Bảo vệ trạm biến áp 35/6kV Mỏ than Đèo Nai: Luận văn đề tài

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHÂT KHOA ĐIỆN KHÍ HÓA

ĐỀ TÀI: “ Bảo vệ trạm biến áp 35/6kV” của Mỏ

than Đèo Nai.

GVHD : PGS. TS. Nguyên Anh Nghĩa SVTH : Trần Đình Vinh

SV: Trần Đình Vinh 0 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 4

Phần I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY THAN ĐÈO NAI ........................................... 5

Chương 1 CƠ CẤU TỔ CHỨC KHAI THÁC CỦA CÔNG TY THAN ĐÈO NAI ... 5

1.1 Điều kiện tự nhiên ............................................................................................... 5

1.1.1 Vị trí địa lý ....................................................................................................... 5

1.1.2 Đặc điểm địa hình ............................................................................................ 5

1.1.3 Đặc điểm khí hậu ........................................................................................... 5

1.1.4 Đặc điểm địa chất. .......................................................................................... 5 1.2 Công nghệ khai thác, tổ chức và quản lý xí nghiệp. .......................................... 6 1.2.1 Công nghệ khai thác ..................................................................................... .6

1.2.2 Phương pháp tổ chức quản lý của xí nghiệp .................................................. 8

1.2.3 Công tác cơ giới hoá ...................................................................................... 10

Chương II TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN CỦA CÔNG TY THAN ĐÈO NAI ...

................................................................................................................................. 12

2.1 Nguồn cung cấp điện của Công ty than Đèo Nai ............................................ 12

2.2 Trạm biến áp trung gian 35/6kV Đèo Nai. ...................................................... 12 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý trạm 35/6Kv ...................................................................... 12

2.2.2 các thiết bị điện lực trong trạm ................................................................... 13

2.3.Mạng điện 6KV. ............................................................................................... 16

2.4 Các thiết bị phụ tải 6kV. ................................................................................... 17 2.4.1 Các thiết bị máy xúc. ................................................................................... 17 2.4.2 Các thông số của MBA phía 6kV. ................................................................ 17

2.5 Các hệ thống bảo vệ và đo lường. .................................................................... 21

2.5.1 Bảo vệ so lệch dọc máy biến áp ..................................................................... 21

2.5.2 Bảo vệ quá tải và ngắn mạch ...................................................................... 21

2.5.3 Bảo vệ bằng rơle khí. ................................................................................... 21

SV: Trần Đình Vinh 1 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp 2.5.4 Bảo vệ quá áp thiên nhiên. ............................................................................ 22

2.5.4.1 Bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm ............................................................ 22

2.5.4.2 Bảo vệ sét đánh gián tiếp trên đường dây ................................................. 22

2.5.5 Bảo vê chạm đất một pha .............................................................................. 22

2.5.5.1 Hệ thống đo lường. ...................................................................................... 22

2.5.5.2 Hệ thống tiếp đất an toàn của trạm. ........................................................... 22

2.6 Biẻu đồ phụ tải trạm biến áp 35/6 của mỏ than Đèo Nai. ............................... 23

2.6.1 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình ..................................................................... 23

2.6.2 Các thông số đặc trưng của biểu đồ phụ tải ................................................ 25

Phần II CHUYÊN ĐỀ BẢO VỆ RƠLE ................................................................ 28

Chương 3 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ BẢO VỆ RƠLE ....................................... 28 3.1 Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle. ........................................................... 28

3.1.1 Tính chọn lọc. ................................................................................................ 28

3.1.2 Tính tác động nhanh. .................................................................................... 28

3.1.3 Độ nhạy của bảo vệ. ..................................................................................... 29

3.1.4 Độ tin cậy của bảo vệ. .................................................................................... 29

3.2 Máy biến dòng trong các sơ đồ bảo vệ rơle. .................................................... 30

3.2.1 Máy biến dòng điện ....................................................................................... 30

3.3 Các nguồn điện thao tác ................................................................................... 33

3.3.1 Nguồn điện thao tác một chiều .................................................................... 34

3.3.2 Nguồn điện thao tác xoay chiều. ................................................................. 34

3.4 Các hình thức bảo vệ máy biến áp. ................................................................. 34 3.4.1 Bảo vệ quá tải máy biến áp. ........................................................................ 34

3.4.2 Bảo vệ khỏi ngắn mạch ngoài........................................................................ 35

3.5.Bảo vệ bằng rơle khí. ........................................................................................ 37

3.6.Bảo vệ so lệch dọc. ............................................................................................ 38

3.6.1.Bảo vệ so lệch dọc không có cuộn hãm ......................................................... 38

3.6.2. Bảo vệ so lệch dọc có hãm ............................................................................ 43 SV: Trần Đình Vinh 2 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp 3.8.Bảo vệ chạm đất một pha. ................................................................................ 46

3.8.1.Bảo vệ chạm đất một pha tác động theo điện áp thứ tự không ................... 46

3.8.2.Bảo vệ chạm đất một pha theo biên độ dòng chạm đất một pha 3I0. .......... 47

3.8.3.Bảo vệ chạm đất một pha theo dòng và áp thứ tự không có định hướng ... 47

3.8.4 Chỉnh định bảo vệ ......................................................................................... 48

SV: Trần Đình Vinh 3 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

LỜI MỞ ĐẦU

Trong quá trình phát triển đất nước, ngành công nghiệp đóng một vai trò quan trọng, đặc

biệt là ngành công nghiệp điện. Điện năng đóng góp một phần không nhỏ trong tất cả các lĩnh

vực hoạt động kinh tế và đời sống con người. Vì vậy chúng ta cần tổ chức, đào tạo một đội ngũ

chuyên môn kỹ thuật cao nhằm đưa ngành năng lượng điện đạt tới sự hoàn thiện, để đáp ứng

nhu cầu phát triển của đất nước.

Sau những năm tháng được đào tạo ở Trường đại học Mỏ- Địa chất thuộc chuyên ngành

Điện khí hóa. Em đã tiếp thu, học hỏi được những kiến thức thuộc chuyên ngành và đặc biệt

sau thời gian thực tập, tìm hiểu thực tế em đã được bộ môn giao cho đề tài tốt nghiệp: “ Bảo vệ

trạm biến áp 35/6kV” của Mỏ than Đèo Nai. Với sự giúp đỡ của thày, cô giáo trong bộ môn

đặc biệt là sự dẫn dắt tận tình của thày giáo PGS. TS. Nguyên Anh Nghĩa đã giúp em hoàn

thành bản đồ án.

Bản đồ án của em bao gồm những nội dung chính sau:

Phần I: tổng quan về Công ty than Đèo Nai.

Chương 1: Cơ cấu tổ chức khai thác của công ty than Đèo Nai.

Chương 2: Tình hình cung cấp điện của Công ty than Đèo Nai.

Phần II: Chuyên đề bảo vệ rơle.

Chương 3: Lý thuyết chung về bảo vệ rơle.

Chương 4: Tính toán ngắn mạch.

Chương 5: Tính toán chỉnh định bảo vệ rơle.

Do thời gian nghiên cứu có hạn, lượng kiến chuyên môn còn hạn chế cho nên bản đồ án

của em không thể tránh được những thiếu xót, kính mong nhận được sự quan tâm, góp ý của

thày cô và các bạn đồng nghiệp.

Em xin chân thành cám ơn!

Hà nội ngày 28/5/2005

Sinh viên

Trần Đình Vinh

SV: Trần Đình Vinh 4 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Phần I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY THAN ĐÈO NAI

Chương 1 CƠ CẤU TỔ CHỨC KHAI THÁC CỦA CÔNG TY THAN ĐÈO NAI

1.1 Điều kiện tự nhiên 1.1.1 Vị trí địa lý Mỏ than Đèo Nai được quản lý diện tích hành chính 52,2km2, nằm trong giới hạn toạ độ:

X: 25000+26600;

Y:427200+429400.

 Phía Bắc được giới hạn bởi đứt gãy A

 Phía Nam được giới hạn bởi đứt gãy B

 Phía Đông nam giáp với mỏ cọc sáu

 Phía Đông bắc giáp với mỏ Cao Sơn

 Phía Tây giáp với khu Lộ Trí- Mỏ Thống nhất

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình khu mỏ không còn nguyên thủy nữa mà đã bị khai đào ở hầu hết các khu vực.

Địa hình cao nhất ở phía Bắc và phía tây +370m, phía nam là +275,7m, phía Đông là 157,5m.

Địa hình thấp nhất ứng với đáy mỏ và thấp dần từ tây sang Đông.

1.1.3 Đặc điểm khí hậu.

Khu mỏ nằm trong vùng than Cẩm Phả nên khí hậu khu mỏ mang tính chất chung là

nhiệt đới gió mùa. Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Nhiệt độ không khí hàng tháng thay đổi từ 11,80c+32,60c, trung bình từ 23 đến 250c.

Lượng mưa hàng năm thay đổi từ 1106,68mm đến 2834,7mm trung bình là 2040mm, lượng

mưa phân phối hàng tháng không đều.

1.1.4 Đặc điểm địa chất.

1.1.4.1 Uốn nếp

Mỏ Đèo Nai có 2 nếp uốn chính là nếp lồi trung tâm và nếp lõm phía nam

 Nếp lồi trung tâm: có trục chạy theo hướng TN-ĐB, góc dốc của hai cánh thay đổi từ 30o+40o, hai cánh của nếp lồi bị chặn bởi đứt gãy A2 ở phía Bắc và đứt gầu A3 ở phía Nam.

SV: Trần Đình Vinh 5 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp  Nếp lõm phía Nam: (Nếp lõm công trường chính)

Trục của nếp lõm chạy theo phương gần vĩ tuyến và bị chặn bởi đứt gãy K, Cánh phía

Nam có độ dốc trung bình 200+300.

Cánh phía Bắc có độ dốc trung bình 350+400, nếp lõm mở rộng về phía Đông và bị chặn

bởi đứt gãy K.

1.1.4.2 Đứt gãy

Các đứt gãy được chia thành hai hệ thống chính

Hệ thống phát triển theo phương kinh tuyến và hệ thống phát triển theo phương vĩ tuyến.

 Hệ thống đứt gãy theo phương kinh tuyến:

Đứt gãy nghịch K: ở phía đông mỏ là ranh giới phân chia mỏ Đèo Nai và Cọc Sáu Đứt gãy nghịch α: ở phía tây khu mỏ, mặt trượt cắm tây với góc dốc 75+ 800, biên độ

dịch chuyển khoảng 100m, đới huỷ hoại khoảng 10m.

Đứt gãy thuận A4: mặt trượt đứt gãy cắm đông với góc dốc cắm đông 75+ 800. Biên đô

dịch chuyển nhỏ khoảng vài chục mét.

Đứt gãy thuậnA1: ở phía Tây khu mỏ. Mặt trượt đứt gãy cắm Tây với góc dốc 800, biên

độ dịch chuyển khoảng 100m. Đứt gãy A1 được kéo dài thêm một đoạn về phía Nam khoảng

50m. (so với báo cáo năm 1990)

 Hệ thống đứt gãy theo phương vĩ tuyến:

Đứt gãy nghịch B-B: Là ranh giới phía Nam của mỏ, mặt trượt đứt gãy cắm Bắc với góc dốc 50+600, biên độ dịch chuyển khoảng 200m, ở phạm vi Nam moong đứt gãy B-B lùi xuống

phía Nam khoảng 50+70m (so với báo cáo địa chất năm 1990)

Đứt gãy nghịch A3: Nằm ở trung tâm mỏ, mặt trượt đứt gãy cắm tây với góc dốc 70+

800, biên độ dịch chuyên 200+250m.

