BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HOÀNG VIỆT PHƯƠNG BẢO VỆ RƠLE KỸ THUẬT SỐ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV SƠN HẢI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Lê Công Thành HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Hoàng Việt Phương i LỜI CÁM ƠN Tôi xin trân trọng cám ơn PGS.TS Lê Cơng Thành tận tình bảo, giúp đỡ hướng dẫn cho tơi hồn thành luận vặn Ngồi tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể q thầy môn Kỹ thuật điện, khoa Năng lượng trường Đại học Thủy lợi truyền đạt kiến thức quý báu tạo điện kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU vii CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV SƠN HẢI 1.1 Vị trí, vai trò, lịch sử phát triển 1.2 Nguyên lý làm việc 1.3 Thơng số thiết bị 1.3.1 Thơng số thiết bị phía 110kV trạm .5 1.3.2 Thông số thiết bị phía 22kV trạm 1.4 Kết luận 13 CHƯƠNG 2.1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ RƠLE KỸ THUẬT SỐ .14 Cơ sở rơle kỹ thuật số 14 2.1.1 Giới thiệu chung 14 2.1.2 Cấu trúc phần cứng rơle kỹ thuật số 16 2.1.3 Giao diện rơle kỹ thuật số 17 2.1.4 Môi trường làm việc rơle 18 2.2 Rơle kỹ thuật số hãng SIEMENS 19 2.2.1 Rơle bảo vệ so lệch 7UT633 .19 2.2.2 Rơle số 7SJ621 35 2.3 Rơle kỹ thuật số hãng ALSTOM – Rơle kỹ thuật số họ MICOM P63x 44 2.3.1 Giới thiệu chung 44 2.3.2 Các thông số kỹ thuật họ Micom P63x 45 2.3.3 Các chức họ rơle Micom P63x 48 2.4 Kết luận 56 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110kV SƠN HẢI 58 3.1 Cơ sở bảo vệ rơle trạm biến áp 110kV 58 3.1.1 Các dạng hư hỏng máy biến áp 58 3.1.2 Các yêu cầu với hệ thống bảo vệ 58 3.1.3 Nguyên lý hoạt động loại bảo vệ 60 iii 3.2 Lựa chọn phương thức bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV Sơn Hải .67 3.2.1 Lựa chọn phương thức bảo vệ máy biến áp 67 3.2.2 Lựa chọn phương thức bảo vệ đường dây .69 3.3 Tính tốn ngắn mạch 69 3.3.1 Điện kháng phần tử sơ đồ thay .69 3.3.2 Tính tốn ngắn mạch TBA nhận điện từ nguồn 110kV Ninh Phước (E1) 71 3.3.3 Tính tốn ngắn mạch TBA nhận điện từ nguồn 110kV Tháp Chàm (E2) 72 3.3.4 Tính tốn ngắn mạch TBA nhận điện từ nguồn TBA 110kV Ninh Phước 110kV Tháp Chàm cung cấp 74 3.4 Tính toán chỉnh định 79 3.4.1 Những chức bảo vệ dùng rơle 7UT633 80 3.4.2 Những chức bảo vệ dùng rơle 7SJ621 .86 3.4.3 Cài đặt thông số rơle 88 3.5 Kết luận 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ nối điện trạm biến áp .5 Hình 2.1 Cấu trúc phần cứng (điển hình) rơle kỹ thuật số 16 Hình 2.2 Cấu trúc phần cứng bảo vệ so lệch 7UT633 25 Hình 2.3 Nguyên lý bảo vệ so lệch MBA rơle 7UT633 .27 Hình 2.4 Đặc tính tác động rơle 7UT633 28 Hình 2.5 Vùng hãm bổ sung bảo vệ so lệch 30 Hình 2.6 Nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế 7UT633 32 Hình 2.7 Đặc tính tác động bảo vệ chống chạm đất hạn chế 34 Hình 2.8 Cấu trúc phần cứng rơle 7SJ621 37 Hình 2.9 Đặc tính dốc bình thường bảo vệ q dòng có thời gian 39 Hình 2.10 Đặc tính dốc thường bảo vệ q