Đồ án thiết kế hệ thống điều khiển bảo vệ cho trạm biến áp trung gian gia lộc hải dương bằng plc của siemens

Bài viết trình bày thiết kế hệ thống điều khiển bảo vệ cho trạm biến áp trung gian Gia Lộc Hải Dương sử dụng PLC Siemens, đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành.

Trường đại học

Đại học Dân lập Hải Phòng

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

đồ án tốt nghiệp

2011

106
5
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

I. Thiết kế hệ thống điều khiển bảo vệ trạm biến áp Gia Lộc Hải Dương bằng PLC Siemens

Thiết kế hệ thống điều khiển là một yêu cầu quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn của trạm biến áp. Trạm biến áp Gia Lộc, Hải Dương, với vai trò trung gian trong hệ thống điện quốc gia, đòi hỏi một hệ thống điều khiển hiện đại và đáng tin cậy. Việc sử dụng PLC Siemens trong thiết kế này không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn tối ưu hóa quá trình tự động hóa. Hệ thống này được thiết kế để phát hiện và xử lý các sự cố như ngắn mạch, quá tải, và các vấn đề khác liên quan đến máy biến áp, đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành.

1.1. Bảo vệ trạm biến áp

Bảo vệ trạm biến áp là một phần không thể thiếu trong thiết kế hệ thống điều khiển. Các thiết bị trong trạm biến áp như máy biến áp lực, máy cắt điện, và các thiết bị bảo vệ khác được tích hợp để phát hiện và ngăn chặn các sự cố. Hệ thống này sử dụng PLC Siemens để giám sát và điều khiển các thiết bị, đảm bảo phản ứng nhanh chóng và chính xác khi có sự cố xảy ra. Điều này giúp giảm thiểu thiệt hại và đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

1.2. Ứng dụng công nghệ PLC

Công nghệ PLC đóng vai trò quan trọng trong việc tự động hóa hệ thống điều khiển. PLC Siemens S7-300 được sử dụng để xây dựng chương trình điều khiển trên nền tảng Simatic Step 7. Công nghệ này cho phép hệ thống hoạt động linh hoạt, dễ dàng cập nhật và mở rộng. Việc ứng dụng PLC không chỉ nâng cao hiệu quả vận hành mà còn giảm thiểu sự can thiệp của con người, đảm bảo độ tin cậy và an toàn cho hệ thống.

II. Phân tích trang bị điện phần điện nhất thứ trạm biến áp 110kV

Phần điện nhất thứ của trạm biến áp 110kV Gia Lộc bao gồm các thiết bị chính như máy biến áp lực, máy cắt điện, và các thiết bị bảo vệ. Các thiết bị này được thiết kế để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn của hệ thống điện. Sơ đồ nguyên lý lưới điện tỉnh Hải Dương được phân tích để hiểu rõ cách thức cấp điện và phân phối điện trong khu vực. Việc phân tích này giúp xác định các yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống điều khiển và bảo vệ.

2.1. Sơ đồ nguyên lý lưới điện

Sơ đồ nguyên lý lưới điện tỉnh Hải Dương bao gồm các khu vực chính như nhà máy nhiệt điện Phả Lại, trạm biến áp Tràng Bạch, và các trạm biến áp khác. Sơ đồ này giúp hiểu rõ cách thức cấp điện và phân phối điện trong khu vực. Việc phân tích sơ đồ nguyên lý là cơ sở để thiết kế hệ thống điều khiển và bảo vệ cho trạm biến áp Gia Lộc.

2.2. Thiết bị điện chính

Các thiết bị điện chính trong trạm biến áp bao gồm máy biến áp lực, máy cắt điện, và các thiết bị bảo vệ. Các thiết bị này được thiết kế để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn của hệ thống điện. Việc phân tích các thiết bị này giúp xác định các yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống điều khiển và bảo vệ.

III. Phân tích trang bị điện phần điện nhị thứ trạm biến áp 110kV

Phần điện nhị thứ của trạm biến áp 110kV Gia Lộc bao gồm các thiết bị điều khiển và giám sát. Các thiết bị này được thiết kế để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn của hệ thống điện. Việc phân tích phần điện nhị thứ giúp hiểu rõ cách thức điều khiển và giám sát các thiết bị trong trạm biến áp, từ đó thiết kế hệ thống điều khiển và bảo vệ hiệu quả.

