Đồ án tốt nghiệp rơ le bảo vệ

Chơng 1
Giới thiệu chung về công ty than mạo khê
1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm địa chất và khí hậu của công ty
1.1.1. Vị trí địa lý
Công ty than Mạo Khê có trụ sở nằm trên địa bàn thị trấn Mạo Khê, huyện Đông
Triều, tỉnh Quảng Ninh thuộc Tập đoàn than và khoáng sản Việt Nam, có toạ độ nh sau:
106
0
33 45 ữ 106
0
30 27 kinh độ Đông;
21

0
02 33 ữ 21
0
06 15 vĩ độ Bắc.
Công ty than Mạo Khê có địa hình chạy dài theo hớng Đông -Tây. Từ Văn Lôi đến
Tràng Bạch và đợc chia làm hai cánh Bắc và Nam, phía Nam địa hình thấp, phía Bắc cao do
đồi núi tạo thành nhiều rãnh và khe suối. Chiều dài khu mỏ 8 km rộng 5km, phía đông giáp
xã Hồng Thái, phía tây giáp xã Kim Sen, phía Nam giáp thị trấn Mạo Khê, phía Bắc giáp xã
tràng Lơng huyện Đông Triều.
1.1.2. Địa chất thuỷ văn
Trong khu mỏ có hai suối lớn là suối Văn Lôi và suối Bình Minh, có hai hồ chứa nớc
lớn là hồ Tràng Bạch và hồ Yên Thọ, có sông Tràng Lơng. Do đặc thù của mỏ là khu vực ít

thực vật nên thoát nớc rất nhanh ít ngấm xuống lòng đất. Nguồn nớc chủ yếu là dự trữ trong
các tầng đá và than khu vực đã khai thác và phụ thuộc vào phân tầng khai thác.
1.1.3. Điều kiện khí hậu
Nhiệt độ trung bình hàng năm khu mỏ từ 23
0
ữ27
0
C, cao nhất từ 33
0
Cữ37
0
C, thấp

nhất là 12
0
C.
Mùa ma kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.
Lợng ma trung bình hàng năm là 1765mm, số ngày ma trung bình hàng năm là 110 ngày, lớn
nhất là 124 ngày, ít nhất là 79 ngày.
Khu mỏ gần biển nên chịu ảnh hởng đáng kể, nhất là mùa ma gió bão có thể đến cấp
11
ữ
12, hớng gió thay đổi theo mùa, mùa đông và mùa xuân có gió mùa đông bắc, mùa thu
và mùa hè có gió đông và gió đông nam, độ ẩm trung bình là 68%, lớn nhất là 98%, nhỏ nhất
là 25%.

SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
1

Công ty than Mạo khê nằm trên địa bàn có rất nhiều tuyến giao thông quan trọng đi
qua nh quốc lộ 18A, tuyến đờng sắt quốc gia, tuyến đờng thuỷ Hạ Long- Hà Nội. Cách Uông
Bí, Phả Lại tơng ứng 19 km và 40 km, phía Tây cách Hà Nội 105 km , phía đông cách thành
phố Hạ Long 60 km. Đây là những điều kiện hết sức thuận lợi cho việc vận chuyển, tiêu thụ
than cũng nh nhập các trang thiết bị, vật t phục vụ sản xuất của công ty.
1.2. Tình hình khai thác, vận tải, thông gió và thoát nớc
1.2.1. Tình hình khai thác
Từ năm 1889 thực dân Pháp tiến hành khai thác những vỉa than có giá trị trong cả hai
cánh, cánh phía Tây và cánh phía Bắc. Sau khi giải phóng năm 1954 mỏ than Mạo Khê đã

khôi phục và đi vào khai thác.
Năm 1992 mỏ Mạo Khê mở hệ thống giếng nghiêng đa vào khai thác từ mức (+30)
xuống mức (-25) đối với các vỉa ở cánh Bắc ở tuyến IV với 09 lò chợ khai thác. Để có diện
khai thác sản xuất lâu dài liên tục hiện nay ở mỏ than Mạo Khê đã mở rộng khu khai thác về
phía Đông và Tây mức (-80), khai thác cả cánh Bắc và cánh Nam.
Công ty than Mạo Khê hiện nay đang áp dụng các hệ thống khai thác nh:
- Hệ thống khai thác tầng lò chợ liền gơng.
- Hệ thống khai thác buồng lu than.
- Hệ thống khai thác cột dài theo phơng khấu giật.
- Hệ thống khai thác kiểu buồng thợng.
1.2.2. Công tác vận tải
Than khai thác sau đó xúc thủ công vào máng trợt đổ xuống máng cào lên tàu điện ắc

quy đổ vào bun ke qua vận chuyển băng tải đến nhà sàng để sơ tuyển. Công tác vận tải đợc
thể hiện nh hình 1.1.
Hình 1.1. Sơ đồ công tác vận tải.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
2
Than lò
chợ
Máy xúc
điện
Tàu điện ắc
quy
Tàu điện

ắc quy
bun ke

Băng tải

Nhà sàng


1.2.3. Công tác thông gió
Thông gió chính của công ty than Mạo Khê chủ yếu là dùng phơng pháp thông gió
hút, có hai quạt thông gió chính dùng để thông gió cho toàn mỏ là:
-Trạm quạt mức + 124 gồm: 02 quạt BOK-1,5.