dòng có thời gian 40 Hình 2.11 Đặc tính cực dốc thường bảo vệ q dòng có thời gian 40 Hình 2.12 Nguyên lý chống hư hỏng máy cắt 42 Hình 2.13 Sơ đồ chức rơle Micom P63x 48 Hình 2.14 Đặc tính cắt bảo vệ so lệch 51 Hình 2.15 Đặc tính cắt bảo vệ dòng chạm đất có giới hạn 53 Hình 2.16 Đồ thị biểu diễn đặc tính cắt với θp=0% 55 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm 60 Hình 3.2 Đồ thị vectơ dòng điện làm việc dòng điện hãm có ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ………………………………………………………… 60 Hình 3.3 Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hãm………………………………61 Hình 3.4 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế MBA cuộn dây………… ………….62 Hình 3.5 Nơi đặt rơle khí cấu tạo rơle khí ………………………………… …… 64 Hình 3.6 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp……………………………… 68 Hình 3.7 Sơ đồ tính tốn ngắn mạch 71 Hình 3.8 Sơ đồ tính tốn ngắn mạch 73 Hình 3.9 Sơ đồ tính tốn ngắn mạch 75 Hình 3.10 Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hãm .82 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Ví dụ minh hoạt cài đặt rơle hãng Siemens 26 Bảng 2.2 Ví dụ minh họa cài đặt rơle 7SJ621 44 Bảng 2.3 Các chức bảo vệ rơle Micom P63x………………………………45 Bảng 3.1 Dòng điện ngắn mạch qua máy biến dòng…………………………… 72 Bảng 3.2 Dòng điện ngắn mạch qua máy biến dòng…………………………… 74 Bảng 3.3 Dòng điện ngắn mạch qua máy biến dòng…………………………… 77 Bảng 3.4 Bảng kết tính toán ngắn mạch 78 Bảng 3.5 Bảng tính tốn ngắn mạch sau quy đổi 79 Bảng 3.6 Các thông số kỹ thuật máy biến áp .79 Bảng 3.7 Kết tính tốn ngắn mạch phía .79 Bảng 3.8 Cài đặt thông số máy biến áp 88 Bảng 3.9 Cài đặt thông số cho rơle phía 110kV 89 Bảng 3.10 Cài đặt thông số cho rơle phía 22kV 90 vi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài:  Trạm biến áp ba thành phần quan trọng thiếu hệ thống điện;  Trạm biến áp 110/22kV thôn Sơn Hải, xã Phước Dinh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận có vai trò cấp điện cho cơng tác thi cơng xây dựng nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận thơn Sơn Hải, cơng trình xây dựng lân cận đảm bảo lượng cho phát triển kinh tế-xã hội địa phương;  Hệ thống bảo vệ rơle định đến hoạt động an toàn ổn định trạm biến áp lưới điện khu vực;  Hiện cơng trình trạm biến áp nói đưa vào vận hành từ năm 2017 Chính đề tài nghiên cứu hệ thống bảo vệ rơle trạm vô cần thiết để làm sở cho đánh giá, so sánh với hệ thống bảo vệ thời sử dụng trạm có khả ứng dụng vào thực tiễn trường hợp cần thay hệ thống bảo vệ rơle hệ thống thời hoạt động không ổn định không đáp ứng yêu cầu vận hành thực tế Mục đích Đề tài:  Nghiên cứu đánh giá tổng quan trạng trạm biến áp 110kV nói trên, đặc biệt hệ thống bảo vệ rơle;  Nghiên cứu đánh giá tổng quan loại rơle kỹ thuật số sử dụng trạm biến áp điện lực;  Tính tốn, lựa chọn, chỉnh định rơle kỹ thuật số cho trạm biến áp nói Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Trạm biến áp 110kV thôn Sơn Hải, xã Phước