Đứt gãy nghịch A2: Nằm phía bắc đứt gẫy A3, mặt trượt đứt gẫy cắm Bắc với góc dốc

70+ 800, biên độ dịch chuyển vài trăm mét.

1: Nằm ở phía Bắc khu vỉa chính, mặt trượt đứt gãy cắm Bắc- Tây bắc

Đứt gãy thuận AS

với góc dốc70+800. 1.3 Công nghệ khai thác, tổ chức và quản lý xí nghiệp. 1.2.1 Công nghệ khai thác.

Quy trình khai thác của Công ty than Đèo Nai được trình bày như hình vẽ.

SV: Trần Đình Vinh 6 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

SV: Trần Đình Vinh 7 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp Công ty than Đèo Nai với công nghệ khai thác than hiện đang áp dụng là tương đối hợp

lý. Song cũng cần phải quan tâm đến một số khâu trong dây chuyền công nghệ như:

- Đầu tư trình độ khoa học kỹ thuật vào hai khâu khoan nổ và bốc xúc để hạn chế được

khoan nổ bốc xúc lại lần hai vì:

+ Khoan nổ là khâu đầu tiên trong công nghệ khai thác, nếu quan tâm quản lý đầu tư kỹ

thuật tốt công đoạn khoan sẽ tiết kiệm được thuốc nổ ( thuốc nổ là nguyên liệu có giá trị đắt

nhất trong chi phí giá thành một đơn vị sản phẩm) và đảm bảo cho công đoạn nổ mìn kịp thời

tránh được sự tổn thất mét khoan (do bị vùi lấp ). Mặt khác đạt đuợc chỉ tiêu chất lượng và hệ

số nở rời của đất đá giúp cho khâu bốc xúc đạt hiệu quả cao tránh tình trạng bị vướng chân,

đóng cửa tầng dẫn đến phải sử lý khoan nổ lại lần hai gây tốn kém về kinh tế.

- Sản phẩm của mỏ là than, song chủng loại chất lượng lại đa dạng. Trong đó có những

chủng loại không thể dùng thiết bị máy móc để gia công chế biến được mà phải sử dụng chủ

yếu công nghệ nhặt tay. Do vậy ngoài việc đầu tư thêm thiết bị máy móc hiện đại phục vụ cho

công nghệ sản xuất chính, mỏ cần phải thực sự quan tâm đến sắp xếp lại lao động, đầu tư công

cụ và điều kiện cho người lao động, thực sự quan tâm đến công nghệ pha trộn, thu hồi triệt để

nguồn than cục, nhằm làm tốt công tác quản trị tài nguyên, nâng cao chất lượng sản phẩm tăng

doanh thu cho mỏ.

1.2.2 Phương pháp tổ chức quản lý của xí nghiệp 1.2.2.1 Phương pháp tổ chức.

Công ty than Đèo Nai là một doanh nghiệp sản xuất than lớn với số lượng công nhân viên

hiện nay là 3.596 người. Do đặc thù khá phức tạp về công việc do vậy để hoạt động sản xuất

có hiệu quả, thực hiện cơ chế quản lý mới, mỏ thường xuyên sắp xếp tổ chức bộ máy với

nhiệm vụ của từng phòng ban, phân xưởng theo mô hình quản lý trực tuyến- chức năng chia

thành hai cấp.

- Cấp doanh nghiệp

- Cấp công trường, phân xưởng, đội xe.

Cơ cấu trực tuyến chức năng quyền lực của doanh nghiệp được tập trung vào Giám đốc

mỏ là người trực tiếp điều hành các đơn vị công trường phân xưởng, các khối phòng ban kỹ

thuật, nghiệp vụ chỉ nhận mệnh lệnh sản xuất từ Giám đốc và có nhiệm vụ hướng dẫn kiểm tra

việc thực hiện mệnh lệnh đồng thời phát hiện các vấn đề phát sinh để báo cáo Giám đốc và đề

xuất các biện pháp giải quyết.

SV: Trần Đình Vinh 8 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp 1.2.2.2 Chức năng, nhiệm vụ của từng bộ phận công trường, phân xưởng.

- Công trường khoan nổ:

Sau khi nhận được hộ chiếu khoan nổ của phòng kỹ thuật khai thác mỏ, công trường đưa

máy khoan vào vị trí khai trường để khoan sâu vào lòng đất thành những lỗ khoan có chiều sâu

từ 10 - 20 m, tuỳ theo độ cứng của đất đá. Sau khi có hộ chiếu nổ thì nạp thuốc nổ mìn bắn tơi

đất đá.

- Công trường xúc:

Quản lý toàn bộ thíêt bị xúc điện ( 4,6 - 5m3), xúc thuỷ lực, xúc lốp, xúc lật có nhiệm vụ

đào mở vỉa, xúc tải đất đá lên xe ôtô.

- Chín đội xe ôtô:

Xe có trọng tải từ ( 10-:- 40Tấn ) các đội xe này có nhiệm vụ vận chuyển đất đá và than.

- Công trường băng gồm hai hệ thống:

+ Công trường băng tải: Nhận than từ ôtô xuống đưa vào sàng làm phẩm chất phân loại

cục, cám, sau đó dùng hệ thống băng tải xuống máng ga, rót xuống wagông giao cho xí nghiệp

TT Cửa Ông.

+ Công trường băng sàng: Nhận than cấp liệu từ ôtô đổ xuống đưa vào sàng và tải

xuống cuối băng để ôtô chuyển ra cảng Vũng Đục, tiêu thụ trong nước.

- Công trường than thủ công.

Dùng lực lương lao động thủ công để tận thu than tại các vỉa kẹp và gia công các loại

than cục trong kho để thành than cục xuất khẩu 3A cục 4A giao qua Xí nghiệp Tuyển than

Cửa Ông .

Chức năng nhiệm vụ của từng bộ phận:

- Giám đốc doanh nghiệp: Là người chịu trách nhiệm cao nhất của Công ty trước Tổng

công ty và Nhà Nước về mọi mặt hoạt động sản xuất kinh doanh của Công ty là người điều

hành cao nhất trong mỏ.

- 4 phó giám đốc là những người giúp việc cho Giám đốc về từng bộ phận chuyên môn

nghiệp vụ:

+ Phó giám đốc sản xuất ;

+ Phó giám đốc kỹ thuật ;

+ Phó giám đốc Cơ điện- vận tải ;

+ Phó giám đốc đời sống kinh tế.

SV: Trần Đình Vinh 9 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp - 17 phòng ban chức năng đảm nhiệm các công việc cụ thể dưới sự lãnh đạo trực tiếp của

Giám đốc và các Phó giám đốc.

+ Phòng tổ chức đào tạo: Giúp Giám đốc về công tác tổ chức cơ bản trong doanh nghiệp,

chuẩn bị đào tạo đội ngũ cán bộ kế cận, đào tạo công nhân kỹ thuật, bồi dưỡng nâng cao tay

nghề cho công nhân kỹ thuật.

+ Phòng kế hoạch: Tham mưu giúp cho Giám đốc xây dựng kế hoạch sản xuất kỹ thuật,

tổ chức xây dựng của xí nghiệp theo các kỳ: ngắn - trung - dài hạn.

+ Phòng kế toán thống kê: Giúp giám đốc về việc quản lý, sử dụng vốn và công tác hạch

toán thống kê, hạch toán sản xuất của mỏ trong sản xuất kinh doanh.

+ Phòng vật tư: Giúp Giám đốc trong công việc cung ứng vật tư và quản lý vật tư phục

vụ cho sản xuất.

+ Các phòng kỹ thuật: Khai thác - Vận tải - Cơ điện - Trắc địa - Địa chất: Giúp Giám

đốc tổ chức quản lý kỹ thuật, thiết bị máy móc, xây dựng cán bộ và áp dụng công nghệ mới

vào sản xuất.

+ Phòng KCS: Giúp Giám đốc về công tác quản lý chất lượng các mặt hàng bảo đảm cho

công tác tiêu thụ, bảo đảm hoàn thành kế hoạch.

+ Phòng bảo vệ: Giúp Giám đốc về công tác an ninh trật tự trong khai trường sản xuất.

Bảo vệ thiết bị máy móc, an toàn cho sản xuất và người lao động.

+ Phòng y tế: Giúp giám đốc chăm sóc sức khỏe cho cán bộ công nhân viên.

1.2.3 Công tác cơ giới hoá. 1.2.3.1 Khai thác.

Để khai thác được than dưới lòng đất có độ rắn cứng từ F8-F13 Công ty phải tiến hành

dùng khoan để khoan sâu vào lòng đất với độ sâu từ 10-20m sau đó nạp thuốc nổ xuống các lỗ

khoan để nổ mìn. Khi nổ mìn xong đất đá vỡ vụn ra sau đó dùng máy xúc xúc đất đá lên ôtô

vận tải cỡ lớn (27-40 tấn) chở ra bãi thải đổ.

1.2.3.2 Bốc xúc.

Do công trường xúc đảm nhận, Mỏ sử dụng 15 máy xúc loại íKÃ-5A, íKÃ-4,6b,và 5 máy

xúc thủy lực gầu ngược loại PC-450, PC-750.

1.2.3.3 Vận chuyển.

SV: Trần Đình Vinh 10 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp Mỏ sử dụng 6 đội xe benlaz để vận chuyển đất đá từ gương khai thác ra bãi thải,vận

chuyển than sạch, than nguyên khai ra tuyến băng sàng và băng tải. Ngoài ra còn 2 đội xe

trung xa để vận chuyển than tận thu, than xuất khẩu.

Việc vận chuyển than từ bãi chứa than đến máng ga do hệ thống băng tải gồm 2 tuyến

băng:

+Tuyến băng tải thứ nhất Đèo Nai-Dốc Thông: Dài 2km gồm 13 băng máng của Ba Lan

loại PTG-50/1000, vận chuyền than nguyên khai từ mỏ xuống máng ga đường sắt để chuyển ra

Cửa Ông.

+Tuyến băng thứ 2:Có chiều dài 600m, loại PTG-500/800 gồm 4 băng vận chuyển than

xuống mặt bằng.

1.2.3.4 Công tác thoát nước.

Để thoát nước cho mỏ, sử dụng phương pháp thoát nước hỗn hợp bao gồm:

+Đường lò thoát nước cho trụ bắc và moong khai thác (từ độ cao 25÷185m)

+Hệ thống mương máng hào y;

+Hệ thống mương máng phía đông.

SV: Trần Đình Vinh 11 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Chương II

TÌNH HÌNH CUNG CẤP ĐIỆN CỦA CÔNG TY THAN ĐÈO NAI

2.1 Nguồn cung cấp điện của Công ty than Đèo Nai

Trạm biến áp 35/6,3 kV của Công ty than Đèo Nai được cung cấp điện từ nguồn điện

của Điện lực Quảng Ninh, đường dây 35 kV từ trạm cắt Cọc 4 vào trạm biến áp 35/6,3 kV Đèo

nai sử dụng dây nhôm AC95 có chiều dài tuyến là 2,580 km bao gồm 24 cột, nguồn cấp 35 kV

cho trạm Cọc 4 từ đường dây 35 kV- 376. Toàn bộ các đường dây và thiết bị 35 kV vào đến

cầu dao P do điện lực Quảng Ninh quản lý.