-Trạm quạt mức +73 gồm: 02 quạt BOK-1,5.
1.2.4. Công tác thoát nớc
Nớc trong mỏ đợc thoát ra bằng hai cách:
+Thoát nớc tự nhiên:
- Nớc ở mức (+30) trở lên đợc thoát ra ngoài bằng mơng, rãnh dọc theo các đờng lò
theo mức khai thác, sau đó chảy ra ngoài bằng hệ thống mơng nhân tạo chảy ra suối. Công
tác thoát nớc tự nhiên đợc thể hiện nh hình 1.2.

Hình 1.2. Sơ đồ thoát nớc tự nhiên phân tầng (+30).
+ Thoát nớc nhân tạo:
Công ty than Mạo Khê có 3 trạm bơm (3 hệ thống bơm) đặt ở 3 vị trí khác nhau tại
sân ga đáy giếng ở các phân tầng mức âm để thoát nớc mạch, nớc ngầm từ các diện khai thác

phân tầng khác nhau. Từ mức (-25) lên mức (+30) đặt một trạm bơm gồm hệ thống 4 bơm ly
tâm mã hiệu LT-280/70, để thoát nớc cho mức (-25) lên mức (+30). Công tác thoát nớc nhân
tạo trong mỏ đợc thể hiện trên hình 1.3.
Hình 1.3. Sơ đồ thoát nớc nhân tạo phân tầng (-25).
- Nớc từ mức (-80) bơm lên mặt bằng mức (+17) qua hệ thống bơm đặt ở hầm bơm
cạnh sân ga đáy giếng mức(-80) bao gồm 3 bơm cao áp loại , điện áp định mức U
đm
= 6kV.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
3
Nớc từ các đờng
lò tầng

Theo mơng rãnh
ra bên hông
Chảy ra ngoài
lò
Theo mơng ra
suối
Nớc ở các đờng lò mức
-25
Chảy ra hầm chứa
sân ga -25
Qua hệ thống
bơm -25

Đờng ống
Chảy ra sông
Kinh Thầy

Ngoài ra còn có hệ thống 3 bơm dự phòng hạ áp mã hiệu LT-280/70. Sơ đồ thoát nớc nh hình
1.4.
Hình 1.4. Sơ đồ thoát nớc nhân tạo phân tầng (-80).
1.3. Tổ chức quản lý của công ty than Mạo Khê
Công ty than Mạo Khê áp dụng hình thức quản lý trực tuyến, chức năng tuyến dới
chịu sự chỉ đạo trực tiếp từ tuyến trên. Đứng đầu Mỏ Mạo Khê là giám đốc chịu trách nhiệm
quản lý chung và chịu trách nhiệm trớc tổng giám đốc công ty than việt Nam. Dới giám đốc
là các đồng chí phó giám đốc và các đồng chí trởng các phòng ban, là những ngời trực tiếp

giúp giám đốc phụ trách từng mảng trong công tác quản lý, điều hành mọi hoạt động trong
đơn vị. Cơ cấu tổ chức quản lý hành chính đợc thể hiện trên hình 1.5.
Tổ chức quản lý trong phân xởng cơ điện:
Việc tổ chức quản lý cơ điện của mỏ là đồng chí phó giám đốc cơ điện, các trởng
phòng ban và phân xởng.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
4
Nwớc ở các đwờng lò
mức -80
Chạy ra qua đw
ờng lò cái
Chạy về hầm chứa nw

ớc trung tâm
Qua hệ thống bơm
nwớc trung tâm
Nwớc đwợc bơm lên mặt
bằng mức +17
Chảy ra các suối
thoát nwớc


Cơ cấu tổ chức trong phân xởng cơ điện đợc thể hiện nh trên hình 1.6.
Hình 1.6. Sơ đồ cơ cấu tổ chức cơ điện.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49

Giám Đốc
Tổ vận hành
PGĐ Cơ điện
QĐ PX Cơ điện
TP KT Cơ điện
Tổ sửa chữa
5
giám đốc công Ty
ty
pgđ kỹ thuật
pgđ sản xuất
pgđ đời sống

pgđ cơ điện
pgđ đ t & xd
gđ tt ytế mk
tt ytế mk
p.kt cơ điện
p. kt khai thác
p. t địa- đ chất
p.đ t & xd
p. công trình
p. an toàn
p. tc lđ
p. kế hoạch

p. kt tc
p. kiểm toán
p. bvệ-qs-tt
p. vật t
p. kcs
p. cđ -sx
p. hc qtrị
ban thi đua
PX Khai thác 1
PX Khai thác 12
PX Khai thác
3,4,5,6,7,8,9,10

PX đào lò đá số 1
PX đào lò đá 2,4
PXđào lò đá số 5
PX Vận tải 1
PX Vận tải 2
PX sàng
PX Bến
PX Xây dựng
PX Ô tô
PX Cơ khí
PX Điện
PX Cung cấp

nwớc
Đội TG CC
PX Chế biến than


Hình 1.5. Sơ đồ tổ chức quản lý hành chính công ty than Mạo Khê.
Chơng 2
Tình Hình Cung Cấp Điện Của công ty than Mạo Khê
2.1. Nguồn cung cấp điện của mỏ
Nguồn điện 35 kV cấp điện cho trạm biến áp 35/6 kV của mỏ Mạo Khê đợc lấy từ nhà
máy nhiệt điện Uông Bí, thông qua hai tuyến dây 374 và 376 độc lập với nhau, đều dùng dây
nhôm lõi thép AC-95 với chiều dài 19km. Hai tuyến dây này có nhiệm vụ đảm bảo cung cấp