Dinh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu:  Thu thập phân tích số liệu; vii  Nghiên cứu giáo trình, lý thuyết bảo vệ rơle trạm biến áp, rơle kỹ thuật số để lựa chọn hệ thống rơle số phù hợp;  Tính tốn mơ để xác định thông số chỉnh định hệ thống rơle đề xuất Cấu trúc luận văn Gồm 03 chương với nội dung về: Giới thiệu trạm biến áp 110kV Sơn Hải, Nghiên cứu tổng quan rơle kỹ thuật số Nghiên cứu thiết kế hệ thống rơle kỹ thuật số bảo vệ cho trạm biến áp 110kV Sơn Hải Ngoài sau hoàn thành nội dung chính, phần Kết luận kiến nghị cho toàn luận văn đưa viii CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV SƠN HẢI 1.1 Vị trí, vai trò, lịch sử phát triển Trạm biến áp 110kV xây dựng thôn Sơn Hải, xã Phước Dinh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận nằm dự án đầu tư xây dựng hệ thống cấp điện phục vụ thi công nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) Ninh Thuận (cũng xây dựng thôn Sơn Hải) Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) làm chủ đầu tư Hệ thống cấp điện phục vụ thi công NMĐHN Ninh Thuận gồm hạng mục: đường dây 110kV trạm biến áp 110/22kV-25MVA Trong giai đoạn này, để đáp ứng công suất tiêu thụ yêu cầu, trạm biến áp lắp đặt 01 máy biến áp 110/22kV-25 MVA Mục đích trạm biến áp cung cấp điện phục vụ q trình thi cơng xây dựng NMĐHN cấp điện cho phụ tải khu vực lân cận Trong giai đoạn sau (sau hồn thành cơng tác xây dựng NMĐHN Ninh Thuận 1) tùy theo yêu cầu thực tế để xem xét việc lắp đặt thêm 01 máy biến áp Công tác thiết kế cơng trình hệ thống cấp điện phục vụ thi công NMĐHN Ninh Thuận tổ chức thực năm 2012 phê duyệt năm 2014 Các công tác thi công xây dựng cơng trình (đường dây 110kV trạm biến áp 110/22kV25MVA) tiến hành từ đầu năm 2015 hoàn thành, bàn giao đưa vào sử dụng từ năm 2017 Vị trí trạm biến áp: Phía Đơng giáp với tuyến đường ven biển (cách tuyến đường 31m) Các phía Bắc, phía Nam phía Tây giáp với khu vực đồi núi trồng nem bụi rậm Cách thành phố Phan Rang – Tháp Chàm khoảng 15km phía Đơng-Nam Tồn mặt trạm với diện tích 4371 m2 chia làm khu vực chính: sân phân phối 110kV khu vực nhà điều khiển - phân phối Sân phân phối 110kV thiết kế xây dựng với 03 nhịp 10m để lắp đặt 02 ngăn đường dây 110kV sau: + Ngăn E01: Ngăn đường dây 110kV đến TBA 110kV Ninh Phước; Bảng 3.4 Bảng kết tính tốn ngắn mạch Điểm ngắn mạch N1 (110kV) N2 (22kV) pha pha pha pha - Chế độ max 1310 1134 3157 2734 - Chế độ 911 789 2606 2257 - Chế độ max 1510 1308 3372 2921 - Chế độ 1211 1049 3038 2631 - Chế độ max 2820 2442 4255 3685 - Chế độ 2122 1833 3872 3353 Nguồn từ Ninh Phước: Nguồn từ Tháp Chàm Nguồn từ Ninh Phước Tháp Chàm INmax 2820 4255 INmin 789 2257 Dòng ngắn mạch phía 22kV quy đổi phía 110kV: Ku  115 5 23 (3.45) Kumax  115.(1  0,16)  5,8 23 (3.46) Ku  115.