
Lực tính toán tác dụng lên thanh dẫn pha giữa trên chiều dài nhịp là:
Mô men uốn tác dụng lên chiều dài nhịp (giả sử số nhịp n≥3):
Do các thanh dẫn được đặt thẳng đứng trên mặt phẳng nằm ngang và được hàn chặt trong cùng một pha, ta có thể tính toán ứng suất do lực động điện giữa các pha tác động lẫn nhau, cụ thể là: σ 1 = 1 yoyo.
= 236,668 kG/cm 2 < σ cpCu = 1400 kG/cm 2
- Xác định khoảng cách giữa 2 miếng đệm:
Lực tác dụng lên 1 cm chiều dài thanh dẫn do dòng ngắn mạch trong cùng pha gây ra (gần đúng lấy k = 1 và b h
1 65,913 2 = 2,216 kG/cm Ứng suất do dòng điện trong cùng pha gây ra: σ 2 = 2 yy
2 2 yy f l 12.W kG/cm 2 Điều kiện ổn định động của thanh dẫn khi không xét đến dao động là : σ tt = σ 1 + σ 2 ≤ σ cp Cu σ 2 σ cp Cu - σ 1
12.W ( ) f σ − σ Vậy khoảng cách lớn nhất giữa các miếng đệm mà thanh dẫn vẫn đảm bảo ổn định động là: l2max 216 , 2
= 192,790 cm Để đảm bảo ổn định động của các thanh dẫn, chiều dài thực giữa hai miếng đệm liên tiếp l2 phải thỏa mãn điều kiện: l2 < l2max
Do l1 = 200 (cm) > l2max = 299,761 (cm) nên ta đặt các miếng đệm ở 2 sứ đỡ và ở giữa khoảng 2 sứ đỡ.
- Xét sự dao động riêng của thanh dẫn:
Tần số riêng của thanh dẫn xác định theo công thức: fr Yo Yo 6 2
- α: Hệ số phụ thuộc cách cố định thanh dẫn.
- L: Độ dài thanh dẫn giữa 2 sứ, L = l1= 200 cm.
- E : Mômen đàn hồi của vật liệu thanh dẫn, ECu = 1,1.10 6 kG/cm 2
- Jyo - yo : Momen quán tính đối với trục y0 - y0, Jyo - yo = 2190 cm 4
- S : Tiết kiệm ngang của thanh dẫn.
- γ: Khối lượng riêng của vật liệu thanh dẫn γ Cu = 8,93 g/cm 3
Theo giả thiết số nhịp n > 3, thanh dẫn được đặt đứng trên mặt phẳng nằm ngang Dựa vào bảng 4-6 trong sách “Phần điện nhà máy điện và trạm biến áp” của TS Đào Quang Thạch và TS Phạm Vă Hoà, trang 138, ta có giá trị α = 3,56.
Thay các thông số vào công thức ta có: fr 93 , 8 2 , 20
2 = 118,354 Hz fr nằm ngoài khoảng tần số cộng hưởng ω = (45 ÷ 55) Hz và 2ω = (90 ÷ 110)
Hz Như vậy thanh dẫn đã chọn thoả mãn điều kiện ổn định động khi xét đến dao động thanh dẫn.
Chọn sứ đỡ cho thanh dẫn cứng
Sứ đỡ thanh dẫn cứng được chọn theo điều kiện sau:
- Loại sứ: chọn loại sứ đặt trong nhà (thanh dẫn cứng được đặt trong nhà).
- Điện áp: UđmS ≥ UđmMạng = 10 kV
- Điều kiện ổn định động.
Ta chọn sứ OΦ-10 - 6000Y3 có: Uđm = 10 kV ; Fcp = 6000 kG ; HS = 300 mm
Kiểm tra ổn định động:
Sứ được chọn cần thoả mãn điều kiện: F’tt ≤ 0,6.Fph = 0,6 6000 = 3600 kG Trong đó:
- Fph: lực phá hoại cho phép tác động lên đầu sứ (kG).
- F’tt: lực tính toán lớn nhất tác động lên đầu sứ khi có ngắn mạch (kG).
- Ftt: lực động điện lớn nhất tác động lên thanh dẫn khi có ngắn mạch (kG)
- HS: chiều cao của sứ (mm), HS = 300 mm.
- H: chiều cao từ đáy sứ đến trọng tâm tiết diện thanh dẫn (mm).