điện liên tục cho mỏ vận hành độc lập, khi bình thờng cũng nh sửa chữa hay khi có sự cố.
Trờng hợp cả hai tuyến dây đều bị sự cố thì máy phát dự phòng đợc tự động đa vào
làm việc cung cấp điện cho các phụ tai loại 1 của mỏ. Ngoài ra khi có sự cố ở nhà máy nhiệt
điện Uông Bí thì cấp ngợc lại từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại về nhà máy nhiệt điện Uông Bí
tạo thành mạch vòng khép kín.
Hai tuyến dây 374 và 376 đợc vận hành song song cấp cho hệ thống thanh cái 35kV
qua máy cắt đờng dây trên không là 374 MK và 376 MK. Hệ thống thanh cái 35kV bao gồm
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
6

hai phân đoạn: Phân đoạn I-35kV và phân đoạn II-35kV, giữa hai phân đoạn có liên hệ với
nhau qua máy cắt phân đoạn, phía sau thanh cái đợc nối với máy biến áp chính của trạm. (sơ

đồ hình 2-1):
2.2. Trạm biến áp chính 35/6kV của mỏ
2.2.1. Máy biến áp
Để cung cấp điện áp 6kV cho các khu vực sản xuất và dân dụng của mỏ cũng nh cơ
quan ngoài mỏ, công ty than Mạo Khê đã xây dựng một trạm biến áp trung gian 35/6kV tại
khu mặt bằng phía Nam của mỏ. Trong trạm đặt hai máy biến áp 35/6kV giống nhau do
Trung Quốc sản xuất đợc đa vào vận hành từ cuối năm 1979, có mã hiệu SF 8000/35-TH.
Thông số kỹ thuật của máy biến áp đợc ghi trong bảng 2.1
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật máy biến áp chính của trạm.
Mã hiệu U
đm
, kV

Sơ cấp Thứ cấp
SF1.8000/35-TH 35

2
ì
2,5% 6,3 7,5 3 69,2 24
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
7

SV: Bïi Xu©n §iÖp Líp: §iÖn khÝ ho¸ K49
8

Phía sơ cấp máy biến áp có đầu phân áp là (

2x2,5%), việc điều chỉnh đầu phân áp đ-
ợc tiến hành bởi cầu dao mã hiệu DWJ thông qua bộ truyền động bằng tay, loại biến áp này
có hệ thống làm mát cỡng bức bằng quạt.
Hai máy biến áp số 1 và số 2 đợc nối với phân đoạn I-35kV và phân đoạn II-35kV của
hệ thống thanh cái 35kV, hai máy biến áp số 1 và số 2 cấp điện cho các phụ tải thông qua
phân đoạn I-6kV và phân đoạn II-6kV. Phân đoạn I và phân đoạn II của hệ thống thanh cái
6kV liên hệ với nhau qua tủ máy cắt phân đoạn số 16.
Máy biến áp số 1 đợc nối với tuyến dây 374 là máy biến áp làm việc thờng xuyên, còn
máy biến áp số 2 đợc nối với tuyến dây 376 là máy dự phòng nguội.
Toàn bộ hệ thống máy biến áp, thanh cái 35kV đều đợc đặt ngoài trời, phía Đông nhà

trạm.
2.2.2. Các thiết bị đặt trong nhà trạm
Nhà trạm rộng khoảng 350m
2
, trong trạm đợc bố trí các phòng sau:
- Buồng máy điện dung.
- Văn phòng.
- Kho dụng cụ.
- Phòng điều khiển chính.
- Buồng máy biến thế hạ.
- Phòng phân phối điện 6kV: gồm 31 tủ dùng để phân phối cho các khởi hành và
dùng để dự phòng. Mã hiệu của các tủ khởi hành là GFC-3 trong đó phân đoạn I có 15 tủ,

phân đoạn II có 16 tủ. Chức năng của các tủ cao áp 6kV đợc ghi trong bảng 2.2.
2.2.3. Hệ thống đo lờng và nguồn điện một chiều
Cung cấp điện cho các thiết bị điều khiển và bảo vệ, ở trạm đặt hai tủ chỉnh lu silic
mã hiệu GKA 100/220 để biến đổi điện áp xoay chiều 380 V thành điện áp 1 chiều là 220 V.
Để chỉnh lu điện áp xoay chiều thành 1 chiều trạm dùng các đi ốt bán dẫn đấu thành mạch
nắn kiểu cầu.
Để cung cấp cho các thiết bị đo lờng và các thiết bị bảo vệ, trong trạm đã sử dụng các
thiết bị sau:
- Máy biến dòng: dùng để đo dòng điện của các khởi hành có đặc tính kỹ thuật cho
trong bảng 2.3.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
9

Bảng 2.2: Tủ phân phối điện 6 kV
Số hiệu tủ Chức năng của tủ cao áp Mã hiệu tủ
1,7,13,14,19,25,26,27,29
Là các tủ dự phòng
GFC-3
2,3,4,5,6,10,11,14,17,18,20,21,24,28 Là các tủ khởi hành 6kV GFC-3
8,22
Là hai tủ tự dùng, bên trong đắt máy
biến áp tự dùng mã hiệu SJ-50
GFC-3
12,31 Là tủ đầu vào phân đoạn 6kV GFC-3