2.2 Trạm biến áp trung gian 35/6kV Đèo Nai. 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý trạm 35/6kV.

Sơ đồ cung cấp điện trạm biến áp 35/6kV được giới thiệu trên hình 2-1.

SV: Trần Đình Vinh 12 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Trạm biến áp 35/6,3 kV của Công ty than Đèo Nai được lắp đặt và đưa vào vận hành từ

năm 1987. Trạm có nhiệm vụ cung cấp điện cho các thiết bị hoạt động trong dây chuyền sản

xuất của Công ty.

Trạm được lắp đặt trên mặt bằng có độ cao (+195 m) so với mực nước biển, với diện tích 810 m2 (30 m x 27 m), xung quanh trạm khu vực nhà vận hành và nơi đặt thiết bị có tường rào

sắt bao bọc. Phía trước trạm có cổng chính, phía sau có cổng phụ (các cổng này chỉ mở khi cần

cho xe ô tô và cần trục vào trong trạm). Bên cạnh cổng chính có cửa nhỏ cho người đi bộ đi ra

vào trạm hàng ngày.

2.2.2 Các thiết bị điện lực trong trạm.

Các thiết bị trong trạm được lắp đặt ở 2 khu vực:

- Sân trạm: Phía Nam trạm được lắp đặt 3 cầu dao cách ly 35 kV, 3 van phóng sét 35

kV, 1 biến áp HOM 35 và 3 biến áp ZHOM-35 có kèm theo 3 cầu chì bảo vệ, 2 máy cắt dầu

35 kV, 2 máy biến dòng TI 75/5A, 2 máy biến áp 35/6,3 kV-3200 kVA, và 4 cột thu lôi. Các

thông số của máy biến áp được giới thiệu trong bảng 2-1.

Bảng 2-1

∆ Pnm

Mã hiệu Tổ đấu Uđm, kV Sđm, UN, I0, %

∆ Pkt

kW kVA dây Sơ Thứ kW cấp cấp

BAD 3200-35/6,3 Y/∆ 3200 5,4 29,5 7,5 4,5 35 6,3

BAD 3200-35/6,3 Y/∆ 3200 5,4 29,5 7,6 4,5 35 6,3

SV: Trần Đình Vinh 13 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp Hai máy biến áp 35/6,3- 3200, lấy điện từ đường dây 35 kV qua 2 máy cắt dầu mã hiệu

DW1- 35DTH, 2cầu dao cách ly mã hiệu GW- 35ĐTH, 2 máy biến dòng BI 75/5A, 1 cầu dao

cách ly tổng PLHF-35.

Thông số kỹ thuật của các thiết bị điện phía 35kV được giới thiệu trong bảng 2-2.

Thông số cơ bản Ký hiệu Vị trí lắp Tên gọi, ký tự Sđm Uđm Iđm trên sơ đồ đặt (kVA) (kV) (A)

Thanh cái 1 Cầu dao cách ly PLHF- 35 P 35 200 _ 35

Thanh cái Chống sét van NZ NZ- 35 35 _ _ 2 35

Thanh cái Cuộn kháng K 35 _ _ 3 35

Cầu dao cách ly GW- Phân đoạn P2 35 600 _ 4 35ĐTH 2

Phân đoạn 5 Máy cắt dầu DW- 35DTH B3 35 600 _ 2

Máy biến áp 3 pha BAD Phân đoạn T2 3200 35 293,2 6 35/6 2

Cầu dao cách ly GW- Phân đoạn P1 35 600 _ 7 35ĐTH 1

Phân đoạn 8 Máy cắt dầu DW- 35DTH B1 35 600 _ 1

Máy biến áp 3 pha BAD Phân đoạn T1 3200 35 293,2 9 35/6 2

Thanh cái 10 Biến dòng lưới 35 BI- 35-75/5 35 _ _ 35

Thanh cái 11 Biến thế nôm HOM- 35 35 _ 35

SV: Trần Đình Vinh 14 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp Thanh cái 12 Máy biến thế tự dùng 35 ZHOM- 35 _ 35 35

- Nhà trạm: Lắp đặt các tủ phân phối điện 6,3 kV đó là: 1 tủ đo lường dùng để đo lường

và bảo vệ phía 35 kV, 1tủ biến áp tự dùng, 3 tủ bù để bù công suất phản kháng, 1 tủ dự phòng,

6 tủ khởi hành, hệ thống thanh cái 6,3 kV, phía sau nhà có hệ thống xà đỡ sứ để đưa điện 6,3

kV ra các khởi hành, phía dưới xà có lắp các van phóng sét 6,3 kV.

Tủ số 1 là tủ đo lường, bảo vệ và điều khiển máy cắt phía 35kV (ký hiệu trên sơ đồ là

DL35).

Tủ số 2 là tủ tự dùng bao gồm 2 máy biến áp thông số của 2 MBA được giới thiệu trong

bảng 2-3.

THÔNG SỐ CƠ BẢN

MÃ HIỆU

Bảng 2-3

Sđm (KVA) Uđm(KV) Iđm (A)

1 40KVA- 6/0,4 KV 40 6 3,8

2 HTMИ 630VA- 6/ 0,1 0,63 6 _

Tủ số 3, 6, 8, 10, 12, 13. là các tủ khởi hành cung cấp điện cho các phụ tải.

Tủ số 4, 7 và 11 là các tủ bù để bù công suất phản kháng 480KVAr. Mã hiệu của tụ bù là

KC2 – 6,3- 34- 3T, công suất 34KVAr.

480

chiÕc

n tc

Q bï Q tc

Tủ số 5 và số 10 là hai tủ đầu vào.

Tủ số 9 là tủ phân đoạn trong đó có cầu dao liên lạc mã hiệu PH 600-6.

Tủ số 12 là tủ dự phòng.

Số lượng tụ ở mỗi tủ là:

SV: Trần Đình Vinh 15 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Các thiết bị điện phía 6kV được giới thiệu trong bảng 2-4.

Bảng 2-4

STT

TÊN THIẾT BỊ

MÃ HIỆU

HF515- 10M 600- 350/11

Máy cắt tủ 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10.

Van phóng sét

FS2- 6

Cầu dao cách ly

PH 600- 6 IFZL- 10 TH 300/6

4 Máy biến dòng đầu vào số 1 và số 2

Máy cắt tủ 11,12,13,14,15.

BK3- M10- Y2- 630

Biến dòng 6kV đầu ra các khởi

TOậ10YT2.1 200/5

hành

Biến áp điều khiển tủ tự dùng

HTMИ 630VA- 6/ 0,1kV

40kVA- 6/0,4 kV

Biến áp điều khiển tủ phân đoạn

HTMИ 630kVA-6/ 0,1

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

2.3 Mạng điện 6KV.

Sơ đồ nguyên lý các phụ tải phía 6 kV được giới thiệu trong hình 2-2.

SV: Trần Đình Vinh 16 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Mỏ than Đèo Nai là một mỏ lộ thiên, do đặc thù của khu vực khai thác luôn thay đổi theo

thời gian, nên các phụ tải khai thác cũng thay đổi theo, do vậy mạng điện của mỏ được chia

thành 2 phần như sau:

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

 Phần cố định: đường dây cố định từ trạm 35/6 tới các trạm phân phối trung tâm.

thay đổi theo tiến độ khai thác.

 Phần di động: là đường dây từ trạm phân phối trung tâm tới các phụ tải, thường xuyên

Thông số kỹ thuật của các động cơ truyền động chính cho máy xúc sử dụng điện áp 6kV.

2.4 Các thiết bị phụ tải 6kV. 2.4.1 Các thiết bị máy xúc.

Bảng 2-5

Số

Uđm (KV)

Iđm (A) n v/ phút

cosφ

Được thống kê trong bảng 2-5.

Mã hiệu

lượng

íKÃ-5A

28,7

1480

0,91

250

íKÃ- 4,6Á

28,7

1480

0,91

250

ỗ% Pđm (KW)

Thông số của MBA được thống kê trong bảng 2-6.

2.4.2 Các thông số của MBA phía 6kV.

SV: Trần Đình Vinh 17 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Bảng 2-6.

Thông số của đường

Tên

dây cung cấp

Số khởi

Công

Số

phụ

Vị trí lắp đặt

hành

lượng

suất

Mã hiệu Chiều

tải

dài,m

Tủ cao thế B5 và

630KVA

trạm trọn bộ BT1

560 kVA Trạm trọn bộ BT2

Khởi

MBA

AC50

2500

hành số 3

180 kVA Tủ số 40

40 kVA Tủ số 49

25 kVA Tủ số 42

630 kVA Tủ số 17

560 kVA Tủ số 24

Khởi

AC50

1300

MBA

hành số 6

320 kVA Tủ số 29

40 kVA Tủ số 43

560 kVA Tủ số 9

Khởi

MBA

250 kVA Tủ số 28

AC50

1200

hành 8

40 kVA Tủ số 46

Khởi

MBA 560 kVA Tủ số 4

AC50

720

hành 10

320 kVA Tram T

Khởi

AC50

1500

MBA

hành 12

100 kVA Tủ số 47

560 kVA Tủ số 8 và tủ số 16

100 kVA Ba vi và tủ 51

315 kVA Tủ số 2

Khởi

MBA

250 kVA Trạm T

AC50

1700

hành 13

85 kVA Tủ 44

40 kVA Tủ 48

25 kVA Tủ số 50

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

SV: Trần Đình Vinh 18 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Tổng hợp phụ tải điện phía 6kV được thống kê trong bảng 2-8.

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Công suất

Khởi

ΣPtt

ΣQtt

Bảng 2-8

Tên phụ tải

SL kyc cosϕ

tgϕ

hành

(kW)

(kVAr)

Pđm

Sđm

70,2

81,4

BA-KV188

180

0,6 0,65

1,16

15,6

18,1

BA-Đđường170

0,6 0,65

1,16

BA-Kho 125

0,6 0,65

1,16

9,75

11,31

KH-3

630

BA-BTải 1,2

0,6 0,65

1,16

491,4 570,02

560

BA-BTải 3

0,6 0,65

1,16

218,4

253,3

Tổng

1435 6

805,35 934,13

630

BA- C271

0,6 0,65

1,16

245,7

285

320

BA-Bơm Hào2K

0,6 0,65

1,16

124,8

144,8

BA-ĐĐ 178

0,6 0,65

1,16

15,6 18,096

KH-6

íKÃ-5A

250

0,5 0,65

1,16

375

435

BA-C.151

560

0,6 0,65

1,16

218,4 253,34

íKÃ- 4,6Á

250

0,5 0,65

1,16

250

290

Tổng

1550 9

1229,5 1426,2

BA- kho 93

0,6 0,65

1,16

15,6

BA-CK

250

0,6 0,65

1,16

97,5

133,1

cầuđường

KH-8

BA-C.274

560

0,6 0,65

1,16

218,4

253,3

định mức

íKÃ-4,6Á

250

0,5 0,65

1,16

250

290

íKÃ- 5A

250

0,5 0,65

1,16

125

145

Tổng

850

706,4

819,4

BA-PXCĐ

320

0,6 0,65

1,16

124,8

144,8

SV: Trần Đình Vinh 19 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

BA-Khoan,Xúc

100

0,6 0,65

1,16

45,24

KH-12

íKÃ -5A

250 420

0,5 0,65

1,16

250

290

Tổng

413,8

480

BA-PXSC ÔTÔ

0,6 0,65

1,16 122,85

142,5

315

0,6 0,65

1,16

33,15

38,45

BA –Trục 27

KH-13

0,6 0,65

1,16

97,5

108,5

BA Băng sàng

250

0,6 0,65

1,16

45,24

BA-Viba

100

BA-Đ Đường

0,6 0,65

1,16

9,75

11,31

360

BA-C100, C452

560

0,6 0,65

1,16

436,8

506,7

BA- Đ Đ 235

0,6 0,65

1,16

15,6

BA- Ba Ra

100

0,6 0,65

1,16

45,24

íKÃ -5A

250

0,6 0,65

1,16

250

290

íKÃ -4,6b

250

0,5 0,65

1,16

375

435

Tổng

1475

1418,6 1645,6

-Để đánh giá phụ tải tính toán theo phương pháp này ta phân thành 2 nhóm phụ tải (Máy biến

áp và Máy xúc).