3.1. Thiết bị điều khiển và giám sát

Các thiết bị điều khiển và giám sát trong phần điện nhị thứ bao gồm các rơle bảo vệ, các thiết bị đo lường, và các thiết bị điều khiển khác. Các thiết bị này được thiết kế để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn của hệ thống điện. Việc phân tích các thiết bị này giúp xác định các yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống điều khiển và bảo vệ.

3.2. Nguyên lý cấp điện

Nguyên lý cấp điện trong phần điện nhị thứ được phân tích để hiểu rõ cách thức cấp điện và phân phối điện trong trạm biến áp. Việc phân tích này giúp xác định các yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống điều khiển và bảo vệ.

21/02/2025
Đồ án thiết kế hệ thống điều khiển bảo vệ cho trạm biến áp trung gian gia lộc hải dương bằng plc của siemens

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Phân tích trang bị điện phần điện nhất thứ trạm biến áp 110kV (Gia Lộc — Hải Dương). Chương 2: Phân tích trang bị điện phần điện nhị thứ trạm biến áp 110kV (Gia Lộc —- Hải Dương). Chương 3: Tổng quan về PLC S7 — 300. Chương 4: Xây dựng chương trình điều khiến trên Simatic Step 7.

Do lần đầu tiên làm nhiệm vụ thiết kế và sự hạn chế năng lực bản thân cũng như thời gian, cuốn đồ án này không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Đặng Hồng Hải cùng với các thầy cô giáo trong bộ môn điện tự động công nghiệp trường Đại học Dân lập Hải Phòng đã tận tình hướng dẫn em trong thời gian vừa qua để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này! Hải Phòng, ngày 30 tháng 4 năm 2011 Sinh viên: Phạm Duy Tân Trang 2 CHUONG 1. PHÂN TÍCH TRANG BỊ ĐIỆN PHAN ĐIỆN NHÁT THỨ TRAM BIEN AP 110kV (GIA LOC - HAI DUONG ) 1. SO DO NGUYEN LY LUOI DIEN TOAN TINH HAI DUONG.

Sơ đồ nguyên lý lưới điện tỉnh Hải Dương (hình 1.1) bao gồm các khu vực chính như sau: Nhà máy nhiệt điện Pha Lại (công suất 2x250MVA) Trạm biến áp trung gian Tràng Bạch (2x125MVA) Trạm biến áp nhà máy xi măng Hoàng Thạch (2x17,5+2x20MVA) Trạm biến áp Nhị Chiều (2x40MVA) Trạm biến áp nhà máy xi măng Phúc Sơn (2x31,5MVA) Trạm biến áp Phúc Điền (1x63MVA) Trạm biến áp Nghĩa An (2x25MVA) Trạm biến áp Thanh Hà (1x25MVA) Trạm biến áp Ngọc Sơn (2x40MVA) Trạm biến áp Đồng Niên (25+2x40MVA) Trạm biến áp Tiền Trung (Ix40MVA) Trạm biến áp Lai Khê (2x25MVA) Trạm biến áp Chí Linh (1x25MVA) Trạm biến áp Phả Lại TC (2x6,3MVA) Trạm biến áp Đại An (2x63MVA) Nguồn điện của toàn bộ khu vực được cung cấp bởi nhà máy nhiệt điện Phả Lại với tổng công suất 500MVA (xét hệ thống tính đến năm 2010) Trạm biến áp trung gian Tràng Bạch chịu trách nhiệm phân phối điện tới Uông Bí, Thái Nguyên, Chinh Phong, Hoàng Bồ, Vật Cách và nhà máy xi măng Hoàng Thạch (75MVA), Nhị Chiểu (§0MVA), xi măng Phúc Son Trang 3 (63MVA), Chí Linh (25MVA). Đề đảm bảo độ tin cậy của hệ thống các trạm biến áp và phân phối được cấp điện từ 2 lộ chính, các dây loại AC nhôm trần được mắc trên không. Các hộ tiêu thụ đều được cấp điện theo sơ đồ hình tia, ngoại trừ Nhị Chiểu và nhà máy xi măng Phúc Sơn được cấp điện theo so đồ phân nhánh. Trạm biến áp Hải Dương cấp điện cho các khu vực: Phố Nối, Phúc Điền, Phố Cao, Nghĩa An, theo sơ đồ phân nhánh.