15,30
Là hai tủ đo lờng, trong tủ đặt máy
biến áp đo lờng mã hiệu JDJJ-6 và
chống sét van mã hiệu FZ-6
GFC-3
9, 23
Là hai tủ bù cos có mã hiệu GR-1,
mỗi tủ có 6 tụ điện mã hiệu: YL3-
6,3-35-TH
GFC-3
16 Là tủ phân đoạn phân đoạn 6kV GFC-3
Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của máy biến dòng

Mã hiệu I
1đm
, A I
2đm
, A Phụ tải thứ cấp, (

) Cấp chính xác
LFX-10/5 50
ữ
600 5 0,4
ữ
0,6 0,5

ữ
3
- Máy biến áp đo lờng: trong trạm sử dụng máy biến áp đo lờng JDJJ-35, JDJJ-6 để
cung cấp điện cho các hệ thống đo lờng.
- Các đồng hồ đo công suất tác dụng, công suất phản kháng, Ampe kế, Vôn kế lần lợt
có kí hiệu: 1T
1
-VT, 1VT
1
-VT, 1D
1
-W, -300, đều đợc đặt trên bảng điều khiển mã hiệu PK-

1/180 và BS- 1- 380/220.
2.2.4. Thông số kĩ thuật của các thiết bị trong trạm
- Thiết bị phía 35 kV:
Thông số kỹ thuật của các thiết bị điện phía cao áp 35 kV đợc cho trong bảng 2.4.
Bảng 2.4. Thông số kỹ thuật của máy cắt.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
10

Mã hiệu U
đm
, kV I
đm

, A I
cđ
, kA S
cđ
, kVA Thời gian tác động
T
c
, s T
đ
, s
SW2-
35C/1000

35 1000 16,5 10000 0,04 0,06
Các thông số kĩ thuật của thiết bị cao áp khác cho trong bảng 2.5.
Bảng 2.5. Thông số kỹ thuật của Thiết bị cao áp 35/6kV.
STT Tên thiết bị Mã hiệu Các thông số kỹ thuật
1 Máy cắt SW
2
-35C/1000
U
đm
, kV
I
đm

, A
I
cđ
, kA
S
cđ
, kVA
t
đ
, s
t
c

, s
35
1000
16,5
10000
0,06
0,04
2 Cầu dao cách ly
GW4-35C/600
CS8-6D
U
đm

,kV
I
đm
,A
35
600
3 Chống sét van FZ-35
U
đm
,kV
U
1v

,kV
U
tx
,kV
35
40,5
125
4
Máy biến áp đo l-
ờng
JDJJ-35
U

1đm
,kV
U
2đm
,kV
35
0,1
5 Máy biến dòng LFX-10/5
I
1đm
, A
I

2đm
, A
Cấp chính xác
50
ữ
600
5
0,5
ữ
3
-Thiết bị phía 6Kv:
Thông số kỹ thuật của các thiết bị trong trạm 35/6 kV phía 6 kV đợc ghi nh trong

bảng 2.6.
Bảng 2.6. Thông số kỹ thuật của thiết bị phía 6 kV.
STT Tên thiết bị Mã hiệu Các thông số kỹ thuật
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
11

1 Tủ phân phối GFC-3
U
đm
, kV
I
đm

A
3-10
1000
2 Tủ chỉnh lu GKA-100/200
U
đm
, kV
I
đm
, A
220
400

3 Tụ điện YL-6,3-TH
U
đm
,kV
C,
à
F
Q
bù
, kVAr
6
0.42

360
4 MBA đo lờng JDJJ-6
U
1đm
, kV
U
2đm
, kV
6
0,1
5 MBA tự dùng SJ50-6/0,4
S

đm
, kVA
U
1đm
,V
U
2đm
,V
U
n
%
50

6300
400
4,3
6 Chống sét van FZ6, PBO-6
U
đm
, kV
U
lv
, kV
U
xk

, kV
6
7,5
20
2.2.5. Nguyên lý vận hành của trạm biến áp chính 35/6kV
Hiện tại hai máy biến áp 35/6kV của trạm làm việc theo kiểu dự phòng nguội, máy
biến áp số 1 SF1-8000/35-TH thờng xuyên đợc đa vào vận hành, máy biến áp số 2 SF2-
8000/35-TH dự phòng cho máy biến áp số 1.
Khi làm việc bình thờng thì chỉ có máy biến áp số 1 nối với tuyên dây 374 làm việc,
thao tác đóng điện cho máy biến áp số 1 vào làm việc nh sau:
- Thao tác đóng điện: Trớc khi đóng điện các cầu dao, máy cắt 35kV và máy cắt các
đầu vào 6kV, cùng toàn bộ các máy cắt của các khởi hành đều ở vị trí mở hoàn toàn.

+ Trình tự thao tác phía 35kV: đóng cầu dao cách ly CD-35 trên tuyến 374, sau đó
dùng kết cấu cơ khí đóng cắt máy cắt SW2-35/1000 số 1 đa điện từ đờng dây 374 lên phân
đoạn I. Từ đó đóng cầu dao CD 35 và cầu CD-374-4 để đa điện từ thanh cái vào máy biến áp
đo lờng JDJJ-35/0,1kV và van phóng sét FZ-35. Xoay công tắc trên bàn điều khiển để kiểm
tra trị số điện áp và số pha, nếu đồng hồ báo đủ pha và điện áp đủ tiêu chuẩn 35kV5% thì
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
12