+Máy biến áp;

Ptt = kyc.cosử.ểSđm

Qtt = kyc.tgử

+Nhóm máy xúc

Ptt = kyc. ểPđm

Qtt = Ptt.tgử

Từ bảng 2-13 ta xác định công suất tính toán của trạm biến áp chính:

Ptt =4573,65 (kW)

Qtt =5305,4 (kVAr)

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

SV: Trần Đình Vinh 20 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

4573

5954

5305

85,0

65,

⋅

(kVA)

2 P tt

2 Q tt

kcđ =0,8÷0,85 :Hệ số trùng cực đại

Vậy hệ số mang tải của trạm biến áp:

93,0

S S

3200

5954 2 ⋅

Kết luận:

Việc đánh giá phụ tải của mỏ than Đèo Nai theo phương pháp hệ số yêu cầu là rất lớn và

nếu như làm việc với các phụ tải này thì hai máy biến áp đó phải làm việc hết công suất . Tuy

nhiên hiện nay thực tế sản xuất ở mỏ không sử dụng hết công suất máy móc thiết bị.

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

2.5 Các hệ thống bảo vệ và đo lường. 2.5.1 Bảo vệ so lệch dọc máy biến áp :

tắc so sánh dòng điện ở đầu ra và đầu vào của phần tử được bảo vệ. Ở chế độ làm việc bình

thường người ta chỉnh định dòng điện đi vào rơle phía đầu ra và đầu vào bằng nhau, do đó rơle

không tác động. Khi sự cố trong vùng bảo vệ làm xuất hiện sai lệch giữa dòng điện đầu vào và

Ở hình thức bảo vệ này, dùng rơle so lệch dọc mã hiệu PHT – 565, làm việc theo nguyên

sẽ tác động tức thời cắt vùng sự cố ra khỏi lưới điện.

2.5.2 Bảo vệ quá tải và ngắn mạch.

đầu ra, do đó có dòng điện đi vào rơle lớn hơn giá trị chỉnh định, hệ thống bảo vệ so lệch dọc

Ở điều kiện bình thường, dòng điện qua rơle nhỏ hơn giá trị chỉnh định, bảo vệ không tác

giá trị chỉnh định, bảo vệ tác động cắt máy cắt, loại vùng sự cố ra khỏi lưới điện.

động. Khi sự cố ngắn mạch hoặc quá tải nặng trong vùng bảo vệ, dòng điện qua rơle lớn hơn

rơle tín hiệu PY. Khi có sự cố ngắn mạch hoặc quá tải các rơle sẽ tác động báo tín hiệu cắt

máy cắt DW1- 35DTH 150/5 35KV-600A loại trừ sự cố.

Để bảo vệ phía 35KV sử dụng rơle dòng điện loại 1PT, 2PT ,rơle trung gian 1pé, 2Pé và

thời gian. Khi có tín hiệu sự cố rơle sẽ tác động cắt máy cắt HF515- 10M- 600- 350/11 hoặc

máy cắt BK3- M10- Y2- 630 đặt tại các khởi hành, loại trừ sự cố.

2.5.3 Bảo vệ bằng rơle khí.

Rơle khí loại BT- 43- 66, được đặt ở ống nối từ thùng dầu đến bình dãn dầu của MBA.

Khi ở chế độ làm việc bình thường trong bình rơle đầy dầu, phao nổi lơ lửng trong dầu, tiếp

Để bảo vệ phía 6kV sử dụng rơle dòng điện PT, rơle trung gian Pé,rơle tín hiệu PY, rơle

SV: Trần Đình Vinh 21 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

gửi tín hiệu đi cắt MBA.

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp điểm của rơle ở trạng thái hở. Khi có sự cố ngắn mạch hoặc mức dầu giảm rơle sẽ tác động

2.5.4 Bảo vệ quá áp thiên nhiên. 2.5.4.1 Bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm.

Những nguyên tắc bảo vệ thiết bị điện nhờ cột thu sét còn gọi là cột thu lôi đã hầu như

không thay đổi trong những năm gần đây. Vì vậy để bảo vệ sét đánh trực tiếp vào trạm, mỏ

chiều cao: 17m.

Khoảng cách mỗi cọc: 24m.

2.5.4.2 Bảo vệ sét đánh gián tiếp trên đường dây.

Mỏ Đèo Nai sử dụng hệ thống chống sét đánh trên đường dây như sau.

Phía 35kV sử dụng 3 van phóng sét NZ- 35.

Phía 6kV sử dụng 6 van phóng sét FS2- 6 đặt tại các khởi hành.

Đèo Nai sử dụng 4 cột thu sét đặt tại 4 góc của trạm với kích thước như sau:

Hiện nay mỏ Đèo Nai đang sử dụng hai hình thức bảo vệ chạm đất một pha.

+ Bảo vệ không chọn lọc: Để báo tín hiệu chạm đất 1 pha phía 6 kV, sử dụng rơle tín

hiệu đấu vào cuộn ∆ - hở của máy biến áp 3 pha 5 trụ Y/Y/∆ - hở đặt trong trạm.

+ Bảo vệ có chọn lọc bằng Thyristor.

2.5.6 Hệ thống đo lường.

- Đối với phía 35kV trạm lắp đặt đồng hồ đo điện áp và đồng hồ đo dòng điện.

- Đối với phía 6kV trạm lắp đặt đồng hồ đo điện áp ở tủ đo lường và lắp đặt đồng hồ đo

dòng điện ở tủ đâù vào và ở các khởi hành .

- Để đo công suất tiêu thụ của cả Công ty, trạm dùng loại công tơ điện tử mã hiệu EMK-

3x100V- 2x 5A- 50HZ, với số lượng 2 chiếc, mỗi đầu vào được trang bị một chiếc.

-Trong trạm được trang bị hệ thống báo tín hiệu bằng chuông và đèn báo, các thiết bị này

2.5.5 Bảo vê chạm đất một pha.

- Để cung cấp điện cho đồng hồ phía 35kV sử dụng máy biến áp đo lường có mã hiệu

HOM- 35 và ZHOM- 35. Để cung cấp điện cho đồng hồ phía 6kV sử dụng máy biến áp đo

lường 3 pha 5 trụ mã hiệu HTMẩ- 6/0,1.

2.5.5 Hệ thống tiếp đất an toàn của trạm.

được đóng mạch thông qua rơle báo sự cố PY.

SV: Trần Đình Vinh 22 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Mỏ Đèo Nai đang sử dụng mạng tiếp đất hình vuông bao gồm 24 cọc với điện trở tiếp

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Chiều dài: 1,6m.

đất trung bình Rtđtb = 2,7Ù. Với kích thước cọc như sau:

Khoảng cách các cọc 1,6m

Chiều sâu chôn cọc: 0,5m .

Đường kính: ễ = 16 mm

Biểu đồ phụ tải biểu diễn sự thay đổi công suất tác dụng, công suất phản kháng theo thời

gian. Quan hệ này được biểu diễn dưới dạng các hàm :P t ,Q t .Có thể xây dựng được phụ tải

thời gian là một ngày đêm, một tháng hay một năm.

Biểu đồ phụ tải một ngày đêm của trạm biến áp 35/6kV của Công ty than Đèo Nai nhận

2.6 Biẻu đồ phụ tải trạm biến áp 35/6 của mỏ than Đèo Nai. 2.6.1 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình :

lần. Căn cứ vào số liệu theo dõi của trạm kể từ ngày 18/2/2005 đến ngày 24/2/2005 ta lập được

bảng số liệu sau.

Bảng 2-8

STT

Ngày/tháng/năm

Wpk (kVArh)

Wtd (kWh)

18/2/2005

47400

18000

19/2/2005

42100

17500

20/2/2005

43300

17000

21/2/2005

46300

17800

22/2/2005

46000

19900

23/2/2005

46800

19900

24/2/2005

45300

18000

Tổng cộng:

317200

128100

Từ các số liệu trên bảng 2-8 ta có:

Năng lượng tác dụng trung bình trong một ngày đêm là:

kWh

45314

Wtd

317200 7

được bằng cách ghi lại chỉ số của đồng hồ đo các giá trị của các đại lượng P, Q mỗi giờ một

SV: Trần Đình Vinh 23 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Năng lượng phản kháng trung bình một ngày đêm là:

kVArh

18300

W pk

128100 7

Từ kết quả tính toán trên, so sánh năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng trong 7

ngày nhận thấy rằng năng lượng của ngày 24/2/2005 có tổng năng lượng tác dụng và năng

lượng phản kháng gần bằng năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng trung bình. Vậy ta

chọn ngày 24/2/2005 là ngày điển hình.

Các số liệu thống kê năng lượng tác dụng và năng lượng phản kháng của ngày điển hình

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Bảng 2-9

Thời gian (h)

P (kW)

Q (kVAr)

Thời gian (h)

P (kW)

Q(kVAr)

1800

700

300

2900

1200

2500

1100

2500

1100

2200

900

2500

1100

700

300

2200

900

1400

400

2200

900

1800

800

1800

700

2500

1100

200

1400

400

700

300

2500

1100

2200

900

2900

1200

2500

1100

2100

900

1100

200

1100

200

Căn cứ vào các số liệu trong bảng ta vẽ được biểu đồ phụ tải ngày điển hình.

được ghi trong bảng 2-9.

SV: Trần Đình Vinh 24 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Ghi chó:

Từ biểu đồ phụ tải nhận thấy rằng : năng lượng điện tiêu thụ của mỏ trong một ngày

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Các giờ cao điểm: 2,3,4,11,14,19,21,22,23.

Các giờ thấp điểm: 8,9,12,13,16,17,20,24.

đêm là không đều nhau.

Từ biểu đồ phụ tải xác định được các thông số chính sau:

- Phụ tải trung bình:

;

P tb

∫=

Pdt T

Qdt T

2.6.2. Các thông số đặc trưng của biểu đồ phụ tải:

Ta có: T=24

. 45300

1887

−

1 −

Nên:

( t

) Pt

1 24 = ∑ 24

1 24

1 =

SV: Trần Đình Vinh 25 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

kVAr

. 18000

750

−

1 −

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

( t

) Qt

1 24 = ∑ 24

1 24

1 =

kVA

1887

750

2031

QP +

69,1

max

3200 5, 1887

P max tbP

- Hệ số cực đại:

1887

69,0

cos

5, 85,0.