Các khu vực Đại An, Ngọc Sơn, Thanh Hà, Đồng Niên, Tiền Trung, Lai Khê đề tăng độ tin cậy cho các khu vực này ngoài việc cấp điện cho các hộ tiêu thụ bằng hai lộ chính người ta còn thực hiện việc nối các khu vực này thành mạch vòng giữa trạm biến áp Hải Dương và nhà máy nhiệt điện Phả Lại. Mạch vòng được hoạt động dựa trên nguyên tắc vòng hở. PHÂN TÍCH PHẢN ĐIỆN NHÁT THỨ. Phần điện chính.

Sơ đồ phần nối điện chính thẻ hiện trên (hình 1. Các phần tử có trong hệ thông điện. Toàn trạm biến áp được đặt trên mặt bằng 75x73,5(m). Trong trạm bao gồm các thiết bị: đao cách điện, máy cắt điện, dao cách ly, dao ngắn mạch, các sứ điện, chông sét van, chông sét ông, máy biên áp lực, máy biên áp tự dùng, biên dòng điện, biên điện áp, các cột chiêu sáng chông sét và các phân tử bảo vệ.

Các thiết bị điện có trong hệ thống điện chính: Máy biến áp lực TI 40MVA — 115/38,5/23kV t6 đấu dây Yo/A/Yo_11-12, có khả năng điều áp dưới tải ở cuộn cao áp. Máy biến áp lực T2 40MVA - I15/38,5/23kV tổ đấu dây Yo/A/Yo_11-12, có khả năng điều áp đưới tải ở cuộn cao áp. Dao cách ly nối đất DS/2ES - 123kV; 1250A Máy biến đòng 110kV CT — 123kV 400 — 600 — 800/1/1/1A Máy cắt SF6 110kV 1250A — 25kA/3s Máy biến điện áp CTV - 123kV; 6400pE 1Š,9.H py Ms 5 Thanh cái 1 cao thế 110kV: ASCR — 300 Thanh cái 2 cao thế 110kV: ASCR — 300 Chống sét van 110kV LA — 96kV;10kA Chống sét van 22kV LA —- 24kV; 10A Chống sét van 35kV LA — 35kV; 10A Thanh cái 22kV Cu — 2000A; 25KA/1s Máy cắt 22kV CB - 24kV: 2000A; 630A; 25kA/1s Biến dong 22kV CT — 24kV; 800 — 1200 — 1800/1/1/1A; 200- 400/1/1A Trang 6 - May bién ap tu ding 22kV TN2 — 100kVA; 23+2x2,5%/0,4kV; t6 dau day A/Yo_11 - Thanh cái 35kV Cu — 1600A; 25kA/1s - Máy cat 35kV CB — 38,5kV; 1250A; 630A; 25kA/1s - Bién dong 35kV CT — 38,5kV; 600 — 800 — 1000/1/1/1A; 200 — 400/1/1A - May bién 4p tu ding 35kV TN1 — 100kVA; 38,5+2x2,5%/0,4kV; tổ dấu dây Y/Yo_12 - Role bao vé dong ro ZCT: 30/1A 1. Nguyên lý cấp điện.

Cao thế của trạm biến áp lấy nguồn từ thanh cái 1 ACSR — 300, thanh cái 1 được cấp nguồn từ hai lộ: - Dự phòng Thanh Hà J0I - Đường từ Đồng Niên — Phố Cao J04 Trung thé 35kV được đưa tới thanh cái 35kV (Cu — 1600A; 25kA/1s) qua day cap Cu/XLPE/38,5kV — 2x(1x300)/1 pha. Từ thanh cái điện áp 35kVW được cấp cho các trạm điện hạ thế. Qua điểm đấu số 3 trên thanh cái theo dây cáp Cu/XLPE - 3x50mm” cấp may bién 4p (MBA) ty ding TN1 — 100kVA 38,5+2x2,5%/0,4kV Y/Yo-12. Cac diém dau sé 5, 7, 9 trén thanh cai cấp nguồn cho các tủ phân phối hạ áp.

