Đánh giá chức năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kv tam kỳ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HỮU THỌ ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA RƠLE GRT 200 BẢO VỆ SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM KỲ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng – Năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HỮU THỌ ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA RƠLE GRT 200 BẢO VỆ SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM KỲ Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 8520201 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣờı hƣớng dẫn khoa học: GS TS LÊ KIM HÙNG Đà Nẵng – Năm 2022 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan trình làm luận văn tốt nghiệp thực nghiêm túc quy định liêm học thuật: - Khơng gian lận, bịa đặt, đạo văn, giúp người học khác vi phạm - Trung thực việc trình bày, thể hoạt động học thuật kết từ hoạt động học thuật thân - Không giả mạo hồ sơ học thuật - Không dùng biện pháp bất hợp pháp trái quy định để tạo nên ưu cho thân Chủ động tìm kiếm tránh hành vi vi phạm liêm học thuật, chủ động tìm hiểu nghiêm túc thực quy định luật sở hữu trí tuệ - Sử dụng sản phẩm học thuật người khác phải có trích dẫn nguồn gốc rõ ràng Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn đồ án rõ nguồn gốc rõ ràng phép công bố Học viên thực Nguyễn Hữu Thọ THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ii ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA RƠLE GRT 200 BẢO VỆ SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM KỲ Học viên: Nguyễn Hữu Thọ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 8520201 Khóa: K39.KTĐ- QNa Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt: Trạm biến áp 110kV Tam Kỳ có cơng suất 88MVA, có vai trị cấp điện cho thành phố Tam Kỳ huyện lân cận Sự cố máy biến áp làm ảnh hưởng lớn đến cung cấp điện, cần phải trang bị hệ thống bảo vệ rơle, bảo vệ so lệch bảo vệ nhằm đảm bảo cho hệ thống điện vận hành an toàn tin cậy Luận văn tập trung nghiên cứu Rơle GRT 200, tính tốn, mơ bảo so lệch MBA T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ phần mềm Matlab Simulink, sở chương trình tính tốn mô giúp cho người quản lý, phận kỹ thuật nhân viên vận hành nắm bắt tốt hệ thống lưới điện quản lý Tổng hợp cố lưới điện, chuẩn đốn cố xác, khắc phục cố nhanh, đảm bảo cho hệ thống điện vận hành chắn, tin cậy liên tục Từ khóa: Rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ, đánh giá chức làm việc ASSESSMENT OF THE WORKING FUNCTION OF GRT RELAY 200 TO PROTECTION DIFFERENCE AT TAM KY 110KV POWER SUPPLY STATION Summary: The 110kV power transformer station in Tam Ky City has a capacity of 88MVA, which is responsible for supplying electricity to Tam Ky city and neighboring districts An incident at the transformer will greatly affect the power supply, so it is necessary to equip a relay protection system in which avoiding power grid failures is to protect the power system for safer and more reliable operation The thesis focuses on researching GRT 200 relay (The GRT200 transformer protection IED has been designed to provide complete protection for two-winding or three-winding power transformers, auto-transformers and generator-transformers, within the flexible and user-friendly GR-200 Series platform Up to five current inputs can be provided for the phase-segregated differential protection The main transformer differential protection is supported by restricted earth fault, backup