(1  0,16)  4, 23 (3.47) I N(3)2max(110)  I N(3)2max 4255   1013 A Ku 4, (3.48) I N(2)2min(110)  I N(2)2min 2257   389 A Kumax 5,8 (3.49) 78 Bảng 3.5 Bảng tính toán ngắn mạch sau quy đổi Điểm ngắn mạch N1 (110kV) pha 2820 INmax, A N2 (22kV) pha INmin, A pha 4255 pha 789 2257 INmax (sau quy đổi phía 110kV), A 1013 INmin (sau quy đổi phía 110kV), A 389 3.4 Tính tốn chỉnh định Các số liệu cần thiết phục vụ tính tốn bảo vệ thống kê bảng 3.6: Bảng 3.6 Các thông số kỹ thuật máy biến áp Thông số Cấp điện áp 110kV 22kV Công suất danh định (MVA) 25 25 Điện áp danh định (kV) 115 23 Dòng điện danh định (A) 125,5 627,6 Tổ đấu dây YN YN Giới hạn thay đổi đầu phân áp (±%) 16 200/1 1000/1 Tỷ số biến đổi máy biến dòng Tính tốn ngắn mạch tính tốn mục 3.3 kết thống kê bảng 3.7 Bảng 3.7 Kết tính tốn ngắn mạch phía N1 (110kV) N2 (22kV) 25 25 Điện áp định mức (kV) 115±16% 23 Dòng điện định mức(A) 125,5 627,6 Dòng ngắn mạch pha (A) 2820 4255 Thơng số Phía ngắn mạch Cơng suất danh định (MVA) Hệ số biến đổi Ku=5 Kumax=5,8 79 Dòng ngắn mạch pha lớn quy phía cao áp (A) Dòng ngắn mạch pha nhỏ quy phía cao áp (A) Kumin= 4,2 1013 389 3.4.1 Những chức bảo vệ dùng rơle 7UT633 3.4.1.1 Chức bảo vệ so lệch có hãm a) Dòng so lệch mức thấp ISL> (IDIFF>) giá trị khởi động dòng so lệch đoạn a (Hình 3.10), giá trị biểu thị độ nhạy bảo vệ xét đến dòng khơng cân cố định qua rơle, chế độ làm việc bình thường thì: ISL> =k at Ikcb (3.50) đây, kat: hệ số an tồn, kat=1,2÷1,3 Ikcb: dòng khơng cân chế độ làm việc bình thường, với rơle số: Ikcb =Ikcb (fi)+Ikcb (ΔUdc ) Ikcb(fi): dòng khơng cân sai số fi BI gây Ikcb( ΔUdc ): dòng khơng cân điều chỉnh điện áp tải Trong chế độ làm việc bình thường: Ikcb(fi)=kđn.kkck.fi.IdđB Ikcb(∆Uđc)= ∆Udc.IdđB kđn: hệ số đồng BI, lấy kđn=1 kkck: hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần không chu kỳ dòng ngắn mạch, lấy kkck=1 fi: sai số cho phép lớn BI, lấy fi=0,1 ∆Udc: giới hạn điều chỉnh đầu phân áp, ∆Udc=16% Do đó, Ikcb=(1.1.0,1+0,16).IdđB=0,26.IdđB Ikcb*=0,26 nên ISL>=(1,2÷1,3).0,26 ≈ 0,32 80 b) Độ dốc đoạn đặc tính b đảm bảo cho rơle làm việc tin cậy trường hợp không cân xảy sai số BI thay đổi đầu phân áp máy biến áp dòng ngắn mạch khơng lớn Theo nhà sản xuất, chọn 1=14, KHb= tg1= 0,25 (KHb hệ số hãm đoạn b), SLOPE = 0,25 c) Độ dốc đoạn đặc tính c có mức độ hãm lớn hơn, nhằm đảm bảo cho rơle làm việc điều kiện dòng khơng cân lớn, BI bị bão hồ có ngắn mạch ngồi Độ dốc xác định theo độ lớn góc 2, nhà sản xuất đặt sẵn rơle điểm sở 2,5 2=26,56, SLOPE = 0,5 Ngưỡng thay đổi hệ số hãm thứ nhất: IS1 = ISL> 0,32 = =1,28 K Hb 0,25 (3.51) d) Dòng so lệch mức cao ISL>> (IDIFF>>) giới hạn phía đường đặc tính (đoạn d), đoạn đặc tính phụ thuộc vào giá trị dòng ngắn mạch máy biến áp Khi ngắn mạch vùng bảo vệ, dòng so lệch lớn giá trị IDIFF >> rơle tác động không kể mức độ dòng hãm, ngưỡng thường chỉnh định mức ngắn mạch đầu máy biến áp dòng cố xuất lớn U Nmin % lần dòng danh định máy biến áp Chọn: ISL>> = 1  9,709 U Nmin % 10,3%  (3.52) Ta tính ngưỡng thay đổi hệ số hãm thứ hai: tgα IHCS2 0,5.2,5 = =5 tgα -tgα1 0,5 - 0,25 (3.53) ISL>> 9,709 + I HCS =  2,5  21,918 tgα 0,5 (3.54) IH2 = IH3 = ISL2 =IH tgα1 =5.0,25=1,25 (3.55) Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm BI bão hoà mạnh ngắn mạch lấy IADD ON STAB = 81 Tỷ lệ thành phần hài bậc hai đạt đến ngưỡng chỉnh định, tín hiệu cắt bị khố, tránh cho rơle khỏi tác động nhầm (15%) Thời gian trễ cấp ISL> 0s Thời gian trễ cấp ISL>> 0s Thời gian trở rơle 0,1s * ISL ISL>> Đặc tính cố 10 d Miền tác động Miền hãm c ISL2 b  a ISL> Miền hãm bổ sung  IH1 IHCS2 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 IH3 IH2 Hình 3.10 Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hãm f) Kiểm tra làm việc độ nhạy bảo vệ - Kiểm tra làm việc bảo vệ so lệch có hãm: Theo nguyên lý rơle 7UT633 ngắn mạch ngồi dòng so lệch không Tuy nhiên thực tế bảo vệ đo dòng khơng cân theo biểu thức sau: ISL =(Ikcb =k dn k kck fi +ΔU110 ).INngmax Trong đó: 82 (3.56) IH* kđn: hệ số đồng máy biến dòng, kđn = kkck: hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kì dòng ngắn mạch trình độ, kkck = fi: sai số tương đối cho phép BI, fi = 0,1  U110: phạm vi điều chỉnh điện áp đầu phân áp 110kV,  U110 = 16% INngmax: dòng điện ngắn mạch ngồi cực đại quy đổi phía 110kV Suy ra: ISL=Ikcb=(kdn.kkck.fi +  U110).INngmax=(1.1.0,1+0.16).INngmax=0,26.INngmax (3.57) Dòng hãm xác định theo biểu thức: IH=2.INngmax Hệ số an toàn bảo vệ xác định theo biểu thức: K atH = (3.58) IH IHn (3.59) Khi ngắn mạch ngồi phía 22kV, dòng điện ngắn mạch ngồi lớn dòng ngắn mạch pha: INngmax(3)= 1013 A Do đó: ISL=0,26.1013=263,38 A (3.60) ISL 263,38   2,1 IddBA 125,5 (3.61) Suy ra: I*SL= IH =2.INngmax=2.1013=2026 A Suy ra: I*H= IH IddBA  (3.62) 2026  16,14 125,5 (3.63) Điểm Q1 (I*H, I*SL) = Q1 (16,14; 2,1) điểm nằm vùng tác động rơle Độ an toàn hãm: I*Htt I*SL 2,1  2,5   2,5  6, = tg1 0,5 KHat= (3.64) I*H 16,14   2, > – đạt yêu cầu I*Htt 6, 83 - Kiểm tra độ nhạy bảo vệ: Khi ngắn mạch vùng bảo vệ so lệch, dòng so lệch ISL ln dòng hãm IH rơle ln tác động Kiểm tra độ nhạy bảo vệ xét xảy ngắn mạch vùng bảo vệ với dòng ngắn mạch nhỏ chạy qua bảo vệ: Ngắn mạch phía 22kV: Ta có dòng điện ngắn mạch nhỏ chạy qua bảo vệ quy đổi phía 110kV dòng (2) ngắn mạch pha: I N  389 A ISL=IN min=389 A I*SL = 389  3,1 = I*H (3.65) Theo đặc tính làm việc bảo vệ ta có: I*SL,n = I*H.S1=3,1.0,25=0,775 (3.66) 125.5 Độ nhạy bảo vệ: kn  I*SL 3,1  42 * I SL,n 0, 775 Kết luận: kn >2 nên bảo vệ đảm bảo độ tin cậy xảy cố vùng bảo vệ 3.4.1.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế ( I /87N) Dòng khởi động bảo vệ chống chạm đất hạn chế: IkdΔIo =k.I0kdcb =(0,2÷0,3).IddBI Trong đó: k hệ số chỉnh định, thường chọn k=0,2÷0,3 Ở ta lấy k=0,2 Phía 110 kV: IdđBI = 200 A Từ dòng khởi động phía thứ cấp BI: Ikđ= 0,2.200 = 40 A = 0,04 kA Phía 22 kV: IdđBI = 1000 A Từ dòng khởi động phía thứ cấp BI: Ikđ = 0,2.1000 = 200 A = 0,2 kA 3.4.1.3 Bảo vệ tải máy biến áp 84 (3.67) Máy biến áp cuộn dây có cơng suất định mức cuộn dây giống nhau, cần đặt bảo vệ q tải phía nguồn cung cấp đủ Dòng khởi động bảo vệ tải: I kd  K