Đề tài Nghiên cứu bảo vệ trạm biến áp 35/6kV

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 Phần I: Tổng quan về công ty than Đèo Nai Chương 1 Cơ cấu tổ chức khai thác của công ty than Đèo Nai Điều kiện tự nhiên 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 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. 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. Đặc điểm địa chất. 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. 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. 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 : 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. Đứt gãy thuận AS1: Nằm ở phía Bắc khu vỉa chính, mặt trượt đứt gãy cắm Bắc- Tây bắc với góc dốc70+800. Công nghệ khai thác, tổ chức và quản lý xí nghiệp. Công nghệ khai thác. Quy trình khai thác của Công ty than Đèo Nai được trình bày như hình vẽ. 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. Phương pháp tổ chức quản lý của xí nghiệp 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. 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. - 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. Công tác cơ giới hoá. 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. Bốc xúc. Do công trường xúc đảm nhận, Mỏ sử dụng 15 máy xúc loại ЭKГ-5A, ЭKГ-4,6b,và 5 máy xúc thủy lực gầu ngược loại PC-450, PC-750. Vận chuyển. 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. 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 25á185m) +Hệ thống mương máng hào y; +Hệ thống mương máng phía đông. Chương II Tình hình cung cấp điện của công ty than đèo nai 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. Trạm biến áp trung gian 35/6kV Đèo Nai. Sơ đồ nguyên lý trạm 35/6kV. Sơ đồ cung cấp điện trạm biến áp 35/6kV được giới thiệu trên hình 2-1. 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. 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 Mã hiệu Tổ đấu dây Uđm, kV Sđm, kVA Pkt kW Pnm kW UN,% I0, % Sơ cấp Thứ cấp BAD 3200-35/6,3 Y/∆ 35 6,3 3200 5,4 29,5 7,5 4,5 BAD 3200-35/6,3 Y/∆ 35 6,3 3200 5,4 29,5 7,6 4,5 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. TT Tên gọi, ký tự Ký hiệu trên sơ đồ Thông số cơ bản Vị trí lắp đặt Sđm (kVA) Uđm (kV) Iđm (A) 1 Cầu dao cách ly PLHF- 35 P _ 35 200 Thanh cái 35 2 Chống sét van NZ NZ- 35 _ 35 _ Thanh cái 35 3 Cuộn kháng K _ 35 _ Thanh cái 35 4 Cầu dao cách ly GW- 35ĐTH P2 _ 35 600 Phân đoạn 2 5 Máy cắt dầu DW- 35DTH B3 _ 35 600 Phân đoạn 2 6 Máy biến áp 3 pha BAD 35/6 T2 3200 35 293,2 Phân đoạn 2 7 Cầu dao cách ly GW- 35ĐTH P1 _ 35 600 Phân đoạn 1 8 Máy cắt dầu DW- 35DTH B1 _ 35 600 Phân đoạn 1 9 Máy biến áp 3 pha BAD 35/6 T1 3200 35 293,2 Phân đoạn 2 10 Biến dòng lưới 35 BI- 35-75/5 _ 35 _ Thanh cái 35 11 Biến thế nôm HOM- 35 _ 35 Thanh cái 35 12 Máy biến thế tự dùng 35 ZHOM- 35 _ 35 Thanh cái 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. Bảng 2-3 tt Mã hiệu Thông số cơ bản 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. Số lượng tụ ở mỗi tủ là: 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. Các thiết bị điện phía 6kV được giới thiệu trong bảng 2-4. Bảng 2-4 STT Tên thiết bị Mã hiệu 1 Máy cắt tủ 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10. HF515- 10M 600- 350/11 2 Van phóng sét FS2- 6 3 Cầu dao cách ly PH 600- 6 4 Máy biến dòng đầu vào số 1 và số 2 IFZL- 10 TH 300/6 5 Máy cắt tủ 11,12,13,14,15. BK3- M10- Y2- 630 6 Biến dòng 6kV đầu ra các khởi hành TOΛ10YT2.1 200/5 7 Biến áp điều khiển tủ tự dùng HTMИ 630VA- 6/ 0,1kV 40kVA- 6/0,4 kV 8 Biến áp điều khiển tủ phân đoạn HTMИ 630kVA-6/ 0,1 Mạng điện 6KV. Sơ đồ nguyên lý các phụ tải phía 6 kV được giới thiệu trong hình 2-2. 