tiếp tục thao tác đóng điện. Đóng máy cắt SW2-35/1000 số 2 đa điện vào máy biến áp số 1.
Khi máy biến áp làm việc bình thờng ổn định thì tiếp tục thao tác đóng điện phía 6kV.
+ Trình tự thao tác phía 6kV: đóng máy cắt ở vị trí đầu vào (tủ 12, tủ 16) để đa điện
lên thanh cái 6kV, sau đó đóng cầu dao cách ly (tủ 15) đa điện từ thanh cái 6kV vào máy

biến áp đo lờng JDJJ-6 và van phóng sét PBO-6. Kiểm tra nếu điện áp đủ tiêu chuẩn
6kV5% thì đóng máy cắt đa từng khởi hành vào làm việc.
- Thao tác cắt điện: để cắt điện tiến hành theo trình tự ngợc lại so với khi đóng điện,
đầu tiên cắt điện các khởi hành, sau đó cắt máy cắt 6kV cho máy biến áp làm việc không tải
rồi cắt máy cắt phía 35kV, cắt cầu dao cách ly.
Khi bảo dỡng, sửa chữa hoặc máy biến áp số 1 bị sự cố thì máy biến áp số 2 và tuyến
đờng dây 376 đợc đa vào vận hành. Việc đóng máy biến áp số 2 vào vận hành theo trình tự
đóng điện nh trình tự đóng điện máy biến áp số 1.
Trờng hợp máy biến áp số 1 nối với tuyến đờng dây 374 đang làm việc bình thờng,
nếu tuyến dây 374 xảy ra sự cố thì máy cắt 374MK sẽ cắt điện, đồng thời máy cắt điện liên
động 300 sẽ tự động đóng nguồn dự phòng từ tuyến dây 376 qua giàn thanh cái phân đoạn I I
cấp điện cho máy biến áp số 1 làm việc để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải.

Nh vậy các phụ tải điện cao áp 6kV của mỏ luôn đợc duy trì cung cấp điện liên tục
đảm bảo cho sản xuất.
2.3. Hệ thống bảo vệ
Để bảo vệ cho máy biến áp chính 35/6 kV của mỏ tránh khỏi những sự cố, công ty
than Mạo Khê đã trang bị những hình thức bao vệ sau:
2.3.1. Bảo vệ quá áp thiên nhiên
Quá áp thiên nhiên là hiện tợng quá điện áp phát sinh khi sét đánh trực tiếp vào các
thiết bị đặt ngoài trời, hoặc khi sét đánh gần các công trình điện.
Đặc điểm của quá áp thiên nhiên là tính chất ngắn hạn, phóng điện chỉ kéo dài vài
chục micrô giây và điện áp tăng cao có tính xung. Do đó nó ảnh hởng rất lớn đến tình hình
cung cấp điện, cách điện của các thiết bị điện.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49

13

Để bảo vệ quá điện áp thiên nhiên cho trạm 35/6 kV của Công ty than Mạo Khê dùng
các phơng pháp sau :
- Để bảo vệ khỏi sét đánh trực tiếp vào trạm công ty than Mạo Khê dùng 3 cột thu
sét, mỗi cột cao khoảng 40 m đợc bố trí thành hình tam giác đều.
- Đối với đờng dây vào trạm đợc bảo vệ bằng dây chống sét toàn tuyến, trên các đầu
cột điện đấu nối tiếp đất điện trở có trị số quy định là 10

nhằm ngăn ngừa sét đánh trực
tiếp vào đờng dây.
- Để bảo vệ sét đánh gián tiếp dùng van chống sét 35kV loại FZ-35, phía 6kV loại

PBO-6 có cấu tạo là một chuỗi khe hở phóng điện ghép nối tiếp các tấm điện trở phi tuyến
Các thông số kỹ thuật của van phóng sét đợc ghi trong bảng 2.7.
Bảng 2.7. Thông số kỹ thuật của van chống sét.
Kiểu U
đm
, kV R(điển trở cách điện), M

Van phóng, kV
FZ-35 35 1000 90
PBO-6 6 1000 19
Hình 2.2. Sơ đồ bảo vệ quá điện áp thiên nhiên trạm 35/6kV.
2.3.2. Bảo vệ rơle trong trạm

Các hình thức bảo vệ rơle trong trạm đợc ghi trong bảng 2.8.
Bảng 2.8. Các hình thức bảo vệ trong trạm
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
14

SST
Hình thức
bảo vệ
Rơle
So lệch Mã hiệu
Số l-
ợng

1 So lệch dọc So lệch BCH - 2TM 3 CJ
Cắt MBA và
báo còi
2 Rơle khí Khí TJ3 - 80 1 WSJ
Nhẹ báo còi
cắt MBA
3 Quạt nhiệt
Nhiệt kế
tín hiệu
WT2 - 228 1 WX
Báo tín hiệu
đèn và bảng

điều khiển
4 Cực đại
Dòng
điện
DL - 11/20
TH
2
1LJ
3LJ
Cắt MBA và
báo còi
5 Quá tải

Dòng
điện
DL - 11/6
TH
2
2LJ
4LJ
Đóng điện cho
quạt gió và
báo tín hiệu
6
Bảo vệ chạm

đất 1 pha
Nhờ cuộn tam giác hở của MBA đo lờng
JDJJ và rơle điện áp cực đại
Báo tín hiệu
đèn và còi
- Các thông số kỹ thuật của rơle bảo vệ so lệch dọc đợc cho trong bảng 2.9.
Bảng 2.9. Thông số kỹ thuật của rơle bảo vệ so lệch dọc.
Rơle Máy biến dòng
Mã hiệu U
tđ
, V I
tđ