Thanh dẫn đã chọn có chiều cao h = 100 mm (đặt thanh dẫn đứng).
Lực phá hoại tính toán của sứ được tính toán như sau:
354 = 903,545kG < 0,6.Fcp = 3600 kG Vậy sứ đã chọn thoả mãn yêu cầu ổn định động.
Chọn thanh góp và thanh dẫn mềm
Trong các nhà máy điện với cấp điện áp từ 35 kV trở lên, thanh dẫn mềm được sử dụng làm thanh góp và kết nối giữa các máy biến áp chính với hệ thống thanh góp Do chiều dài của các thanh dẫn và thanh góp thường không lớn, nên việc chọn tiết diện của chúng cần phải tuân theo điều kiện phát nóng lâu dài để đảm bảo hiệu suất hoạt động an toàn và hiệu quả.
Khi đó thanh dẫn chọn phải thỏa mãn điều kiện: I cp≥ Ilvcb/khc
- khc: hệ số hiệu chỉnh, dây nhôm trần có: θ = cp 70 C 0 ; θ 0đm = 25 0 C.
- Icp: dòng làm việc cho phép của dây dẫn trong điều kiện θ = cp 70 C 0 ; θ0đm 25 0 C
- Ilvcb : dòng điện làm việc cưỡng bức của dây dẫn.
Giả sử nhiệt độ môi trường thực tế: θ 0 = 35 0 C
Ta có: khc = cp 0 cp 0dm θ − θ θ − θ = 70 35
4.3.1 Chọn tiết diện mạch điện áp 110 kV
Dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch 110kV: Ilvcb = 0,436 kA
Dây dẫn chọn phải thỏa mãn điều kiện: Icp≥ hc lvcb k
Từ đó ta chọn thanh góp và thanh dẫn mềm loại dây nhôm lõi thép có các thông số ghi trong bảng sau:
Tiết diện, mm 2 Đường kính, mm
Nhôm/thé p dòng điện cho phép
I cp(A) Nhôm Thép Dây dẫn Lõi thép
Các thanh dẫn được bố trí trên mặt phẳng nằm ngang.
4.3.2 Kiểm tra điều kiện phát sinh vầng quang mạch điện áp 110 kV
Các dây được sắp xếp trong cùng mặt phẳng nằm ngang. Điện áp tới hạn phát sinh vầng quang được xác định như sau: Uvq = 84 m.r.lg. D r
- Sử dụng dây vặn xoắn: m = 0,87
Từ đó ta có: Uvq = 84.m.r.lg D r = 84.0,87.0,945.lg
Do các dây dẫn được sắp xếp trên mặt phẳng ngang, điện áp tới hạn gây ra vầng quang ở pha bên tăng 6%, trong khi điện áp ở pha giữa giảm 4% Vì vậy, chỉ cần xem xét điện áp tới hạn phát sinh vầng quang ở pha giữa.
Uvq(pha giữa) = 0,96 Uvq = 0,96 172,768 = 165,857 kV > Uđm = 121 kV Vậy dây AC-185/24 đã chọn thoả mãn điều kiện không phát sinh vầng quang khi làm việc bình thường.
Kết luận: dây dẫn mềm và thanh góp phía 110kV chọn dây AC-185/24 thoả mãn điều kiện ổn định nhiệt và phát sinh vầng quang.
4.3.3 Kiểm tra ổn định nhiệt khi ngắn mạch
Giả sử thời gian tồn tại của dòng điện ngắn mạch là 0,5 giây, có thể tính xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch không chu kỳ gần đúng bằng công thức sau:
Theo chương III, ta có I ck0 = I '' N2 = 10,040 kA Đối với mạng điện 110kV, có thể tính gần đúng xung lượng nhiệt của thành phần dòng điện ngắn mạch không chu kỳ với Ta = 0,05 s, là hằng số thời gian tắt dần đẳng trị của thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch.