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: Phần cố định: đường dây cố định từ trạm 35/6 tới các trạm phân phối trung tâm. Phần di động: là đường dây từ trạm phân phối trung tâm tới các phụ tải, thường xuyên thay đổi theo tiến độ khai thác. Các thiết bị phụ tải 6kV. Các thiết bị máy xúc. Thông số kỹ thuật của các động cơ truyền động chính cho máy xúc sử dụng điện áp 6kV. Được thống kê trong bảng 2-5. Bảng 2-5 Mã hiệu Uđm (KV) Iđm (A) n v/ phút cosφ η% Pđm (KW) Số lượng ЭKΓ-5A 6 28,7 1480 0,91 93 250 8 ЭKΓ- 4,6Б 6 28,7 1480 0,91 93 250 7 Các thông số của MBA phía 6kV. Thông số của MBA được thống kê trong bảng 2-6. Bảng 2-6. Số khởi hành Tên phụ tải Công suất Vị trí lắp đặt Số lượng Thông số của đường dây cung cấp Mã hiệu Chiều dài,m Khởi hành số 3 MBA 630KVA Tủ cao thế B5 và trạm trọn bộ BT1 2 AC50 2500 560 kVA Trạm trọn bộ BT2 1 180 kVA Tủ số 40 1 40 kVA Tủ số 49 1 25 kVA Tủ số 42 1 Khởi hành số 6 MBA 630 kVA Tủ số 17 1 AC50 1300 560 kVA Tủ số 24 1 320 kVA Tủ số 29 1 40 kVA Tủ số 43 1 Khởi hành 8 MBA 560 kVA Tủ số 9 1 AC50 1200 250 kVA Tủ số 28 1 40 kVA Tủ số 46 1 Khởi hành 10 MBA 560 kVA Tủ số 4 1 AC50 720 Khởi hành 12 MBA 320 kVA Tram T 1 AC50 1500 100 kVA Tủ số 47 1 Khởi hành 13 MBA 560 kVA Tủ số 8 và tủ số 16 2 AC50 1700 100 kVA Ba vi và tủ 51 2 315 kVA Tủ số 2 1 250 kVA Trạm T 1 85 kVA Tủ 44 1 40 kVA Tủ 48 1 25 kVA Tủ số 50 1 Tổng hợp phụ tải điện phía 6kV được thống kê trong bảng 2-8. Bảng 2-8 Khởi hành Tên phụ tải Công suất định mức SL kyc cosj tgj SPtt (kW) SQtt (kVAr) Pđm Sđm BA-KV188 180 1 0,6 0,65 1,16 70,2 81,4 KH-3 BA-Đđường170 40 1 0,6 0,65 1,16 15,6 18,1 BA-Kho 125 25 1 0,6 0,65 1,16 9,75 11,31 BA-BTải 1,2 630 2 0,6 0,65 1,16 491,4 570,02 BA-BTải 3 560 1 0,6 0,65 1,16 218,4 253,3 Tổng 1435 6 805,35 934,13 KH-6 BA- C271 630 1 0,6 0,65 1,16 245,7 285 BA-Bơm Hào2K 320 1 0,6 0,65 1,16 124,8 144,8 BA-ĐĐ 178 40 1 0,6 0,65 1,16 15,6 18,096 ЭKГ-5A 250 3 0,5 0,65 1,16 375 435 BA-C.151 560 1 0,6 0,65 1,16 218,4 253,34 ЭKГ- 4,6Б 250 2 0,5 0,65 1,16 250 290 Tổng 1550 9 1229,5 1426,2 KH-8 BA- kho 93 40 1 0,6 0,65 1,16 15,6 18 BA-CK cầuđường 250 1 0,6 0,65 1,16 97,5 133,1 BA-C.274 560 1 0,6 0,65 1,16 218,4 253,3 ЭKГ-4,6Б 250 2 0,5 0,65 1,16 250 290 ЭKГ- 5A 250 1 0,5 0,65 1,16 125 145 Tổng 850 6 706,4 819,4 KH-12 BA-PXCĐ 320 1 0,6 0,65 1,16 124,8 144,8 BA-Khoan,Xúc 100 1 0,6 0,65 1,16 39 45,24 ЭKГ -5A 250 420 2 0,5 0,65 1,16 250 290 Tổng 4 413,8 480 KH-13 BA-PXSC ÔTÔ 315 1 0,6 0,65 1,16 122,85 142,5 BA –Trục 27 85 1 0,6 0,65 1,16 33,15 38,45 BA Băng sàng 250 1 0,6 0,65 1,16 97,5 108,5 BA-Viba 100 1 0,6 0,65 1,16 39 45,24 BA-Đ Đường 360 25 1 0,6 0,65 1,16 9,75 11,31 BA-C100, C452 560 2 0,6 0,65 1,16 436,8 506,7 BA- Đ Đ 235 40 1 0,6 0,65 1,16 15,6 18 BA- Ba Ra 100 1 0,6 0,65 1,16 39 45,24 ЭKГ -5A 250 2 0,6 0,65 1,16 250 290 ЭKГ -4,6b 250 3 0,5 0,65 1,16 375 435 Tổng 1475 14 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.cosφ.