, A T
tđ
, s W
lv
, Vòng W
cb
, Vòng
Lực từ
hoá
A/vòng
BCH-2TM 220 1,5 0,01 35 50 60
W

1
=2 vòng; W
2
=2 vòng.
Tỷ số biến phía hạ áp
5
600
=k
; tỷ số biến phía cao áp
5
200
=k

.
- Bảo vệ bằng rơle khí loại TJ3-80 có đối lu dầu từ 250-300(cm
3
/s).
- Các thông số kỹ thuật của rơle bảo vệ cực đại đợc cho trong bảng 2.10.
Bảng 2.10. Thông số kỹ thuật của rơle cực đại.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
15

Mã hiệu I
đm
, A I

cđ
, A T
đóng
, s T
ngắt
, s
DL-11/20
TH
125-30 12,5 0,05 0,02
- Các thông số kỹ thuật của rơle bảo vệ quá tải đợc cho trong bảng 2.11.
Bảng 2.11. Thông số kỹ thuật của thiết bị bảo vệ quá tải.
Mã hiệu I

đm
, A I
cđ
, A T
đóng
, s T
ngắt
, s
DL-11/6
TH
10-20 6 0,05 0,02
- Bảo vệ khởi hành 6kV.

Tất cả các tủ điện ra của trạm có cùng một phơng thức bảo vệ dòng cực đại có các
thông số kỹ thuật đợc cho trong bảng 2.12.
Bảng 2.12. Thông số kỹ thuật của rơle cực đại.
Mã hiệu I
đm
,A I
cđ
,A T
đóng
,s T
ngắt
,s

DL-11/TH 15-30 12,5 0,05 0,02
2.4. Mạng điện 6 kV của mỏ
Các phụ tải 6 kV đợc cấp điện hình tia, hệ thống mạng gồm 14 khởi hành và sử dụng
các dây dẫn điện loại AC và cáp C

có thông số kỹ thuật nh bảng 2.13.
Bảng 2.13. Thông số kỹ thuật của dây AC và Cáp C

.
Mã hiệu
Diện tích tính
toàn phần

nhôm, mm
2
Diện tích tính
toàn phần
thép, mm
2
X
0
,

/km I
cp

,A
AC-50 48,3 8,0 0,392 210
Cáp C

3x50
3x50 3x50 0,083 145
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
16

SV: Bïi Xu©n §iÖp Líp: §iÖn khÝ ho¸ K49
17

2.5. Đồ thị phụ tải điện
Đối với mỏ than Mạo Khê việc xác định phụ tải điện thích hợp nhất là sử dụng phơng
pháp xác định theo công xuất trung bình và hệ số hình dáng. Đồ thị phụ tải điện của mỏ đợc
xây dựng trên cơ sở lợng điện năng tiêu thụ trong 24h. Khảo sát lợng điện tiêu thụ của mỏ từ
ngày 5/1/2009 đến ngày 11/1/2009, giá trị năng lọng tác dụng và phản kháng đợc cho trong
bảng 2.14.
Bảng 2.14. Năng lợng tác dụng và phản kháng.
Ngày đo W
td
, kWh W
pk
, kVArh

5/1/2009 69840 34764
6/1/2009 78600 35760
7/1/2009 77892 34188
8/1/2009 77892 34344
9/1/2009 77208 34392
10/1/2009 55800 21048
11/1/2009 46788 22860
Từ bảng thống kê ta tính đợc các đại lợng trung bình sau:
- Năng lợng tác dụng trung bình trong 7 ngày khảo sát:

7,69145
7

484020
7
.
===

td
tbtd
W
W
kWh.
- Năng lợng phản kháng trung bình trong 7 ngày khảo sát:

2,31051
7
217359
7
.
===

pd
tbpd
W
W
kVArh.

Từ giá trị tính toán trên xác định đợc ngày điển hình là ngày 05/01/2009, ngày có giá
trị năng lợng tác dụng và năng lợng phản kháng gần bằng giá trị năng lợng trung bình trong
7 ngày khảo sát. Giá trị công xuất tác dụng và công xuất phản kháng ngày điển hình
(05/01/2009) đợc ghi trong bảng 2.15.
Từ giá trị công suất tác dụng và công suất phản kháng ngày 05/01/2009 có thể xây
dựng đợc biểu đồ phụ tải ngày điển hình nh hình 2.4.
Bảng 2.15. Công suất tác dụng và phản kháng của ngày điển hình.
Ngày 05/01/2009
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
18

Giờ P, kW Q, kVAr Cos

Giờ P, kW Q, kVAr Cos

1 2244 1500 0,8 13 3348 1668 0,89
2 2340 1524 0,8 14 3204 1452 0,9
3 2412 1548 0,81 15 3060 1332 0,91
4 2604 1536 0,86 16 2544 840 0,95
5 2880 1644 0,86 17 3360 1296 0,93
6 2976 1632 0,87 18 3552 1596 0,91
7 2772 1572 0,86 19 3276 1368 0,92
8 1800 852 0,9 20 3396 1536 0,91
9 2160 1296 0,85 21 3336 1548 0,9