at 1,1 I dmB  125,5  141A Ktv 0,98 (3.68) Trong đó, Kat =1,1: hệ số an tồn; Ktv=0,98: hệ số trở về; I dmB  25000  125,5 A - dòng điện định mức máy biến áp 3.115 Thời gian tác động rơle t = 7s *) Bảo vệ tải rơle nhiệt (49) Rơle 7UT633 cung cấp hai phương pháp bảo vệ chống tải, chức làm việc với phía đối tượng bảo vệ - Phương pháp sử dụng nguyên lý hình ảnh - Phương pháp tính tốn theo nhiệt độ điểm nóng tỷ lệ già hóa - Rơle tính tốn tăng nhiệt theo phương pháp sau: dθ 1   I dt   Trong đó: θ độ tăng nhiệt thực tế,  (3.69) số thời gian nhiệt độ để đốt nóng cuộn dây I: dòng điện thực tế chạy cuộn dây 6.3600 (1, 4.I dmB )2   583 (phút) 60 (1,1.I dmB )2 (3.70) (cho phép tải 40% ngày đêm, ngày không giờ) Các ngưỡng cài đặt: - Đối với dầu biến áp: báo động: 78oC, cắt: 83oC 85 - Đối với cuộn dây MBA: báo động: 98oC, cắt: 108oC 3.4.2 Những chức bảo vệ dùng rơle 7SJ621 3.4.2.1 Bảo vệ dòng cắt nhanh (I>>/ 50) Dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh tính theo cơng thức: IkđI>>= Kat INngmax (3.71) Trong đó: Kat - hệ số an tồn, Kat =1,2; INngmax- dòng điện ngắn mạch ngồi lớn Bảo vệ phía 110 kV: Dòng điện ngắn mạch ngồi lớn dòng ngắn mạch lớn N2 INngmax = max (INngmaxN2) = 1013 A Ikđ I>> = 1,2.1013 = 1215,6 A Dòng khởi động phía thứ cấp BI: I kdI   ksd I kdI  1.1215,   6, 08 A kI 200 đây, ksd = 1: hệ số sơ đồ nối dây BI kI =200 Thời gian trễ bảo vệ t50= 3.4.2.2 Bảo vệ q dòng có thời gian (I>/ 51) Phía 22kV: Dòng khởi động bảo vệ q dòng tính theo cơng thức sau: Ikd = k at k tk 1,1.1,5 IdmB = 627,6=1057(A) k tv 0,98 Dòng khởi động rơle: Ikd = k at k tk k sd 1,1.1,5.1 IdmB = 627,6=1,057(A) k tv k I 0,98.1000 đây, kat =1,1 – hệ số an toàn; ksd =1 – hệ số sơ đồ máy biến dòng đấu theo Y; 86 (3.72) (3.73) ktk =1,5÷6 – hệ số tự khởi động động cơ, biến áp vùng lấy ktk=1,5; ktv =0,98 – hệ số trở rơle; kI =1000; IdmB = kn  25000 =627,6A 3.23 I N(2)min 2257   2,14  1,5 - đạt yêu cầu kI I kd 1000.1, 057 Bảo vệ q dòng sử dụng đặc tính thời gian độc lập, thời gian tác động bảo vệ chọn: t22 = max{tD22} + t Trong đó: max{tD22} =0,5÷1,5s, chọn max{tD22} = 0,7s t = 0,3s Suy thời gian tác động: t22 = max{tD22} + t = 0,7 + 0,3 = 1,0 s Phía 110kV: Dòng khởi động bảo vệ q dòng tính theo công thức sau: Ikd = k at k tk 1,1.1,5 IdmB = 125,5=211,3A k tv 0,98 Dòng khởi động rơle: Ikd = đây, kI = 200 IdmB = k at k tk k sd 1,1.1,5.1 IdmB = 125,5=1,06(A) k tv k I 0,98.200 (3.74) (3.75) 25000 =125,5A 3.115 I N(2)min 389 kn    1,8  1,5 - đạt yêu cầu kI I kd 200.1,06 Bảo vệ q dòng sử dụng đặc tính thời gian độc lập, thời gian tác động bảo vệ chọn: t110 = t22 + Δt Thời gian tác động: t110 = t22 + Δt = 1,0 + 0,3 = 1,3 (s) 3.4.2.3 Bảo vệ q dòng thứ tự khơng (I0>/51N ) 87 Dòng khởi động bảo vệ dòng thứ tự không chọn theo công thức: Ikđ = K0 IdđBI (3.76) Trong đó: K0 hệ số chỉnh định (K0= 0,2 0,3), lấy K0= 0,3 IdđBI dòng điện danh định phía sơ cấp BI đấu với 51N Bảo vệ phía 22 kV: Ikđ = 0,3 IdđBI = 0,31000 = 300 A = 0,3 kA (3.77) Thời gian làm việc bảo vệ dòng thứ tự khơng có thời gian: chọn đặc tính độc lập (3.78) t22=max{tD22} +t Trong đó: max{tD22} =0,5÷1,5s Chọn max{tD22} =1,0s t =0,3s Suy ra: t22=1,0+0,3=1,3s Bảo vệ phía 110 kV: Ikđ = 0,3 IdđBI = 0,3200 = 60 A = 0,06 kA (3.79) Thời gian tác động bảo vệ chọn: Suy ra: t110  t22  t  1,3  0,3  1,6s (3.80) 3.4.3 Cài đặt thông số rơle 3.4.3.1 Cài đặt thông số máy biến áp: Bảng 3.8 Cài đặt thông số máy biến áp Địa 311 312 313 314 321 322 323 324 Các lựa chọn 0,4kV÷800kV 0,2MVA÷5000MVA Solid earthed isolated Y D Z 0,4kV÷800kV 0,2 MVA÷ 5000 MVA Solid earthed isolated Y D Z Cài đặt 115kV 25MVA Solid earthed YN Nội dung Điện áp phía110kV Cơng suất cuộn cao áp Trung tính nối đất trực tiếp Cuộn cao áp nối 22 kV 25MVA Solid earthed YN Điện áp phía 22kV Cơng suất định mức cuộn hạ áp Trung tính nối đất trực tiếp Cuộn hạ áp nối 88 Địa 325 372 373 Các lựa chọn ÷11 1÷100000A 1÷100000A Cài đặt 125,5 627,6 Nội dung Tổ đấu dây Dòng điện làm việc phía 110kV Dòng điện làm việc phía 22KV 3.4.3.2 Cài đặt thơng số rơle phía 110kV: Bảng 3.9 Cài đặt thơng số cho rơle phía 110kV Địa 1201 Cài đặt ON Nội dung Bật chức dòng cắt nhanh 1202 Các lựa chọn ON OFF Block relay for trip commands 0,10…25,00A 6,08 1203 0,00….60,00sec 1207 0,10….4,00A 1,06 1211 Normal inverse Very inverse Extremely inverse User character ON OFF 0,10…25,00A User character Dòng khởi động dòng cắt nhanh Thời gian tác động dòng cắt nhanh Dòng khởi động bảo vệ dòng Chọn đặc tính thời gian cho bảo vệ q dòng, t= const ON OFF Block relay for trip commands Alarm Only 0,10….4,00 1,0….999,9min 50…100% ON OFF 0,00…60,00sec ON 1301 1307 4201 4202 4203 4204 7001 7005 ON 0,3 1,10 583min 90% ON 0,25 3.4.3.3 Cài đặt thơng số rơle phía 22kV: 89 Bật chức q dòng thứ tự khơng Dòng khởi động q dòng thứ tự khơng Bật chức nhiệt Hệ số k Hằng số thời gian Cảnh báo trạng thái nhiệt Bật chức chống máy cắt hỏng (50BF) Thời gian trễ 50BF Bảng 3.10 Cài đặt thơng số cho rơle phía 22kV Địa 1207 1211 1301 1307 4201 4202 4203 4204 7001 7005 Các lựa chọn 0,10….4,00A Normal inverse Very inverse Extremely inverse User character ON OFF 0,10…25,00A ON OFF 0,10….4,00 1,0….999,9min 50…100% ON OFF 0,00…60,00sec Cài đặt 1,057 User character Nội dung Dòng khởi động bảo vệ q dòng Chọn đặc tính thời gian cho bảo vệ dòng, t= const ON Bật chức q dòng thứ tự khơng 0,3 ON Dòng khởi động q dòng thứ tự khơng Bật chức nhiệt 1,10 583min 90% ON Hệ số k Hằng số thời gian Cảnh báo trạng thái nhiệt Bật chức chống máy cắt hỏng (50BF) Thời gian trễ 50BF 0,25 3.5 Kết luận  Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp lựa chọn dựa phân tích sở bảo vệ rơle trạm biến áp nguyên lý hoạt động loại bảo vệ đồng thời vào công suất, chủng loại, số cuộn dây sơ đồ đấu dây máy biến áp  Kết tính tốn dòng điện ngắn mạch trạm chế độ khác làm sở cho việc tính tốn thơng số loại bảo vệ Theo việc tiến hành kiểm tra làm việc độ nhạy loại bảo vệ tiến hành đánh giá đạt yêu cầu Tiếp theo