ΣSđm Qtt = kyc.tgφ +Nhóm máy xúc Ptt = kyc. ΣPđm Qtt = Ptt.tgφ Từ bảng 2-13 ta xác định công suất tính toán của trạm biến áp chính: Ptt =4573,65 (kW) Qtt =5305,4 (kVAr) (kVA) kcđ =0,8á0,85 :Hệ số trùng cực đại Vậy hệ số mang tải của trạm biến áp: 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. Các hệ thống bảo vệ và đo lường. Bảo vệ so lệch dọc máy biến áp : ở hình thức bảo vệ này, dùng rơle so lệch dọc mã hiệu PHT – 565, làm việc theo nguyên 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 đầu ra, do đó có dòng điện đi vào rơle lớn hơn giá trị chỉnh định, hệ thống bảo vệ so lệch dọc sẽ tác động tức thời cắt vùng sự cố ra khỏi lưới điện. Bảo vệ quá tải và ngắn mạch. ở điều kiện bình thường, dòng điện qua rơle nhỏ hơn giá trị chỉnh định, bảo vệ không tác động. Khi sự cố ngắn mạch hoặc quá tải nặng trong vùng bảo vệ, dòng điện qua rơle lớn hơn giá trị chỉnh định, bảo vệ tác động cắt máy cắt, loại vùng sự cố ra khỏi lưới điện. Để bảo vệ phía 35KV sử dụng rơle dòng điện loại 1PT, 2PT ,rơle trung gian 1pΠ, 2PΠ và 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 6kV sử dụng rơle dòng điện PT, rơle trung gian PΠ,rơle tín hiệu PY, rơle 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. 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 điểm của rơle ở trạng thái hở. Khi có sự cố ngắn mạch hoặc mức dầu giảm rơle sẽ tác động gửi tín hiệu đi cắt MBA. Bảo vệ quá áp thiên nhiên. 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 Đèo Nai sử dụng 4 cột thu sét đặt tại 4 góc của trạm với kích thước như sau: chiều cao: 17m. Khoảng cách mỗi cọc: 24m. 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. Bảo vê chạm đất một pha. 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. 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 được đóng mạch thông qua rơle báo sự cố PY. - 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 HTMИ- 6/0,1. Hệ thống tiếp đất an toàn của trạm. Mỏ Đèo Nai đang sử dụng mạng tiếp đất hình vuông bao gồm 24 cọc với điện trở tiếp đất trung bình Rtđtb = 2,7Ω. Với kích thước cọc như sau: Chiều dài: 1,6m. Đường kính: Ф = 16 mm Khoảng cách các cọc 1,6m Chiều sâu chôn cọc: 0,5m . Biẻu đồ phụ tải trạm biến áp 35/6 của mỏ than Đèo Nai. Biểu đồ phụ tải ngày điển hình : 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 được bằng cách ghi lại chỉ số của đồng hồ đo các giá trị của các đại lượng P, Q mỗi giờ một 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 Wtd (kWh) Wpk (kVArh) 1 18/2/2005 47400 18000 2 19/2/2005 42100 17500 3 20/2/2005 43300 17000 4 21/2/2005 46300 17800 5 22/2/2005 46000 19900 6 23/2/2005 46800 19900 7 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: Năng lượng phản kháng trung bình một ngày đêm là: 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 được ghi trong bảng 2-9. Bảng 2-9 Thời gian (h) P (kW) Q (kVAr) Thời gian (h) P (kW) Q(kVAr) 1 1800 700 13 700 300 2 2900 1200 14 2500 1100 3 2500 1100 15 2200 900 4 2500 1100 16 700 300 5 2200 900 17 1400 400 6 2200 900 18 1800 800 7 1800 700 19 2500 1100 8 1100 200 20 1400 400 9 700 300 21 2500 1100 10 2200 900 22 2900 1200 11 2500 1100 23 2100 900 12 1100 200 24 1100 200 Căn cứ vào các số liệu trong bảng ta vẽ được biểu đồ phụ tải ngày điển hình. Từ biểu đồ phụ tải nhận thấy rằng : năng lượng điện tiêu thụ của mỏ trong một ngày đêm là không đều nhau. 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. 