10 2916 1260 0,91 22 2892 1428 0,89
11 3972 1848 0,9 23 3060 1404 0,9
12 3444 1608 0,9 24 2292 876 0,93
Xác định các thông số đặc trng của biểu đồ phụ tải.
- Công suất trung bình:
+ Công suất tác dụng trung bình (P
tb
):
P
tb
=
ks

t
T
dttP

0
).(
=

=
=
24
1

2910.
24
1
i
ii
tP
, kW.
+ Công suất phản kháng trung bình (Q
tb
):
Q
tb

=
ks
T
dttQ
t

0
).(
=
16,1423.
24
1

24
1
=

=i
ii
tQ
, kVAr.
trong đó:
P(t) - Công suất tác dụng trong khoảng thời gian t
i
giờ, kW;

Q(t) - Công suất phản kháng trong khoảng thời gian t
i
giờ, kVAr;
T
ks
- Thời gian khảo sát, T
ks
= 24h.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
19

- Công suất biểu kiến trung bình (S

tb
):
S
tb
=
57,3250
22
=+
tbtb
QP
, kVA.
- Công suất trung bình bình phơng:

+ Công suất tác dụng trung bình bình phơng (P
tbbp
)
P
tbbp
=
2955)().(
1
0
2
=

tdtP
T
t
ks
, kW.
+ Công suất phản kháng trung bình bình phơng (Q
tbbp
):
Q
tbbp
=
6,1446)().(

1
0
2
=

tdtQ
T
t
ks
, kVAr.
- Công suất cực đại (P
max

):
P
max
= 3972 kW.
- Hệ số điền kín (k
đk
):
k
đk
=
max
P

P
tb
=
73,0
3972
2910
=

- Hệ số cực đại (k
max
):
k

max
=
tb
P
P
max
=
36,1
2910
33972
=
- Hệ số hình dáng của biểu đồ phụ tải (k

hdp
) và (k
hdq
):
k
hdp
=
tb
tbbp
P
P
=

105,1
2910
2955
=
k
hdq
=
tb
tbbp
Q
Q
=

06,1
16,1423
6,1446
=
- Hệ số công suất trung bình ( Cos

tb
):
Cos

tb
=

tb
tb
S
P
=
895,0
57,3250
2910
=
- Hệ số mang tải của máy biến áp (k
mt
):

k
mt
=
dmba
tt
S
S
=
41,0
8000
69,3289
=

SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
20

trong đó:
S
tt
=
89,3289
22
=+
tbbptbbp
QP

kVA.
- Hệ số mang tải kinh tế của máy biến áp:

mtkt
=
nmthN
th
QkP
QkP
+
+
.

.
00
=
600.07,02,69
240.07,024
+
+
= 0,61
trong đó:
k
th
= 0,05 ữ 0,15 - định mức tổn hao công suất tác dụng khi truyền tải công

suất phản kháng (kW/kVAr); lấy k
th
=0,07;


P
0
- tổn thất công suất tác dụng khi máy biến áp không tải;


P
N

- tổn hao công suất ngắn mạch;


Q
0
- tổn thất công suất phản kháng không tải của máy biến áp;

Q
0
=
100
%

.
0
I
S
dmba
=
100
3
.8000
= 240 kVAr;

Q

nm
- công suất phản kháng ngắn mạch của máy biến áp khi tải định mức;

Q
nm
=
100
%
.
n
dmba
U

S
=
100
5,7
.8000
= 600 kVAr.
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
21

H×nh 2.4. BiÓu ®å phô t¶i ngµy ®iÓn h×nh
Q
P

0
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14

13
9
12
11
10
87
6
5
4
3
21
4000

3000
2000
1000
876
1440
1428
1548
1536
1296
1596
1368
840

1332
1452
1668
1608
1848
1260
1296
852
1572
1632
1644
1536

1548
1524
1500
2292
3060
2892
3336
3396
3276
3552
3360
2544

3060
3204
3348
3444
3972
2916
1800
2160
2772
2976
2880
2604

2412
2340
2244
t
P( kW); Q(kVAr)
SV: Bïi Xu©n §iÖp Líp: §iÖn khÝ ho¸ K49
22

Chơng 3
Lý thuyết chung về bảo vệ rơle
3.1. Khái niệm chung về bảo vệ rơle
Bảo vệ rơle là bảo vệ hệ thống điện và các thiết bị điện khỏi các h hỏng có thể xảy ra

ở các chế độ làm việc không bình thờng, nhờ các thiết bị bảo vệ có tiếp điểm hoặc không có
tiếp điểm. Nhiệm vụ chính của bảo vệ rơle là phát hiện chính xác vị trí h hỏng và tự động cắt
nhanh loại trừ phần tử h hỏng hoặc các thiết bị h hỏng ra khỏi hệ thống điện, đồng thời phát
hiện chế độ làm việc không bình thờng và báo tín hiệu hoặc cắt thiết bị sự cố với thời gian
duy trì nhất định.
3.2. Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle máy biến áp
Hệ thống bảo vệ rơle cần đảm bảo các yêu cầu tác động chọn lọc, tác động nhanh, tin
cậy, độ nhạy, ngoài ra cần thoả mãn về yêu cầu về kinh tế.
3.2.1. Tính chọn lọc
Là khả năng của bảo vệ phải lựa chọn đúng phần tử bị sự cố và loại chúng ra khỏi
mạng điện.
Theo chức năng nhiệm vụ, các bảo vệ đợc phân ra:

+ Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: là những bảo vệ chỉ làm việc khi có sự cố xảy ra
trong phạm vi nhất định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho các bảo vệ đặt ở các phần tử lân
cận.
+ Bảo vệ có độ chọn lọc tơng đối: ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính còn có thể thực hiện
chức năng dự phòng cho bảo vệ đặt ở phần tử lân cận.
Để có yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có độ chọn lọc tơng 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.
3.2.2. Tác động nhanh
Việc phát hiện và cắt nhanh phần tử h hỏng ra khỏi hệ thống sẽ ngăn ngừa đợc khả
năng phát triển sự cố. Hệ thống phải đảm bảo thời gian cắt sự cố là nhỏ nhất để có thể bảo vệ
các phần tử trong hệ thống khỏi bị h hỏng.

SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
23

Thời gian cắt h hỏng t bao gồm thời gian tác động của bảo vệ (BV) t
bv
và thời gian cắt
của náy cắt (MC) t
MC
:
t = t
bv
+t

MC
Đối với các hệ thống điện hiện đại, thời gian cắt NM lớn nhất cho phép theo yêu
cầu đảm bảo tính ổn định rất nhỏ. Muốn cắt nhanh NM cần giảm thời gian tác động của
BV và MC. Hiện nay phổ biến các MC có t
MC
= 0,06 ữ 0,15s. Bảo vệ có thời gian tác động
dới 0,1s đợc xếp vào loại tác động nhanh. Hiện nay loại bảo vệ tác động nhanh hiện đại
có t
bv
= 0,02 ữ 0,04s.
3.2.3. Độ tin cậy
Độ tin cậy thể hiện bằng mức độ cảm nhận sự cố và sẵn sàng tác động khi sự cố sảy ra

trong vùg đợc giao bảo vệ, không đợc tác động với các chế độ mà bảo vệ không có nhiêm vụ bảo
vệ.
Để bảo vệ có độ tin cậy cao cần dùng sơ đồ đơn giản, giảm số lợng rơle và tiếp xúc,
cấu tạo đơn giản, thết bị phải đảm bảo chất lợng, đồng thời kiểm tra thờng xuyên trong quá
trình vận hành.
3.2.4. Độ nhạy
Độ nhạy của bảo vệ đợc đánh giá thông qua hệ số nhạy (k
n
). Hệ số nhạy biểu thị cho
mức độ phản ứng của bảo vệ khi có sự cố sảy ra, đợc xác định bằng tỷ số giữa trị số của đại
lợng tác động tối thiểu (dòng ngắn mạch nhỏ nhất khi ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ) và đại
lợng đặt (dòng khởi động của rơle).

k
n
=
kd
mn
I
I
min
trong đó: I
n.m.min
- dòng ngắn mạch nhỏ nhất;
I

kd
- dòng khởi động của rơle.
Độ nhạy đợc coi là đạt yêu cầu nếu:
k
n


1,5 ữ 2 - đối với bảo vệ dòng cực đại;
k
n

2 - đối với bảo vệ so lệch dọc máy biến áp, máy phát, đờng dây truyền tải và
thanh cái;
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
24

k
n


1,5 - đối với bảo vệ so lệch dọc máy biến áp khi ngắn mạch xảy ra sau cuộn
cảm kháng đặt ở phía hạ áp máy biến áp ở trong vùng bảo vệ.
Hệ số k

n
càng lớn thì bảo vệ tác động càng chắc chắn, ngợc lại k
n
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, do điện áp mạng nhỏ hơn định mức, do điện trở quá độ ở
chỗ ngắn mạch; sai số do thang khắc độ thiếu chính xác; do sự thay đổi các thông số của bản
thân rơle (lực kéo của lò xo, tiếp điểm tiếp xúc kém ).
3.3. Các hình thức bảo vệ máy biến áp
Máy biến áp (MBA) là một trong những phần tử quan trọng nhất liên kết hệ thống
phát, truyền tải và phân phối điện. Trong quá trình làm việc MBA có thể bị hỏng hóc do
các sự cố bên trong MBA hoạc do các sự cố bên ngoài hệ thống gây nên (khi ngắn mạch,

quá tải, chập các vòng dây ), sẽ phá hỏng MBA và làm gián đoạn việc cung cấp điện
cho mỏ.
Để bảo vệ MBA tránh khỏi các sự cố và chế độ làm việc không bình thờng để đảm
bảo cung cấp điện liên tục cho mỏ. Công ty than Mạo Khê đã trang bị các hình thức bảo vệ
sau cho MBA:
+ Bảo vệ bằng rơle khí.
+ Bảo vệ quá tải và cực đại.
+ Bảo vệ so lệch dọc.
+ Bảo vệ chống chạm đất.
3.3.1. Bảo vệ máy biến áp bằng rơle khí
Những h hỏng bên trong thùng dầu của máy biến áp có cuộn dây ngâm trong dầu nh
chập các vòng dây của MBA, hỏng cách điện làm cho lõi thép của MBA nóng những lúc này

hệ thống bảo vệ rơ le không tác động bảo vệ MBA. Để bảo vệ MBA khỏi các sự cố nói trên
trạm biiến áp đã dùng rơ le khí có sơ đồ nguyên lý nh hình 3.1.
Nguyên lý làm việc của rơle khí:
ở chế độ bình thờng trong bình rơle đầy dầu, các phao nổi lơ lửng trong dầu, tiếp
điểm của rơle ở trạng thái hở. Khi bị sự cố nhẹ (nh quá tải), khí tập trung lên phía trên của
bình rơle đẩy phao số 1 xuống, rơle gửi tín hiệu cấp 1 cảnh báo (chuông). Khi sự cố nặng
SV: Bùi Xuân Điệp Lớp: Điện khí hoá K49
25