việc cài đặt thông số máy biến áp rơle đề xuất thực theo kết tính toán kiểm tra  Hệ thống bảo vệ rơle trạm với rơle 7UT633 làm bảo vệ 7SJ621 làm bảo vệ dự phòng cài đặt chức năng, thông số phù hợp theo sơ đồ phương thức, kết tính tốn dòng điện ngắn mạch tính tốn thơng số loại bảo vệ Với hệ thống bảo vệ rơle trên, trạm biến áp nói riêng lưới điện khu vực nói chung đảm bảo vận hành an toàn, ổn định, không xảy tượng làm việc không bình thường xuất cố 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Bài luận văn trình bày nội dung:  Giới thiệu sơ lược vị trí, vai trò, ngun lý làm việc thơng số thiết bị trạm biến áp 110kV Sơn Hải Nêu rõ cần thiết phải có hệ thống bảo vệ rơle phù hợp cho trạm;  Phân tích ưu nhược điểm rơle điện rơle kỹ thuật số Giới thiệu số loại rơle kỹ thuật số hãng Siemens Alstom sử dụng rộng rãi thị trường Đề xuất việc nghiên cứu sử dụng loại rơle hãng Siemens cho trạm;  Lựa chọn phương thức bảo vệ rơle phù hợp với công suất, chủng loại, số cuộn dây sơ đồ dấu dây máy biến áp Tính tốn dòng điện ngắn mạch trạm làm sở cho việc chỉnh định rơle bảo vệ Kết kiểm tra làm việc độ nhạy loại bảo vệ đảm bảo theo yêu cầu Hệ thống bảo vệ rơle đề xuất nghiên cứu cho trạm phạm vi đề tài hai loại rơle 7UT633 7SJ621 hãng Siemens Đây loại rơle sử dụng rộng rãi, đạt độ ổn định cao có nhiều ưu điểm vận hành kiểm chứng Việc nghiên cứu sử dụng rơle bảo vệ hãng Siemens cho trạm cần thiết số lý sau đây:  Trong trường hợp hệ thống bảo vệ rơle trạm (các rơle hãng Alstom) hoạt động không đạt độ ổn định cao không đáp ứng hết yêu cầu vận hành thực tế việc xem xét thay hệ thống rơle bảo vệ phải tính tới;  Theo thiết kế ban đầu trạm có tính tới việc lắp đặt thêm máy biến áp tương tự máy biến áp có Khi nghiên cứu việc sử dụng loại rơle Siemens đề tài xem xét áp dụng 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hoàng Việt, Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2003 [2] Nguyễn Hồng Việt Phạm Thị Thanh Bình, Ngắn mạch ổn định hệ thống điện, Nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2005 [3] Lã Văn Út, Ngắn mạch hệ thống điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2012 [4] SIPROTEC-Differential Protection 7UT6 (V4.0)-Manual (7UT613, 7UT633, 7UT635) [5] SIPROTEC-Multi-Functional Protective Relay with Local Control 7SJ62/64 (V4.9)-Manual [6] Micom P631/P621/P633/P634-Transformer Dirrerential Protection DevicesTechnical Manual 92 ... nội dung về: Giới thiệu trạm biến áp 110kV Sơn Hải, Nghiên cứu tổng quan rơle kỹ thuật số Nghiên cứu thiết kế hệ thống rơle kỹ thuật số bảo vệ cho trạm biến áp 110kV Sơn Hải Ngồi sau hồn thành... họ rơle Micom P63x 48 2.4 Kết luận 56 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110kV SƠN HẢI 58 3.1 Cơ sở bảo vệ rơle trạm biến áp. .. trạng trạm biến áp 110kV nói trên, đặc biệt hệ thống bảo vệ rơle;  Nghiên cứu đánh giá tổng quan loại rơle kỹ thuật số sử dụng trạm biến áp điện lực;  Tính tốn, lựa chọn, chỉnh định rơle kỹ thuật