3200

P tb S . ϕ

P tb P dm

- Hệ số sử dụng:

59,0

- Hệ số điền kín:

1887 5, 3200

P tb P max

92,0

- Hệ số công suất:

P tb S

1887 5, 2031

cosử =

... ++

2 tP . 1

2 tP 2

2 tP 24

2008

- Phụ tải trung bình bình phương:

2 24

96830000 24

2 1

2 tQ . 24

830

KW Ptbbp =

2 tQtQ . + 2 2 24

16520000 24

kVA

2008

830

2173

KVAR Qtbbp =

tbbp

QP +

tbbp

06,1

- Hệ số hình dáng của P.

hdp

2008 1887 5,

tbbp P tb

1,1

hdQ

830 750

tbbp Q tb

- Hệ số hình dáng của Q.

- Công suất tính toán:

+ Công suất tác dụng:

SV: Trần Đình Vinh 26 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

2008

P tt

P tbbp

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

kVAr

830

+ Công suất phản kháng:

tbbp

KVA

2008

830

2173

2 P tt

2 Q tt

- phụ tải toàn phần:

68,0

S S

2173 3200

- Hệ số mang tải:

73,0

β kt

∆ ∆

+ .68,04,5 144 + 240.68,05,29

QKP +∆ 0 0 QKP +∆ n

Hệ số mang tải kinh tế:

∆ P0= 5,4 (kW); ∆ Pn =29,5 (kW);

.5,4

3200

dmba

144

∆

Trong đó:

Q 0

S %. 100

100

.5,7

3200

dmba

240

∆

(kVAr); -

S %. 100

100

- (kVAr);

- Vậy õkt = 0,73

-Qua kết quả tính toán ở trên nhận thấy hệ số mang tải máy biến áp vẫn còn thấp, máy

biến áp còn non tải, tuy nhiên hệ số mang tải thực tế gần giống hệ số mang tải kinh tế nên hiện

máy biến áp đang vận hành kinh tế.

SV: Trần Đình Vinh 27 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp Phần II

CHUYÊN ĐỀ BẢO VỆ RƠLE

Chương 3

LÝ THUYẾT CHUNG VỀ BẢO VỆ RƠLE

3.2 Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle.

Trong quá trình vận hành, hệ thống điện có thể rơi vào tình trạng sự cố và chế độ làm

việc không bình thường như: Hư hỏng cách điện, ngắn mạch giữa các vòng dây, vỏ máy biến

áp bị rò rỉ, mức dầu trong máy biến áp giảm quá mức cho phép…

Phần lớn các sự cố xẩy ra thường kèm theo hiện tượng dòng điện tăng cao và điện áp

giảm xuống thấp quá mức cho phép dẫn đến phá huỷ các thiết bị điện. Do đó sự cố cần được

loại trừ nhanh chóng để đảm bảo không làm hư hỏng các phần tử còn tốt trong mạch và không

gây nguy hiểm cho người vận hành.

Để hạn chế hậu quả của các trường hợp sự cố và chế độ làm việc không bình thường gây

ra, trong kỹ thuật điện người ta thường dùng rơle với tính năng và nhiệm vụ khác nhau. Các

rơle bảo vệ thường phải thoả mãn yêu cầu chung như:

3.1.1 Tính chọn lọc.

Là khả năng bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống

điện khi có sự cố ngắn mạch xẩy ra.

Có hai khái niệm về chọn lọc như sau:

+Chọn lọc tương đối: theo nguyên tắc tác động của mình, bảo vệ có thể làm việc như là

bảo vệ dự trữ khi ngắn mạch phần tử lân cận.

+Chọn lọc tuyệt đối: bảo vệ chỉ làm việc trong trường hợp ngắn mạch ở chính phần tử

được bảo vệ.

Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối, phải có sự

phối hợp giữa đặc tính làm việc của các bảo vệ bên cạnh nhau trong hệ thống nhằm đảm bảo

độ tin cậy cung cấp điện và hạn chế thời gian ngừng cung cấp điện.

3.1.2 Tính tác động nhanh.

Khi phát sinh ngắn mạch, thiết bị điện phải chịu tác động của lực điện động và tác dụng

nhiệt do dòng ngắn mạch gây ra. Vì thế việc phát hiện và cắt nhanh phần tử bị ngắn mạch sẽ

SV: Trần Đình Vinh 28 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp càng hạn chế được mức độ phá hoại, năng cao hiệu quả của thiết bị tự động đóng lặp lại mạng

lưới điện và hệ thống thanh cái, rút ngắn thời gian giảm áp ở các hộ tiêu thụ.

Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động của thiết bị bảo vệ

rơle.Tuy nhiên trong một số trường hợp để thực hiện yêu cầu tác động nhanh thì không thể

thoả mãn yêu cầu chọn lọc. Hai yêu cầu này đôi khi mâu thuẫn nhau,vì vậy tùy điều kiện cụ

thể cần xem xét kỹ càng hơn về hai yêu cầu này.

Có thể thực hiện phối hợp tác động giữa các thiết bị bảo vệ rơle và tự động đóng trở lại

để dung hoà hai yêu cầu trên: Lúc đầu cho thiết bị bảo vệ bảo vệ rơle tác động không chọn lọc

cắt nhanh ngắn mạch ra khỏi hệ thống điện, sau đó dùng thiết bị tự động đóng trở lại những

phần tử vừa bị cắt ra. Nếu ngắn mạch tự tiêu tan thì hệ thống điện trở lại làm việc bình thường,

còn nếu ngắn mạch vẫn tồn tại thì thiết bị bảo vệ rơle sẽ tác động chọn lọc có thời gian để cắt

đúng phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện.

3.1.3 Độ nhạy của bảo vệ.

Độ nhậy của bảo vệ khỏi ngắn mạch được đặc trưng bởi hệ số độ nhậy. Hệ số độ nhậy

biểu thị mức độ không từ chối tác động tác động của bảo vệ khi xuất hiện sự cố bất lợi nhất

min

p I

cho sự làm việc của thiết bị điện. Hệ số độ nhạy được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

Ip.min : Dòng ngắn mạch cực tiểu chạy qua rơle khi sự cố ngắn mạch xảy ra cuối vùng

bảo vệ.

Itd: Dòng tác động của rơle. Thường yêu cầu: kn =1,5 ữ2 ; Hệ số kn càng lớn thì bảo vệ tác động càng chắc chắn, ngược lại kn càng nhỏ thì xác suất từ chối tác động càng cao, bảo vệ có thể rơi vào trạng thái không tác động khi dòng sự cố thực

tế nhỏ hơn giá trị tính toán.

3.1.4 Độ tin cậy của bảo vệ.

Thiết bị bảo vệ rơle thuộc loại thiết bị tự động thường trực. Là tính năng đảm bảo cho

thiết bị bảo vệ làm việc chắc chắn và chính xác. Sự làm việc của thiết bị loại này đặc trưng bởi

hai chế độ khác nhau:

SV: Trần Đình Vinh 29 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp  Chế độ tin cậy tác động là khả năng bảo vệ làm việc chính xác khi sự cố xẩy ra trong

phạm vi xác định.

 Chế độ tin cậy không tác động là khả năng tránh làm việc nhầm lẫn ở chế độ vận hành

bình thường hoặc khi sự cố xẩy ra ở ngoài phạm vi bảo vệ.

Như vậy yêu cầu về tính làm việc chắc chắn của bảo vệ rơle là cần phải tác động không

từ chối khi có hư hỏng phát sinh bất ngờ ở trong vùng được bảo vệ và ngược lại rơle không

được tác động ở các chế độ mà rơle không được trao nhiệm vụ.

3.3 Máy biến dòng trong các sơ đồ bảo vệ rơle.

Dòng điện cũng như điện áp của các phần tử trong hệ thống điện thường có chỉ số nhỏ, vì

vậy không thể đưa trực tiếp vào thiết bị đo hoặc rơle bảo vệ mà thường được đấu qua máy biến

dòng và máy biến điện áp.

Máy biến dòng có nhiệm vụ cách ly mạch điện thứ cấp khỏi dòng điện cao bên sơ cấp và

đảm bảo dòng điện thứ cấp đạt tiêu chuẩn (1A, 5A).

3.2.1 Máy biến dòng điện.

3.2.1.1 Sơ đồ nối các máy biến dòng và rơle theo hình sao hoàn toàn.

Hình 3-1a

Trong sơ đồ hình sao hoàn toàn máy biến dòng đặt ở tất cả các pha, cuộn dây của rơle

mắc nối tiếp với cuộn thứ cấp máy biến dòng, do đó dòng thứ cấp của máy biến dòng chạy

qua rơle vì vậy hệ số sơ đồ ksđ =1. Các pha thứ cấp của biến dòng được nối với nhau theo sơ đồ

hình sao (Y). Còn các cuộn dây của rơle được nối với nhau bằng dây trung tính.

Dòng chạy qua các rơle RI là:

SV: Trần Đình Vinh 30 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

I = a

I = b

I = c

I k

I C k

; ;

Trong đó: kI là tỉ số máy biến dòng.

IA, IB, IC: là dòng chạy trên các pha phía sơ cấp của biến dòng.

Ia, Ib, Ic : là dòng điện chạy trên các pha phía thứ cấp của biến dòng.

Dòng điện chạy trên dây trung tính ở chế độ bình thường:

Ia+ Ib+ Ic = 0 (Đây là đặc điểm của chế độ làm việc đối xứng).

Trong trường hợp ngắn mạch 2 pha, dòng chỉ xuất hiện ở rơle lắp trên pha sự cố có giá trị

bằng nhau, hướng ngược chiều nhau.

Sơ đồ nối dây của biến dòng theo hình sao đủ được ứng dụng rộng rãi ở các mạng có

trung tính nối đất thường xẩy ra các dạng ngắn mạch 1 pha, 2 pha, 3 pha.

Đối với mạng trung tính cách ly 6 – 35kV không dùng sơ đồ này do không kinh tế.

Ưu điểm của sơ đồ đấu theo hình sao đủ: có thể bảo vệ được tất cả các dạng ngắn mạch

xẩy ra và độ nhạy cao.

Nhược điểm của sơ đồ đấu theo hình sao đủ: vốn đầu tư lớn vì phải sử dụng 3 rơle và 3

máy biến dòng.

3.2.1.2 Sơ đồ nối các máy biến dòng và rơle theo hình sao khuyết.

Hình: 3 – 1b.

Trong sơ đồ này biến dòng được lắp trên 2 trong tổng số 3 pha. Cũng tương tự như sơ đồ

đấu sao hoàn toàn, dòng chạy qua rơle chính là dòng bên thứ cấp máy biến dòng, do đó Ksđ =1.

Dòng điện chạy trong dây trở về Iv đối với chiều tương đương bằng.

SV: Trần Đình Vinh 31 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Iv = - (Ia +Ic) = Ib

Ksđ =1. (khi không có thành phần thứ tự không).

Khi ngắn mạch giữa pha A và pha C có lắp đặt trên các biến dòng nên dòng chạy trong

dây trung tính bằng không. Khi ngắn mạch giữa pha B,A hoặc pha B,C tương ứng sẽ có dòng

chạy trong dây trung tính:

Iv = Ia = Ic.