Điểm đấu số 11 được cấp nguồn cho biến 38.5, 0,11, 0,11 NBR dây cáp đưa sang cấp nguồn cho thanh cái thứ 2 trong tủ phân phối 38,5kV áp đo lường 35kV VT- 38,5kV kV đồng thời có một đường bao gồm các điểm đấu số 12, 10, 4, 6, 8, 2 để cấp nguồn cho các tủ phân phối và các máy biến đòng. Trung thế 22kV được đưa tới thanh cái 22kv (Cu —- 2000A; 25kA/1s) qua dây cáp Cu/XLPE/24kV — 2x(1x400)/1 pha đấu vào điểm số 1. Từ đây qua các điểm đấu 5, 7, 9, 11, 13 theo các đường dây cáp sẽ cấp đến cho các tủ Trang 7 phân phối hạ áp. Điểm đấu số 3 qua dây cáp Cu/XLPE — 3x50mm” cấp nguồn cho MBA tự dùng TN2 — 100kVA 23+#2x2,5%/0,4kV A/Yo_l1va diém dau 23,011 3 V3 thời tại điểm đấu số 15 được nối với thanh cái thứ 2 của tủ phân phối số 15 được cấp nguồn cho máy biến áp đo lường 22kV VT ky.

Đồng 22kVqua đường cáp nối vào điểm nối thứ 16 của thanh cái này. Tại đây thanh cái sẽ cấp nguồn cho các tủ phân phối hạ áp và máy biến dòng qua các điểm đấu số 6, 8, 10, 12, 14, 4. Máy biến áp lực dự phòng T2 cũng được cấp nguồn cao thế từ thanh cai 1 được lay nguồn từ 2 lộ: - J02 du phong di Thanh Ha - J04 di Déng Nién — Phé Cao. Trung thế 35kV của MBA T2 được đưa vào thanh cái số 2 (Cu — 1600; 25kA/1s) của tủ phân phối 38,5kV vào điểm đấu số 2 trên thanh cái này.

Tại đây kết hợp với cùng với đường dây trung thế 38,5kV của MBA T1 được đấu ở thanh cái số 1 trong tủ phân phối 38,5kV sẽ cấp điện cho máy biến áp tự dùng, máy biến áp đo lường, máy biến dòng và các tủ phân phối hạ áp qua các điểm đấu số 3, 5, 7, 9, 11, 12, 10, 4, 6, 8. Trung thế 22kV của MBA T2 được đưa tới thanh cái Cu — 2000A; 25kA/1s số 2 của tủ phân phối 24kV, tại điểm đấu số 2. Tại đây 2 thanh cái 1 và 2 trong tủ phân phối 24kV sẽ cấp nguồn cho máy biến áp tự dùng, máy biến áp đo lường, máy biến đòng và các tủ phân phối hạ áp qua các điểm đấu 3,5,7,9, 11, 13, 15, 6, 8, 10, 12, 14,4. Thanh cái 2:ACRS - 300 được cấp nguồn từ hai lộ J01 dự phòng Thanh Hà và J03 đi ĐD Đồng Niên — Phố Cao thông qua ngăn phân đoạn J06 sẽ kết hợp cùng với thanh cái 1 cấp nguồn cao thế cho MBA T1 va MBA T2.

Phần điện tự dùng. Trình bày sơ đồ phần điện tự dùng trên (hình 1. Các phần tử trong hệ thông điện. Các phần tử điện trong hệ thống điện tự dùng bao gồm: Máy biến áp tự dùng TN1 100/22(23+2x2,5%/0,4kV).

Máy biến áp tự dùng TN2 100/35(38,5+2x2,5%/0,4kV). Aptomat tổng tủ điện tự dùng (xoay chiều) QF200A có khóa liên động điện cơ. Thanh cái của tủ phân phối điện xoay chiều. Các aptomat phân phối điện áp xoay chiều 3 pha và 1 pha.