Theo kết quả tính toán ở chương 3, khi ngắn mạch tại N2 ta có : Điện kháng tính toán phía hệ thống: Xtt1 = 3,488 > 3
Ta có: Itt1(0) = Itt1(0,1) = Itt1(0,2) = Itt1(0,5) 488 , 3
1 = 0,287 Điện kháng tính toán phía nhà máy: Xtt2 = 0,283
Tra đường cong tính toán ta được: : Itt2(0) = 3,5 Itt2(0,1) = 2,9
Dòng điện cơ bản tính toán: IdmΣ1 = 19,676 kA
Dòng ngắn mạch tại điểm N 1 trong hệ đơn vị có tên ở các thời điểm t là:
I " N 2(0) = IN(0) = Itt1(0).Iđm1 + Itt2(0).Iđm2 = 0,287.19,676 + 3,5.1,255 = 10,040 KA
I " N 2(0,1) = IN(0,1) = Itt1(0,1).Iđm1 + Itt2(0,1).Iđm2 = 0,287.19,676 + 2,9.1,255 9,287 KA
I " N 2(0,2) = IN(0,2) = Itt1(0,2).Iđm1 + Itt2(0,2).Iđm2 = 0,287.19,676 + 2,61.1,255 8,923 KA
I " N 2(0,5) = IN(0,5) = Itt1(0,5).Iđm1 + Itt2(0,5).Iđm2 = 0,287.19,676 + 2,41.1,255 8,672 KA Ta có: I 2 tb 1 2
8 2 + 2 = 77,412 kA 2 Xung lượng nhiệt của dòng điện ngắn mạch thành phần chu kỳ được xác định theo phương pháp giải tích đồ thị :
Vậy xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N 2 :
Tiết diện dây dẫn nhỏ nhất đảm bảo ổn định nhiệt ở các cấp điện áp 220 kV:
45 6 = 76,996 mm 2 Đường dây chọn có tiết diện tiêu chuẩn là: Stc110 = 185 mm 2 > Smin2 = 76,996 mm 2.
Vậy đường dây đã chọn đảm bảo điều kiện ổn định nhiệt.
Chọn máy cắt trong mạch điện chính
Các máy cắt được chọn và kiểm tra theo các điều kiện sau:
- Điện áp định mức: Uđm MC≥ Uđm Mạng
- Dòng điện định mức: IđmMC ≥ Ilvcb
- Kiểm tra điều kiện ổn định động: iÔđđ ≥ ixk
- Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: I 2 nh.tnh ≥ BN
Trong chương IV ta đã tiến hành chọn máy cắt trong các mạch điện chính Thông số các máy cắt chọn cho trong được ghi trong bảng sau:
Bảng 4-2: Thông số máy cắt
Uđm Thông số tính toán Thông số máy cắt
Các máy cắt được chọn đều có dòng làm việc định mức lớn hơn 1000A nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt.
Chọn dao cách ly trong mạch điện chính
Để thuận tiện cho lắp đặt, vận hành và sửa chữa, ta chọn một loại dao cách ly cho các mạch điện cùng điện áp.
Các dao cách ly được chọn và kiểm tra theo các điều kiện sau:
- Điện áp: UđmCL ≥ Uđm Mạng
- Dòng điện định mức: IđmCL ≥ Ilvcb
- Kiểm tra điều kiện ổn định động: iôđđ ≥ ixk
- Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt: I 2 nh tnh ≥ BN
Bảng 4-3: Thông số dao cách ly
Ta chỉ cần kiểm tra ổn định nhiệt cho dao cách ly cấp 110kV:
Theo tính toán xung lượng nhiệt BN ở phần 3 - chọn thanh dẫn mềm ta có:
Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N 1 : BN1 = 18,147.10 6 A 2 s
Vậy các dao cách ly chọn đều đạt yêu cầu.
Chọn chống sét van cho các cấp điện áp (CSV)
Máy biến áp tự ngẫu có sự liên hệ điện giữa cao áp và trung áp, cho phép sóng quá điện áp truyền từ một cấp này sang cấp kia Vì vậy, tại các đầu ra cao áp và trung áp, cần lắp đặt các chống sét van để bảo vệ Việc chọn chống sét van phải dựa trên cấp điện áp tương ứng.