overcurrent, thermal overload, over-excitation and frequency protections.) calculating and simulating the deviation of transformer T1 at 110kV substation in Tam Ky city using Matlab Simulink software, on the basis of a calculation and simulation program to help managers, technical departments and operators have a better grasp of the grid system they are managing Synthesize problems on the power system, diagnose problems accurately, fix problems quickly and ensure that the power system operates reliably, reliably and continuously Keywords: Relay GRT 200 differential protection of Tam Ky 110kV substation, evaluation of working function THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i TÓM TẮT .ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi DANH SÁCH CÁC BẢNG vii DANH SÁCH CÁC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI BỐ CỤC LUẬN VĂN CHƯƠNG BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 1.1 Các hư hỏng, dạng cố xảy máy biến áp 1.1.1 Các nguyên nhân dẫn đến hư hỏng máy biến áp 1.1.2 Các cố chế độ làm việc khơng bình thường máy biến áp 1.2 Các loại bảo vệ cho máy biến áp 1.2.1 Nhiệm vụ bảo vệ rơle 1.2.2 Các loại rơle bảo vệ cho máy biến áp 1.2.3 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 1.3 Bảo vệ so lệch máy biến áp 10 1.3.1 Nguyên tắc chung 10 1.3.2 Nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch máy biến áp 11 1.3.3 Dòng điện khởi động bảo vệ so lệch máy biến áp 13 1.4 Các yếu tổ ảnh hưởng đến chức bảo vệ so lệch máy biến áp 13 1.4.1 Sai số tỷ số máy biến dòng 13 1.4.2 Các máy biến dòng bão hòa sai khác 14 1.4.3 Tổ đấu dây máy biến dịng khơng phù hợp với tổ đấu dây máy biến áp 14 1.4.4 Tỉ số biến máy biến áp 14 1.4.5 Sai sót việc đấu nối máy biến dòng 14 1.4.6 Ảnh hưởng sóng hài 14 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội iv 1.5 Các giải pháp khắc phục 16 1.5.1 Khắc phục sai số sai số máy biến dòng 16 1.5.2 Khắc phục máy biến dòng bão hịa khơng giống 17 1.5.3 Khắc phục sai số nấc phân áp máy biến áp 17 1.5.4 Khắc phục sai số tổ đấu dây máy biến áp 17 1.5.5 Khắc phục sóng hài 19 1.6 Kết luận chương 19 CHƯƠNG TÌM HIỂU RƠLE SO LỆCH CÁC TRẠM 110KV QUẢNG NAM VÀ RƠLE GRT 200 BẢO VỆ SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM KỲ 20 2.1 Các trạm 110kV Quảng Nam 20 2.2 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 110kV 20 2.2.1 Các rơle tác động theo dòng điện 21 2.2.2 Các rơle khơng tác động theo dịng điện 21 2.2.3 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 22 2.3 Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch máy biến áp trạm 110kV Quảng Nam 23 2.3.1 Tìm hiểu cấu trúc đặc tính làm việc rơle Micom P632 24 2.3.2 Tìm hiểu cấu trúc đặt tính làm việc rơle SEL787 28 2.4 Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch máy biến áp T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ 30 2.4.1 Tìm hiểu cấu trúc phần cứng rơle Toshiba GRT200 31 2.4.2 Tìm hiểu phần mềm rơle 32 2.4.3 Đặt tính làm việc chức bảo vệ so lệch rơle Toshiba GRT 200 37 2.5 Kết luận chương 41 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ MÔ PHỎNG BẢO VỆ SO LỆCH CHO MBAT1 TRẠM TAM KỲ SỬ DỤNG RƠLE GRT 200 42 3.1 Thông số đầu vào trạm 110kV Tam Kỳ 42 3.2 Tính tốn ngắn mạch 43 3.2.1 Kết tính dịng điện ngắn mạch chế độ cực đại 43 3.2.2 Kết tính dịng điện ngắn mạch chế độ cực tiểu 44 3.3 Tính tốn thơng số chỉnh định cho rơle bảo vệ so lệch MBA T1 trạm biến áp 110KV Tam Kỳ 46 3.3.1 Chọn máy biến dòng điện 46 3.3.2 Tính thông số cài đặt cho chức bảo vệ so lệch cho rơle bảo vệ so lệch