2.8.2. Các thông số đặc trưng của biểu đồ phụ tải: Từ biểu đồ phụ tải xác định được các thông số chính sau: - Phụ tải trung bình: Ta có: T=24 Nên: - Hệ số cực đại: - Hệ số sử dụng: - Hệ số điền kín: . - Hệ số công suất: cosφ = - Phụ tải trung bình bình phương: Ptbbp = KW Qtbbp = KVAR . - Hệ số hình dáng của P. . - Hệ số hình dáng của Q. - Công suất tính toán: + Công suất tác dụng: + Công suất phản kháng: . - phụ tải toàn phần: - Hệ số mang tải: . Hệ số mang tải kinh tế: Trong đó: P0= 5,4 (kW); Pn =29,5 (kW); - (kVAr); - (kVAr); - Vậy βkt = 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. Phần II Chuyên đề bảo vệ rơle Chương 3 Lý thuyết chung về bảo vệ rơle 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: 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. 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 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. 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 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. 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: 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. 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). Máy biến dòng điện. Sơ đồ nối các máy biến dòng và rơle theo hình sao hoàn toàn. IA IB IC Ia Ib Ic RI RI RI 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: ; ; 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. Sơ đồ nối các máy biến dòng và rơle theo hình sao khuyết. IA IC IB RI RI Ia Ic IV 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. 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. Sơ đồ nối một rơle vào hiệu số dòng điện hai pha. IA IB IC RI 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 = Như vậy hệ số sơ đồ: 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 lần khi ngắn mạch hai pha, từ chối tác động khi ngắn mạch hai pha sau MBA: Y/Δ – 11, vì dòng qua rơle Ir = Ia - Ic = 0. Sơ đồ đấu 3 máy biến dòng theo Δ, 3 rơle đấu Y. IA IB IC Ia Ib Ic RI1 RI2 RI3 Hình 3- 1d. Với sơ đồ này dòng chạy qua mỗi rơle bằng hiệu véc tơ dòng hai pha: ; ; . 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 = . 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. + 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. 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. 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. 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. 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 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. Dòng chỉnh định của bảo vệ quá tải được xác định như sau: Trong đó: kat = 1,05 – hệ số an toàn. ktv = 0,8ữ0,9 – hệ số trở về của rơle. - dòng điện định mức của máy biến áp ; 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 = khi máy biến dòng đấu theo sơ đồ hình tam giác). 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 sau: -Tính toán chỉnh định phía sơ cấp máy biến áp: +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 ; +Độ nhậy của bảo vệ: 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 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 ; +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 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 : - 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. Y Δ MC MC Tín hiêu Tín hiêu RK Rth RG (+) (-) (-) Hình 3-3 : Nguyên lý làm việc của rơle khí. 3.6.Bảo vệ so lệch dọc. 3.6.1.Bảo vệ so lệch dọc không có cuộn hãm: Y Δ MC1 MC2 RL IS1 IS2 Ir1 Ir2 6kV 35kV IR Hình 3-4. 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: 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. Dòng không cân bằng. 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 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. 