Chọn chống sét van theo điều kiện: Uđm cs≥ UđmMạng
Chọn chống sét van PBC-110 có các thông số kỹ thuật như sau:
Bảng 5-12: Thông số chống sét van 110kV
Ucpmax (kV) Điện áp đánh thủng ở tần số 50
Hz (kV) Điện áp đánh thủng xung kớch với tpđ =(1,5-20) à s
4.6.2 Chống sét van cho trung tính máy biến áp hai cuộn dây
Mặc dù các chống sét van đã được lắp đặt trên thanh góp 110kV, nhưng vẫn có khả năng xảy ra hiện tượng sét lớn truyền vào trạm, dẫn đến việc các chống sét van phóng điện Điện áp dư còn lại có thể gây hư hại cho cách điện của cuộn dây máy biến áp, đặc biệt là khu vực gần trung tính khi dao cách ly mở Do đó, cần lắp đặt một chống sét van song song với dao cách ly tại trung tính của máy biến áp hai cuộn dây Tuy nhiên, do điện cảm của cuộn dây, biên độ sét khi đến trung tính sẽ giảm, vì vậy chống sét van tại đây cần có điện áp định mức thấp hơn một cấp.
Bảng 5-13: Thông số chống sét van trung tính máy biến áp
(kV) Điện áp đánh thủng ở tần số 50Hz (kV) Điện áp đánh thủng xung kớch với tpđ = (1,5-20) à s
4.7 Chọn máy biến dòng điện và máy biến điện áp đo lường
Trong nhà máy điện, máy biến điện áp và máy biến dòng điện đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường, bảo vệ rơle, tự động hóa và tín hiệu điều khiển Chúng cũng được sử dụng để kiểm tra cách điện, hòa đồng bộ và theo dõi các thông số kỹ thuật, đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của hệ thống điện.
4.7.1 Cấp điện áp 110kV a Chọn máy biến điện áp BU (đặt ngoài trời)
Các BU ở các cấp điện áp 110kV có nhiệm vụ chính là cung cấp tín hiệu cho rơle bảo vệ và đo lường Để thực hiện điều này, các máy biến điện áp được đặt trên thanh góp 110kV và được nối dây theo sơ đồ Y/Y/0 0 Điều kiện cần thiết để chọn BU là điện áp định mức của máy biến điện áp phải lớn hơn hoặc bằng 110kV.
Ta chọn biến điện áp một pha HK φ - 110 - 58 với các thông số kỹ thuật như sau:
3 0,5 400 2000 b Chọn biến dòng điện BI (đặt ngoài trời)
Các máy biến dòng điện kết hợp với mạch máy cắt có vai trò quan trọng trong việc cung cấp tín hiệu cho hệ thống bảo vệ rơle và đo lường Khi lựa chọn máy biến dòng điện, cần xem xét các điều kiện phù hợp để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong quá trình vận hành.
- Điện áp định mức: U dmBI ≥ U dmmg= 110 kV
- Dòng điện định mức sơ cấp: ISCdm ≥ I cb kA
Chọn BI TφHд -110M với các thông số kỹ thuật như sau:
Kiểm tra BI đã chọn:
- Kiểm tra điều kiện ổn định động: iôđđ = 2.kôđđ.ISCđm = 2.150 0,6 = 90 kA > ixkN2 = 25,558 kA
- Kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt:
I t 2 nh nh = (Knh.Iscdm) 2 tnh = (43,3.0,6.10 3 ) 2 3 = 2024,881.10 6 A s 2
Ta đã tính được xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch tại điểm N2:
Như vậy BI đã chọn đạt yêu cầu
Ta chọn máy biến điện áp và biến dòng điện cho mạch máy phát điện 10,5kV.
Trong hệ thống điện, máy biến điện áp và biến dòng điện đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp tín hiệu cho các thiết bị đo lường và bảo vệ Các thành phần đo lường trong mạch máy phát bao gồm ampe kế, vôn kế, tần số kế, oát kế tác dụng, oát kế phản kháng, oát kế tự ghi, công tơ tác dụng và công tơ phản kháng Việc lựa chọn máy biến điện áp (BU) phù hợp là rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong quá trình đo lường.
Dụng cụ thứ cấp dùng công tơ nên ta dùng hai máy biến điện áp một pha nối dây V/V. Điều kiện chọn BU:
- Điện áp định mức sơ cấp của BU: UdmBU ≥UdmMang,5 kV (1)
- Chọn công suất định mức của BU: SBUđm ≥ S2 (2)
Trong đó: S2 - Tổng phụ tải nối vào BU.