Khi có ngắn mạch một pha ở pha không đặt máy biến dòng (pha B trên hình 3-1b), sơ đồ

hình sao khuyết sẽ không làm việc. Trường hợp ngắn mạch một pha ở pha có lắp biến dòng,

dòng ngắn mạch một pha sẽ chạy qua cuộn thứ cấp biến dòng và qua rơle. Vì thế chúng chỉ

dùng để bảo vệ chống ngắn mạch nhiều pha, trong mạng có trung tính cách ly ở mỏ (6-35kV).

Ưu điểm của sơ đồ: Sơ đồ này sẽ bớt được một máy biến dòng và một rơle nên kinh tế

hơn.

Nhược điểm của sơ đồ: là độ nhậy giảm đi 2 lần so với sơ đồ hình sao hoàn toàn, nếu xảy

ra ngắn mạch giữa hai pha A,B sau máy biến áp Y/∆ -11, do dòng qua rơle giảm đi hai lần.

3.2.1.3 Sơ đồ nối một rơle vào hiệu số dòng điện hai pha.

Ic Ia

Hình 3- 1C.

Sơ đồ này còn gọi là sơ đồ hình số 8. Dòng điện chạy qua rơle đấu trong mạch trở về là

tổng dòng của hai pha A và C hoặc dòng pha B đấu ngược lại:

Ir = Ia - Ic

Nếu trong tình trạng đối xứng:

Ir =

( ) 3 =sdk

Như vậy hệ số sơ đồ:

SV: Trần Đình Vinh 32 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Khi ngắn mạch pha A và pha C thì dòng qua rơle IR = 2Ia độ nhậy tăng gấp hai lần. Khi

ngắn mạch giữa pha A,B hoặc pha B,C thì dòng qua rơle là: IR = Ia hoặc IR = Ic.

Giống như sơ đồ sao khuyết, sơ đồ sẽ không làm việc khi ngắn mạch một pha xẩy ra ở

pha không đặt máy biến dòng.

Ưu điểm : kinh tế, rẻ tiền, vì chỉ dùng một rơle dòng điện.

Nhược điểm : Độ nhậy giảm 3 lần khi ngắn mạch hai pha, từ chối tác động khi ngắn

RI2

RI1

RI3

mạch hai pha sau MBA: Y/Ä – 11, vì dòng qua rơle Ir = Ia - Ic = 0. 3.2.1.4 Sơ đồ đấu 3 máy biến dòng theo Ä, 3 rơle đấu Y.

Hình 3- 1d.

. I

−

Với sơ đồ này dòng chạy qua mỗi rơle bằng hiệu véc tơ dòng hai pha:

I k

I C k

I k

; ; .

Với bất kỳ dạng ngắn mạch nào dòng ngắn mạch đều chạy qua rơle, do đó bảo vệ sẽ ghi

nhận tất cả các dạng ngắn mạch. Các sơ đồ nối dây kiểu này được sử dụng cho các dạng bảo vệ

so lệch và bảo vệ khoảng cách, ở chế độ đối xứng hệ số sơ đồ ksđ = 3 . 3.4 Các nguồn điện thao tác.

Nguồn dòng điện thao tác dùng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị bảo vệ, điều

khiển, điều chỉnh và báo hiệu tại các trạm biến áp, trung tâm điều độ, nhà máy điện, vì vậy

nguồn thao tác phải thoả mãn điều kiện kinh tế và kỹ thuật bao gồm:

+ Phải độc lập với chế độ làm việc lưới điện xoay chiều.

SV: Trần Đình Vinh 33 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp + Có dung lượng đủ lớn để đảm bảo cho các thiết bị bảo vệ, điều khiển tự động làm việc

chắc chắn.

+ Mức điện áp của nguồn trong giới hạn cho phép.

+Yêu cầu phải an toàn, tin cậy và sử dụng thuận tiện.

+ Giá cả hợp lý.

3.3.1 Nguồn điện thao tác một chiều.

Thông thường dùng nguồn ắc quy, dùng tụ điện nạp sẵn, các bộ nắn dòng xoay chiều lấy

từ hệ thống tự dùng, lấy từ máy biến dòng hoặc máy biến áp.

Ưu điểm của các nguồn thao tác một chiều là sự độc lập và tình trạng làm việc của hệ

thống được bảo vệ. Tuy nhiên chúng có một số khuyết điểm sau:

+Cần phải chăm sóc bộ ắc qui ;

+Mạng thao tác phức tạp ;

+Liên quan giữa các mạch thao tác của tất cả các phần tử ;

+Khó tìm điểm chạm đất.

3.3.2 Nguồn điện thao tác xoay chiều.

Nguồn xoay chiều dùng trực tiếp ở các trạm nhỏ để thao tác các máy cắt.

Xu hướng dùng điện thao tác xoay chiều được đặc biệt chú ý trong những năm gần đây.

Người ta thường dùng những sơ đồ sau:

+Sơ đồ khử nối tắt cuộn cắt của máy cắt điện.

+Sơ đồ dùng biến dòng bão hoà từ trung gian.

+Tổ cung cấp liên hợp.

+Dùng những tụ điện đã được tích điện trước.

3.5 Các hình thức bảo vệ máy biến áp.

Để tránh hậu quả do sự cố và chế độ làm việc không bình thường gây ra ta dùng các hình

thức bảo vệ sau: Bảo vệ rơle khí, bảo vệ so lệch dọc, bảo vệ quá tải và ngắn mạch máy biến áp,

bảo vệ chống chạm đất bên trong máy biến áp.

3.4.2 Bảo vệ quá tải máy biến áp.

Quá tải là chế độ làm việc không bình thường của máy biến áp và động cơ. Quá tải máy

biến áp về tổng thể thường không ảnh hưởng đáng kể đến sự làm việc của hệ thống, bởi vì nó

không làm giảm áp. Dòng quá tải thường tăng không nhiều so với định mức nên có thể cho

SV: Trần Đình Vinh 34 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp phép tồn tại trong thời gian ngắn. Quá tải máy biến áp thường là đối xứng. Do đó để bảo vệ

quá tải thường chỉ cần sử dụng một rơle dòng cực đại đấu vào dòng một pha là đủ.

k k

Dòng chỉnh định của bảo vệ quá tải được xác định như sau:

kat = 1,05 – hệ số an toàn.

Trong đó: ktv = 0,8ữ0,9 – hệ số trở về của rơle.

dm U

- dòng điện định mức của máy biến áp ;

k . cd k

Dòng tác động của rơle được xác định:

Trong đó: KI - hê số biến dòng. ksđ - hệ số sơ đồ ở chế độ đối xứng (ksđ = 1 khi máy biến dòng đấu theo sơ đồ hình sao,

ksđ = 3 khi máy biến dòng đấu theo sơ đồ hình tam giác). 3.4.3 Bảo vệ khỏi ngắn mạch ngoài.

Khi ngắn mạch xẩy ra bên phía cung cấp dòng sẽ lớn hơn nhiều so với khi ngắn mạch

xẩy ra bên phía sau máy biến áp, do đó dòng khởi động của rơle được tính toán chỉnh định như

-Tính toán chỉnh định phía sơ cấp máy biến áp:

kk k . . at sd kk . tv

+Dòng tác động của bảo vệ cực đại:

Trong đó: kat = 1,2ữ1,4 – hệ số an toàn. knv = 1,5ữ6 – hệ số nhảy vọt.

ktv – hệ số trở về, thường lấy ktv = 0,85 ;

ksđ – hệ số sơ đồ ; kI – hệ số biến dòng ;

min

p . I

+Độ nhậy của bảo vệ:

SV: Trần Đình Vinh 35 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

min

Trong đó: – dòng ngắn mạch cực tiểu chạy qua rơle.

- Tính toán chỉnh định bảo vệ phía thứ cấp được thực hiện theo điều kiện làm việc cực

kk k . . sd at kk . tv

đại của máy biến áp.

Trong đó: kat = 1,2ữ1,4– hệ số an toàn. ktk =1,5ữ6 – hệ số tự khởi động (tuỳ theo từng trường hợp cụ thể, thường lấy

ktk =2,5ữ3 ).

ktv =0,85 – hệ số trở về.

ksd – hệ số sơ đồ.

kI – hệ số biến dòng ;

min

p . I

+Độ nhậy của bảo vệ xác định như sau:

Trong đó: Ipmin – dòng ngắn mạch hai pha nhỏ nhất qua rơle.

-Yêu cầu độ nhậy :

+Đối với bảo vệ chính : kn ≥≥≥≥ 1,5

+Đối với bảo vệ dự trữ : kn ≥≥≥≥ 1,2

SV: Trần Đình Vinh 36 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

3 5 k V

M C 1

T Ýn h iÖ u

( + )

R T G

R T h

R T G

( - )

( + )

( - )

R G

R T 1

R I 1

R I 2

R I 3

( - )

y / ∆ - 1 1

M C 2

6 k V

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Hình 3-2 Bảo vệ quá tải và ngắn mạch.

3.5.Bảo vệ bằng rơle khí.

Trong thực tế mọi sự cố trong máy biến áp dầu là do ngắn mạch bên trong thùng dầu làm

nhiệt độ trong thùng dầu tăng cao và làm dầu bốc hơi.

Cấu tạo của rơle khí: rơle khí dùng để bảo vệ cho các máy biến áp có công suất trung

bình và lớn với kiểu máy có thùng giãn nở dầu. Rơle khí được lắp đặt trên đoạn ống liên thông

dầu từ thùng chính máy biến áp đến thùng giãn nở dầu của máy theo một chiều nhất định.

Nguyên lý làm việc của rơle khí: khi xẩy ra sự cố ngắn mạch giữa các pha hoặc giữa các

vòng dây trong máy biến áp, dòng điện trong các bối dây của máy biến áp tăng, áp lực của hơi

dầu làm cho rơle nghiêng đi so với vị trí ban đầu. Tuỳ theo mức độ sự cố mà rơle báo tín hiệu

báo động hay tín hiệu cắt nhanh máy biến áp loại trừ sự cố.

Ưu điểm :

SV: Trần Đình Vinh 37 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp - có cấu tạo đơn giản, độ nhạy cao đối với hầu hết các sự cố xẩy ra bên trong máy biến áp.

- Thời gian tác động đủ nhanh khi tốc độ của dòng dầu đủ lớn.

Nhược điểm:

- Tác động kém nhạy đối với các sự cố nhẹ của máy biến áp. do vậy, nên bên cạnh bảo vệ

rơle khí bao giờ cũng đặt thêm bảo vệ dòng điện cực đại, bảo vệ so lệch…

- Có thể tác động nhầm lẫn do ảnh hưởng của chấn động cơ học.

- Cần phải tạm thời loại bảo vệ khỏi tác động cắt khi mới rót dầu vào máy, khi đóng máy

(+)

biến áp sau lúc sửa chữa xong.

Rth

Tín hiêu Tín hiêu

(-)

Hình 3-3 : Nguyên lý làm việc của rơle khí.

3.6.Bảo vệ so lệch dọc.

35kV

3.6.1.Bảo vệ so lệch dọc không có cuộn hãm:

IS1

MC1 SV: Trần Đình Vinh 38 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Ir1

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Hình 3-4.