Bộ nắn chỉnh lưu cầu 3 pha 220V — DC, nạp điện cho acquy 220V — 120Ah. Aptomat tổng phần điện một chiều QF 100A có khóa liên động điện cơ. Thanh cái của tủ phân phối điện một chiều. Các aptomat phân phối điện áp một chiều.

Và các rơle bảo vệ, các chỉnh mạch, chỉ thị chạm đất, các đồng hồ do: A, V, Wh, VARh, 6 tủ xoay chiều và một chiều. Nguyên lý cấp điện. Phần điện tự dùng được lấy nguồn từ cao áp thông qua 2 máy biến áp: TNI 100/22(23+2x2,5%/0,4kV) và TN2 100/35(38,5+2x2,5%/0,4kV) cấp vào thanh cái. Hai máy biến áp (TN1 100/22, TN2 100/35) được đấu Y/Yo thông qua 2 dây cáp Cu/PVC - 4x95mnm” đưa tới 2 cầu dao QF 200A có khóa liên động điện cơ 1/2.

Trên 2 đường dây từ cầu dao QF của 2 MBA tới thanh cái có đặt 3 đồng hồ đo thông số Ampemét A, công tơ hữu công Wh và công tơ vô công WARh. Trang 10 Trang 11 Sử dụng 3 dây pha và một dây trung tính cấp nguồn cho thanh cái. Trên thanh cái có bảo vệ điện áp thấp F27 và bảo vệ quá điện áp F59 thông qua cầu dao QF 5A, từ cầu dao này thông qua chỉnh mạch vôn mét được đưa tới vôn kế để đo điện điện áp thanh cái. > VV V WV X VV V VY X VY > > > Từ thanh cái nguồn điện được phân phối như sau: Qua cầu dao QF 50A cấp nguồn 3 pha có dây trung tính đến tủ tổng nhà nghỉ ca.

Qua cầu dao QF 30A cấp nguồn 1 pha cho hệ thống tủ 22kV. Qua cau dao QF 30A cấp nguồn | pha cho hệ thống tủ 35kV. Qua cầu dao QF 30A cấp điện I pha cho tủ dau day ngoai troi. Qua cau dao QF 30A cấp điện 3 pha có dây trung tính cho quạt mát máy biến áp.

Qua cầu dao QF 20A cấp điện 3 pha có dây trung tính cho bộ điều khiến điện áp dưới tải MBA. Qua cầu dao QF 30A cấp điện 3 pha có dây trung tính cho tủ chiếu sáng ngoài trời. Qua cầu dao QF 20A cấp điện 1 pha cho sấy chiếu sáng tủ điều khiển. Qua cầu đao QF 20A cấp điện 1 pha cho say chiéu sang tu bao vé.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Thiết kế hệ thống điều khiển bảo vệ trạm biến áp Gia Lộc Hải Dương bằng PLC Siemens" tập trung vào việc ứng dụng công nghệ PLC của Siemens để thiết kế và bảo vệ hệ thống trạm biến áp. Các điểm chính bao gồm: phân tích yêu cầu kỹ thuật, thiết kế hệ thống điều khiển tự động, và đánh giá hiệu quả bảo vệ. Tài liệu này mang lại lợi ích lớn cho kỹ sư và nhà quản lý trong việc nâng cao độ tin cậy và an toàn của trạm biến áp, đồng thời tối ưu hóa quy trình vận hành.

Để mở rộng kiến thức về chủ đề này, bạn có thể tham khảo Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ứng dụng công nghệ tự động hóa vào trạm biến áp tại tổng công ty điện lực tp hcm, nghiên cứu về việc tích hợp công nghệ tự động hóa vào hệ thống trạm biến áp. Ngoài ra, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện nghiên cứu hệ thống giám sát và điều khiển trạm biến áp 110kv không người trực cung cấp cái nhìn sâu hơn về hệ thống giám sát và điều khiển từ xa. Cuối cùng, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện phân tích đánh giá rơle micom p63x bảo vệ so lệch máy biến áp tại trạm biến áp 220kv tân cảng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các giải pháp bảo vệ hiện đại cho trạm biến áp.