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. . ε: giá trị sai số tương đối của biến dòng, ε=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. - Dòng không cân bằng gây ra do sự điều chỉnh điện áp của máy biến áp. . ΔU*: 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 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: + Tránh khỏi dòng từ hoá nhảy vọt khi đóng máy biến áp không tải: Trong đó :knv = 3 ữ 5 nếu dùng rơle dòng cắt nhanh ; kat = 1ữ1,3 nếu dùng rơle bão hoà từ nhanh; +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; 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. 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. 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): Y Δ MC1 MC2 I1T I2T I1 I2 6kV 35kV W1 W2 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. + 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 = 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 cơ bản được xác định theo công thức: Trong đó : Ftd – lực từ động tác động của rơle. 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 : +Tính toán thành phần không cân bằng do sự chênh lệch giữa W2tt và W2 thực tế của cuộn dây bên phía không cơ bản: trong đó : IN..max –Dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất. 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. 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 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 IKCB WL.V WH ~ tg: Hệ số góc nghiêng của đường tiếp tuyến với đường đặc tính tác động của rơle. 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 Fh A A 600 400 200 200 400 600 1 2 α Hình 3-7: Đặc tính hãm của rơle Д3T-11. 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). 3.7.Bảo vệ cực đại các khởi hành. Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ cực đại các khởi hành được trình bày trên hình 3- 8. 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. Dòng chỉnh định rơle được xác định theo công thức: 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 áp có thể tính dòng chỉnh định của bảo vệ như sau : Để tránh khỏi dòng từ hoá nhảy vọt đối với các khởi hành có đấu máy biến áp: -Dòng tác động của rơle: Trong đó: ksd - hệ số sơ đồ. kI - hệ số biến dòng; -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 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 HTMИ– 6/0,1. Sơ đồ đơn giản của thiết bị bảo vệ tác động theo áp thứ tự không được trình bày trên hình 3 – 8a. 3U0 + RU KM Hình 3 – 8 a. Hình 3 – 8 b. A B C -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 HTMИ - 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) 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: 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. -Độ nhậy của bảo vệ được xác định theo công thức : k n1,5 - đối với bảo vệ đường dây trên không ; k n 1,25 - đối với bảo vệ đường dây cáp ; Quy trình công nghệ khai thác than mỏ Đèo Nai Tiêu dùng trong nước Đất đá Sàng tuyển tại mỏ Bãi thải đất đá ơ Xúc ơ ơ ơ Nổ mìn Than vỉa kẹp Khoan Cảng Vũng Đục Xúc ơ Vận chuyển bằng Ôtô ơ ư đ Xuất khẩu ư Vận chuyển bằng Băng tải Nhà máy TT Cửa Ông Máng rót Than nguyên khai Bãi chứa đầu băng đ Vận chuyển bằng đường sắt Tiêu dùng trong nước Tiêu dùng trong nước Thu hồi than cục Xuất khẩu Giám đốc sơ đồ bộ máy quản lý mỏ than Đèo Nai Phó Giám đốc Kinh tế- Đời sống Phó Giám đốc Cơ điện- Vận tải Phó Giám đốc Sản xuất Phó Giám đốc Kỹ thuật