3.6.1.1 Nguyên lý làm việc.

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc máy biến áp được giới thiệu trên hình 3-4.

Hệ thống làm việc theo nguyên tắc so sánh trực tiếp về pha và giá trị dòng điện ở đầu vào

và đầu ra (khi được cung cấp từ một phía) hoặc hai đầu (khi cung cấp từ hai phía).

Các máy biến dòng được đặt ở hai đầu phần tử được bảo vệ và có tỉ số như nhau. Các

cuộn thứ cấp của máy biến dòng ở pha cùng tên được nối với nhau bằng dây dẫn phụ và nối

với rơle.

Khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì dòng trong rơle được xác định như sau:

−

I N k

Quy ước chiều của dòng điện như hình trên ta có:

Nếu dòng IR vào rơle lớn hơn dòng khởi động Ikđ của rơle thì rơle tác động cắt phần tử bị

hư hỏng. Trong trường hợp làm việc bình thường hoặc khi xảy ra ngắn ngoài. Nếu máy biến áp

−

và máy biến dòng là lý tưởng thì dòng qua rơle trong trường hợp này là:

- bảo vệ không tác động.

3.6.1.2 Dòng không cân bằng.

SV: Trần Đình Vinh 39 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp Trong thực tế do sự không đồng nhất hoàn toàn của máy biến dòng nên khi ngắn mạch

ngoài vùng bảo vệ hay khi vận hành bình thường vẫn xuất hiện dòng điện trong rơle của hệ

thống bảo vệ so lệch dọc đó là dòng không cân bằng trong bảo vệ so lệch.

Vậy khi tính toán chỉnh định bảo vệ cần chú ý tránh các dòng không cân bằng sau:

+ Cần tránh khỏi dòng không cân bằng do sai số của máy biến dòng.

+ Cần tránh xung dòng từ hoá phát sinh khi đóng máy biến áp không tải vào nguồn.

+ Cần tránh khỏi dòng không cân bằng xuất hiện trong các nhánh của bảo vệ do không có

kcb.

khả năng chọn chính xác các vòng dây của cuộn dây so sánh trong các nhánh của bảo vệ I’”

kcb.

+ Cần tránh khỏi dòng không cân bằng do hiệu chỉnh máy biến áp dưới tải I”

kcb

' kcb

" kcb

"' kcb

Khi đó dòng không cân bằng trong bảo vệ so lệch máy biến áp được tính theo công thức:

- Dòng không cân bằng do sai số biến dòng gây ra.

k .

.kε=

' kcb

kck

max

ồ: giá trị sai số tương đối của biến dòng, ồ=1.

kdn - hệ số đồng nhất của máy biến dòng (kdn = 1 nếu máy biến dòng có hệ số biến dòng

không giống nhau ; kdn = 0,5 nếu máy biến dòng cùng chủng loại ) ;

kkck - hệ số tính đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ ngắn mạch (kkck = 2 nếu

dùng rơle dòng cắt nhanh phần tử, kkck = 1 nếu dùng biến áp bão hoà từ nhanh ) ;

IN max - dòng ngắn mạch 3 pha lớn nhất khi ngắn mạch xẩy ra ngoài vùng bảo vệ.

* IU .

∆=

- Dòng không cân bằng gây ra do sự điều chỉnh điện áp của máy biến áp.

" kcb

mn .

max

ÄU*: là sai số tương đối gây nên bởi việc điều chỉnh điện áp của máy biến áp.

- Dòng gây nên bởi không thể chọn chính xác số vòng dây của các cuộn so sánh so với số

f.I∆="' kcbI

n.mmax

vòng dây tính toán.

- Từ các đặc điểm trên điều kiện chọn dòng sơ cấp để bảo vệ tác động chắc chắn là tránh

khỏi dòng không cân bằng:

ba .

+ Tránh khỏi dòng từ hoá nhảy vọt khi đóng máy biến áp không tải:

SV: Trần Đình Vinh 40 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp Trong đó :knv = 3 ữ 5 nếu dùng rơle dòng cắt nhanh ;

kat = 1ữ1,3 nếu dùng rơle bão hoà từ nhanh;

kcb

+Tránh khỏi dòng không cân bằng lớn nhất xuất hiện trong các nhánh của bảo vệ :

Trong đó: kat = 1,5 ữ 2 nếu dùng rơle dòng cắt nhanh;

min

( ) 2 N . I

kat = 1,3 nếu dùng rơle bão hoà từ nhanh. Độ nhậy của bảo vệ so lệch dọc được xác định:

Trong đó : IN.min – giá trị dòng ngắn mạch bé nhất xảy ra ngoài vùng bảo vệ phía hạ áp

quy về phía cao áp.

3.6.1.3 Phương pháp nâng cao độ nhậy của bảo vệ so lệch dọc.

Để nâng cao độ nhậy của bảo vệ cần phải loại trừ dòng không cân bằng trong mạch đấu

biến dòng (mạch rơle) khi sự cố không xảy ra trong vùng bảo vệ. Có các biện pháp như sau:

- Cho bảo vệ làm việc với thời gian duy trì từ 0,3s đến 0,5s để tránh khỏi giá trị quá độ

lớn của dòng không cân bằng.

- Mắc điện trở phụ nối tiếp với cuộn dây rơle. Khi tăng điện trở trong mạch so lệch sẽ

làm giảm dòng không cân bằng cũng như dòng ngắn mạch thứ cấp.

- Nối rơle vào các đầu ra của máy biến dòng bão hoà từ trung gian.

- Dùng rơle có cuộn hãm.

3.6.1.4 Tính toán dòng không cân bằng và chỉnh định bảo vệ :

-Tính số vòng dây của máy biến dòng bão hoà từ nhanh (hình 3-5):

SV: Trần Đình Vinh 41 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

35kV

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

I1T

I2T

MC1

Y Ä

6kV

MC2

Hình: 3-5

- Tính dòng thứ cấp trong các nhánh của bảo vệ so lệch.

+ Chọn phía nào có dòng lớn hơn nên xem là phía cơ bản.

1 =

k . cd k

+ Đối với phía cơ bản, dòng tác động của rơle được xác định theo công thức sau:

Trong đó : ksd - hệ số sơ đồ đấu dây cuộn thứ cấp của máy biến dòng phía cơ bản (ksd =

1nếu biến dòng đấu theo hình sao, ksd = 3 nếu biến dòng đấu theo hình tam giác.

kI - tỷ số máy biến dòng ở phía cơ bản.

+Số vòng dây của cuộn sơ cấp máy biến dòng bão hoà từ nhanh của rơle phần tử bên phía

W = tt 1

F td I

cơ bản được xác định theo công thức:

Trong đó : Ftd – lực từ động tác động của rơle.

SV: Trần Đình Vinh 42 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Chọn W1 thực tế nhỏ hơn và gần nhất.

+Số vòng dây bên phía không cơ bản được xác định theo điều kiện cân bằng sức từ động

T 1

W tt

IW . 1 I

+Tính toán thành phần không cân bằng do sự chênh lệch giữa W2tt và W2 thực tế của

−

'" kcb

I . N

max

W tt 2 W tt

cuộn dây bên phía không cơ bản:

trong đó : IN..max –Dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất.

min

( ) 2 N . I

Hệ số độ nhậy của bảo vệ được xác định khi ngắn mạch hai pha phía hạ thế:

3.6.2. Bảo vệ so lệch dọc có hãm. 3.6.2.1 Nguyên tắc hãm dòng .

Để tăng độ nhậy của bảo vệ so lệch thường sử dụng nguyên lý hãm dòng thông qua. Từ

sơ đồ nguyên lý của bảo vệ có hãm (hình 3-8) khi có ngắn mạch ngoài (thông qua) dòng này sẽ

chạy qua cuộn hãm (WH) của bảo vệ so lệch. Trong lúc đó qua các cuộn so sánh (cuộn làm

việc) của rơle Wlv chảy dòng không cân bằng. Sức từ động của cuộn làm việc có hướng làm

rơle tác động, còn cuộn hãm ngăn cản sự tác động của rơle khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo

k at I

WI . . kcb lv αtg

max

vệ. Cuộn hãm của rơle có số vòng dây WH được xác định theo công thức:

Trong đó: I N.max – Thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch ngoài 3 pha quy về phía đấu

cuộn hãm.

I kcb - dòng không cân bằng tính ở phía sơ cấp của biến dòng.

W lv - số vòng tính toán của cuộn làm việc của rơle ở phía có đấu cuộn hãm.

K at = 1,5 – hệ số an toàn kể đến sai số của rơle;

I2n.max

tg α : Hệ số góc nghiêng của đường tiếp tuyến với đường đặc tính tác động của rơle.

IKCB

WL.V

SV: Trần Đình Vinh 43 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Hình:3-6.

Đặc tính hãm của rơle được xây dựng với quan hệ giữa dòng làm việc (I lv ) và dòng hãm

(I h ) qua rơle để đảm bảo tính hãm là lớn nhất (đường 1) và bé nhất (đường 2).

Vùng nằm dưới đường 2 là vùng rơle không tác động, vùng nằm trên đường 1 là vùng

tác động chắc chắn.

FLV 600

2 400

ỏ

200

A 200 Fh 600 400

Hình 3-7: Đặc tính hãm của rơle

Ä3T-11.

3.6.2.2 Chọn vị trí đấu cuộn hãm.

khi dùng bảo vệ so lệch để bảo vệ cho máy biến áp 2 cuộn dây được cung cấp từ một

phía thì cuộn hãm không được đấu vào phía nguồn cung cấp như trên hình 3-8 mà phải đấu

ngược lại

Với máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây được cung cấp từ một phía thì cuộn hãm nên đấu vào

tổng các dòng nhánh của các phía được cung cấp (không phải phía nguồn).

3.6.2. Bảo vệ so lệch dọc có hãm Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ cực đại các khởi hành

được trình bày trên hình 3- 8.

SV: Trần Đình Vinh 44 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

6kV

(+)

RI1

RI2

2PY

(+)

(-)

(+)

§o ®Õm

2PY

BI0

(-)

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

Hình 3- 8: Sơ đồ bảo vệ cực đại các khởi hành.

Bảo vệ cực đại các khởi hành được trang bị ở đầu đường dây để bảo vệ cắt đường dây

khi có sự cố ngắn mạch.

kk . at k

Dòng chỉnh định rơle được xác định theo công thức:

SV: Trần Đình Vinh 45 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp Trong đó: k at = 1,2ữ1,4 - hệ số an toàn. k tk = 2,5 – hệ số tự khởi động của các phụ tải đấu vào khởi hành;

k tv = 0,85 - hệ số trở về của rơle. I tt : dòng tính toán của khởi hành.

Đối với các khởi hành có động cơ cao áp để tránh khỏi dòng khởi động của động cơ cao

−1

tti

max

∑

  .2,1 

  

áp có thể tính dòng chỉnh định của bảo vệ như sau :

dmBA

2,1

dmdc

∑

∑ 3 U 3

Để tránh khỏi dòng từ hoá nhảy vọt đối với các khởi hành có đấu máy biến áp:

tdr

K sd K

-Dòng tác động của rơle:

Trong đó: ksd - hệ số sơ đồ.

kI - hệ số biến dòng;

min

p I

tdr

-Kiểm tra độ nhậy của bảo vệ:

3.8.Bảo vệ chạm đất một pha.