Phụ tải của BU được phân bố đồng đều theo cách bố trí đồng hồ phía thứ cấp như sau:
Phụ tải AB Phụ tải BC P
- Phụ tải của máy biến điện áp pha A-B:
- Phụ tải của máy biến điện áp pha B-C:
19,58 ≈ Tổng phụ tải thứ cấp của BU (xem như cùng hệ số công suất):
Theo điều kiện (1), (2)’ ta chọn 2 BU loại HOM-10 với các thông số kỹ thuật như sau:
(kV) UTCđm (V) Cấp chính xác SđmBU
Chọn dây dẫn từ BU đến các đồng hồ đo:
Chọn dây dẫn đồng nối từ BU đến đồng hồ đo.
Để đảm bảo hiệu suất điện, tiết diện dây dẫn cần được lựa chọn sao cho tổn thất điện áp không vượt quá 0,5% điện áp định mức thứ cấp khi có công tơ và 3% khi không có công tơ ở thứ cấp BU.
-Theo điều kiện độ bền cơ học: đối với dây dẫn đồng yêu cầu FCu ≥ 1,5 mm 2
Xác định dòng trong các dây dẫn a, b, c:
U = 100 = A Để đơn giản trong tính toán ta coi:
- Bỏ qua góc lệch pha giữa Ia và Ib
Trị số điện áp giáng trên dây dẫn pha a và b được tính toán như sau:
Với: ρ - Điện trở suất của vật liệu dây dẫn, Cu 0,0175 mm 2 m ρ = Ω
Lấy khoảng cách từ BU đến các đồng hồ đo điện là l= 60m
Trong các phụ tải của BU, thiết bị đo đếm điện năng yêu cầu rằng tổn thất điện áp trên dây dẫn không được vượt quá 0,5% điện áp định mức thứ cấp, tương đương với 0,5V.
Để đảm bảo độ bền cơ của BU, chúng ta lựa chọn dây đồng có tiết diện Ftc = 1,5 mm² Biến dòng điện (BI) được lắp đặt trên cả ba pha và kết nối theo hình sao Việc lựa chọn BI cần tuân thủ các điều kiện nhất định.
- Điện áp định mức: UđmB1 ≥ UđmMạng = 10,5 kV
- Khi làm việc lâu dài, các BI được phép quá tải 20% dòng điện định mức Dòng điện sơ cấp định mức: ISCđm ≥ I cb 3 , 007 kA
Ta chọn biến dòng điện Tứở - 20 -1 với các thông số kỹ thuật như sau:
Uđm(kV) ISCđm(A) ITCđm(A) Cấp chính xác Z2đm(Ω) knh/tnh (1/s)
- BI kiểu này không cần kiểm tra ổn định động vì nó được quyết định bởi điều kiện ổn định động của thanh dẫn mạch máy phát.
- BI đã chọn có dòng định mức ISCdm = 6000 A > 1000A nên không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt.
Chọn tiết diện của dây nối BI và dụng cụ đo lường:
- Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu, tổng phụ tải thứ cấp không vượt quá phụ tải định mức: Z2 = Z Σ dc + Zdd ≤ ZBIđm (1)
Trong đó: Z Σ dc: Tổng phụ tải các dụng cụ đo
Zdd: Tổng trở của dây dẫn nối BI với dụng cụ đo.
Từ điều kiện (1) ta có: Zdd ≤ ZBIđm - Z Σ dc
− (2) Công suất tiêu thụ của các cuộn dây của các dụng cụ đo cho trong bảng sau:
STT Phần tử Loại Phụ tải (VA)
- Tổng phụ tải của các pha: SA = SC = 16,5 VA; SB = 5,5 VA.
- Phụ tải lớn nhất là: Smax = SA = SC = 16,5 VA.
- Tổng trở các dụng cụ đo mắc vào pha A (hay pha C) là:
Chúng tôi chọn dây dẫn bằng đồng với chiều dài từ BI đến các dụng cụ đo là 60m, trong đó ρ Cu = 0,0175 (Ω mm²/m) Tiết diện dây dẫn nối BI với dụng cụ đo thứ cấp được xác định theo công thức (2).
Theo điều kiện độ bền cơ học: chọn dây dẫn bằng đồng
- Đối với dây dẫn không nối với dụng cụ đo điện năng: FCu ≥ 1,5 mm 2
- Đối với dây dẫn nối với dụng cụ đo điện năng: FCu ≥ 2,5 mm 2
Căn cứ vào điều kiện này ta chọn dây dẫn đồng với tiết diện tiêu chuẩn là 2,5 mm 2