Chạm đất một pha nếu không phát hiện kịp thời sẽ gây ra chạm đất kép qua đất dòng

chạm đất sẽ rất lớn gây nguy hiểm cho người và thiết bị, gây quá áp nội bộ và phá huỷ cách

điện ở những chỗ xung yếu, điện áp quá độ tăng 3- 4 lần.

Vì vậy bảo vệ khỏi chạm đất một pha được trang bị cho mỗi khởi hành. Bảo vệ tác động

cắt theo 2 cấp:

+Cấp 1: Bảo vệ cắt đường dây cung cấp cho khu vực có chạm đất.

+Cấp 2: Bảo vệ cắt dự phòng để cắt phía 6 kV khu vực có khống chế thời gian.

3.8.1.Bảo vệ chạm đất một pha tác động theo điện áp thứ tự không. Sơ

đồ cấu trúc của thiết bị bảo vệ chạm đất một pha tác động theo áp thứ tự không (3U0 ) có nhiều

SV: Trần Đình Vinh 46 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp dạng khác nhau. Dạng phổ biến nhất là sử dụng bộ lọc điện áp thứ tự không nhờ cuộn thứ cấp

tam giác hở của máy biến áp đo lường HTMẩ– 6/0,1.

Sơ đồ đơn giản của thiết bị bảo vệ tác động theo áp thứ tự không được trình bày trên

3U0

hình 3 – 8a.

Hình 3 – 8 a. Hình 3 – 8 b.

-Nguyên tắc làm việc của mạch như sau:

Khi xảy ra hiện tượng chạm đất một pha trên một khởi hành nào đó thì tại cửa ra của

cuộn tam giác hở máy biến áp đo lường HTMẩ - 6/0,1 sẽ xuất hiện áp thứ tự không (3U0) thay đổi trong khoảng 15 ữ 100 V, phụ thuộc vào điện trở nơi tiếp xúc với đất (chạm đất hoàn toàn

qua vật bằng kim loại hoặc chạm đất không hoàn toàn). Điện áp thứ tự không (3U0) được cấp

cho rơle RU , do vậy rơle áp RU sẽ tác động cắt khỏi lưới điện cung cấp.

-Nhược điểm cơ bản nhất của bảo vệ tác động theo điện áp thứ tự không là không có

khả năng tác động cắt chọn lọc.

3.8.2.Bảo vệ chạm đất một pha theo biên độ dòng chạm đất một pha 3I0.

Bảo vệ chạm đất một pha tác động theo biên độ dòng chạm đất thứ tự không 3I0 có cấu

trúc đơn giản. Tuy nhiên để đảm bảo được độ tin cậy cao của bảo vệ cần phải kết hợp với rơle

thời gian để duy trì loại trừ tác động giả, tránh dòng nhảy vọt của dòng dung riêng khi chạm

đất chập chờn.

3.8.3.Bảo vệ chạm đất một pha theo dòng và áp thứ tự không có định hướng (Hình 3-8b)

SV: Trần Đình Vinh 47 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp Hiện tượng chạm đất một pha trong hệ thống cung cấp điện mạng trung tính cách ly gây

ra tính chất mất đối xứng của điện áp và dòng điện trong mạng cáp 6kV. Khi làm việc ở chế độ

bình thường dòng qua các pha có cùng hướng. Khi xảy ra sự cố chạm đất một pha, hướng của

dòng điện thứ tự không tại khởi hành có sự cố chạm đất ngược lại với khởi hành không sự cố.

3.8.4 Chỉnh định bảo vệ:

cdi

kk at

I 03

Dòng chỉnh định rơle bảo vệ của đường dây thứ i được xác định theo công thức :

Trong đó: kat =1,1- hệ số an toàn. knv – hệ số kể đến khả năng nhảy vọt của dòng điện dung riêng.

BI I

cdi

-Độ nhậy của bảo vệ được xác định theo công thức :

k n =1,5 - đối với bảo vệ đường dây trên không ; k n =1,25 - đối với bảo vệ đường dây cáp ;

SV: Trần Đình Vinh 48 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ KHAI THÁC THAN MỎ ĐÈO NAI

Đất đá

¬ ¬

Bãi thải đất đá

Tiêu dùng trong nước Xúc Nổ mìn Cảng Vũng Đục

Than Sàng tuyển tại mỏ

¬ Xúc ¬

Khoan ¬ Vận chuyển bằng Ôtô ¬ Vận chuyển bằng Băng tải ® Vận chuyển bằng đường sắt

Xuất khẩu Nhà máy

Máng rót Tiêu dùng trong nước Than nguyên khai Bãi chứa đầu băng TT Cửa Ông

Tiêu dùng trong nước

Xuất khẩu Thu hồi than cục

SV: Trần Đình Vinh 49 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

SV: Trần Đình Vinh 50 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ rơle trạm biến áp

GIÁM ĐỐC

sơ đồ bộ máy quản lý mỏ than Đèo Nai

Phó Giám đốc Phó Giám đốc Phó Giám đốc Phó Giám đốc

Kinh tế- Đời sống Sản xuất Cơ điện- Vận tải Kỹ thuật

SV: Trần Đình Vinh 51 GVHD: PGS.TS. Nguyễn Anh Nghĩa

35 kv-ac 95x3 - 2580m

s¬ ®å nguyªn lý cung cÊp ®iÖn 35/6,3 KV- cty than ®ÌO nai

p- plhf 35-200

a c 70-900

' '

b19

2 1 a 0 5 = >

nz-35

a 0 5 2 = n c i

6 -

O B P

250 4

315 1

200/5

icn=400a

ac 70-1700

KH 13

3 1 h n µ h

pxsc.«t«

∋.6

b ¨ng sµng b 07

b04

ac 70

toΛ 10021

ë h k ñ t

i>=196/15'' bk ∃- m 10-y2-630

' '

c2-13

c1-13

6 - 2 s f

200/5

icn=400a

b23

KH 12

b21

b10

2 1 h n µ h

ac 70-1500

2 1 a 8 5 = >

0 1 a 4 4 = >

2 1 a 0 5 = >

2 1 a 0 0 1 = >

5 1 a 0 8 = >

0 1 a 0 9 = >

a 0 4 2 = n c i

a 0 0 2 = n c i

6 - O B P

toΛ10y t2.1

ë h k ñ t

560 7

i> =200/10'' bk∃- m10-y2-630

560 15

100 1

25 2

40 7

85 1

100 2

200/5

icn=632a

6 - 2 s f

ac 50-720

c.100

vi ba

∋.14

§Çu §uêng 235

c.452

KH 10

∋.10

t rôc 27

∋.11

∋.19

0 1 h n µ h

®Çu ®uêng 360

BI-35 75/5

b 018

t .bara

b06

toΛ 10yt2.1

ë h k ñ t

i>=232/10'' bk ∃- m10-y 2-630

' '

6 - 2 s f

200/5

b22

0 1 a 0 6 = >

0 1 a 0 7 = >

6 - O B P

htm 630VA 6/0.1KV

g n ß h p ù d ñ t

100 1

100 2

320 1

i>=100/10'' bk ∃- m10-y 2-630

200/5

∋.13

3x25+1 x16

bé thö pxc®

khoa n, xóc

∋.22

50m

BAD 3200 kVA

pxc® b01

3 ï b ñ t

35/6,3 kv

bk∃- m10-y 2-630

' '

IFZ L-10th 300/5

gw2-35dth 35kv-600a

dw 1-35dth 35kv-600a 150/5

480 k var

icn=720a

0 1 a 5 9 = >

i>=480/15''

2 o µ v u Ç ® ñ t

m95

560 13

c.61

ph 600-6

htm 1200KV A 6/0.1KV

200/5

icn=480a

b026

ac 70-1200

8 h n µ h

KH 8

' '

htm 630VA 6/0.1KV

i>=160/10''

0 1

to 0y3

5 9 m

ë h k ñ t

b11

b12

b25

hf 515-10m 600-350/11

3 1 a 0 8 = >

9 a 0 4 = >

2 4 = >

0 1 a 0 5 1 = >

a 5 6 2 = n c i

a 0 4 2 = n c i

0 1 a 0 0 1 = >

a 0 5 2 = n c i

6 - 2 s f

200/5

icn=400a

6 - O B P

560 16

40 6

250 1

3x25+1x16

2 ï b ñ t

50m

i>=200/15''

V k 6

hf 515-10m 600-350/11

c.274

∋.21

b¬m moong

∋.18

∋.15

kho 93

200/5

icn=400a

480 k var

c¬ khÝ cÇu ®−êng b013

b 08

b 02

ac 70-1300

6 h n µ h

ac 35

KH 6

' '

v k 5 3

' '

0 1

i>=200/15''

ë h k ñ t

hf 515-10m 600-350/11

b20

b17

b15

b14

9 a 2 7 = >

9 a 0 9 = >

0 1 a 5 9 = >

9 a 5 0 1 = >

0 4 = >

9 a 0 5 = >

a 0 0 2 = n c i

9 a 0 0 1 = >

a 0 5 2 = n c i

a 0 8 2 = n c i

6 - 2 s f

m95

icn=708a

6 - O B P

320 3

630 4

40 4

560 10

htm 630VA 6/0.1KV

i>=480/15''

1 o µ v u Ç ® ñ t

IFZL-10t h 300/5

150/5

∋.12

b ¬m hµo 2K

∋.17

®Çu §Uêng 178

∋.20

∋.16

∋.8

c.151

c.271

gw2-35dth 35kv-600a

dw 1-35dth 35kv -600a

200/5

icn=344a

3x25+1x16

50m

t1 BAD 3200 kva

1 ï b ñ t

35/6,3 kv

i>=160/15'' h f 515-10m 60 0-350/11

200/5

icn=340a

480 k var

3 h n µ h

ac 50-2500

KH 3

' '

toΛ 10yt2.1

ë h k ñ t

i>=200/15'' hf 515-10m 600-350/11

tb1

tb2

0 1 a 0 5 1 = >

a 0 5 4 = n c i

htm 630VA 6/0.1KV

CC 2A

6 - 2 s f

6 - O B P

630 2

180 1

560 14

40 8

25 1

630 1

B K T 30A

g n ï d ù t ñ t

40K VA -6/0,4KV

khu vùc 188

kho 125

®Çu §uêng 170

b ¨ng t¶i 1

b¨ng t¶i 2

b ¨ng t¶i 3

®o LUêng, b¶o vÖ phÝa 35KV

zhom-35

5 3 g n ê u l o ® ñ t

sj 202

gHI CHó: - T : Tr¹m cè ®Þnh - TB : Tñ trän bé cè ®Þnh - Tñ B : Tñ cã m ¸y c¾t lo¹i Ýt dÇu - Tñ B0: Tñ trung gian - Tñ cã sè nhá h¬n 40 :Tñ cã m¸y c¾t lo¹i nhiÒu dÇu - Tñ cã sè lín h¬n 40 : Tñ trän bé di ®éng

Tæng c«ng ty Than viÖt nam - C«ng Ty than ®Ìo nai

P.§ ¾c L©m

Sè l−îng

Tû lÖ

G . §èc

§.Xu©nVuîng

s ¬ ®å n guy ªn lý

T .Ngäc Ch©u

T.Phßng K.tra

Sè tê: 01

Tê sè:

cung cÊp ®iÖn 35/6,3 KV