GRT 200 46 3.3.3 Kiểm tra làm việc chức bảo vệ so lệch (87T) 47 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội v 3.4 Mơ tính tốn bảo vệ so lệch máy biến áp T1 trạm biến áp 110KV Tam Kỳ sử dụng phần mềm Matlab Simulink 57 3.4.1 Mơ hình mơ 57 3.4.2 Các khối cấu trúc rơle 57 3.4.3 Kết mô 58 3.5 Kết luận chương 68 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao) THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội vi DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU: Is If - Dòng điện phía sơ cấp - Dịng điện pha Iđm IN ILV - Dòng điện làm việc định mức - Dòng điện ngắn mạch - Dòng điện làm việc rơle IH IDIFF - Dòng điện hãm rơle - Dòng điện so lệch Sđm SN - Công suất định mức - Công suất ngắn mạch S cb - Công suất Uđm - Điện áp định mức U cb - Điện áp E *HT - Sức điện động hệ thống X1; X2; X0 - Điện kháng thứ tự thuận; thứ tự nghịch; thứ tự không I ; I2 ; I U C−H - Dòng điện thứ tự thuận; thứ tự nghịch; thứ tự không - Điện áp ngắn mạch cao-hạ U CN - Điện áp ngắn mạch phía cao U HN - Điện áp ngắn mạch phía hạ XC - Điện kháng phía cao XH - Điện kháng phía hạ (3) N - Ngắn mạch pha (1,1) N - Ngắn mạch pha chạm đất N(1) - Ngắn mạch pha chạm đất T1; T2; T3 - Máy biến áp số 1; số 2; số BI - Máy biến dòng OLTC - Bộ điều áp tải CHỮ VIẾT TẮT: MBA TBA SCADA LCD - Máy biến áp - Trạm biến áp - Supervisory Control And Data Acquisition - Liquid Crystal Display THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 2.1 Bảng kết tính tốn cho tất tổ đấu dây xảy 25 2.2 Bảng phím nhấn rơle TOSHIBA GRT200 32 2.3 Hệ thống thư mục chức rơle 33 3.1 Dòng điện ngắn mạch qua bảo vệ chế độ cực đại 43 3.2 Dòng điện ngắn mạch qua bảo vệ chế độ cực tiểu 44 3.3 Kết kiểm tra hệ số an toàn bảo vệ so lệch máy biến áp (87T) 50 3.4 Kết kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch máy biến áp (87T) 53 3.5 Kết kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch máy biến áp (87N) 56 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình hình Trang 1.1 Chạm đất pha cuộn dây đấu 1.2 Dòng điện chạm đất pha máy biến áp nối đất qua tổng trở 1.3 Dòng điện chạm đất pha máy biến áp tiếp 1.4 Ngắn mạch nhiều pha cuộn dây máy biến áp 1.5 Một số vòng dây máy biến áp bị nối tắt 1.6 Dịng điện chạm có số vịng dây máy biến áp bị nối tắt 1.7 Sơ đồ phương thức bảo vệ điển hình cho máy biến áp 10 1.8 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc máy biến áp 11 1.9 Đường đặc tính làm việc bảo vệ so lệch đặc tính cố 12 1.10 Liên kết từ thông lõi thép máy biến áp 15 1.11 Tổ đấu dây máy biến áp 18 1.12 Sơ đồ đấu thuật toán bù để bù góc lệch pha 19 2.1 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp cuộn dây 22 2.2 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp cuộn dây 23 2.3 Hình ảnh rơle Micom P632 24 2.4 Đặc tính làm việc rơle Micom P632 27 2.5 Hình ảnh rơle SEL 787 28 2.6 Đường đặt tính làm việc chức so lệch rơle SEL787 29 2.7 Hình ảnh rơle TOSHIBA GRT200 31 2.8 Giao diện phần mềm GR-TIEMS cho rơle hàng Toshiba 34 2.9 Hình ảnh giao diện kết nối phần mềm GR-TIEMS 36 2.10 Hình ảnh giao diện kết nối phần mềm GR-TIEMS 36 2.11 Hình ảnh giao diện kết nối phần mềm GR-TIEMS 37 2.12 Đặc tính bảo vệ so lệch dịng điện 38 2.13 Đặc tính Highset S2 39 2.14 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế 39 2.15 Sơ đồ khối hoạt động REF 40 nối đất trực THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội % Dispatch the flag The switch function controls the calls to % S-function routines at each simulation stage of the S-function % switch flag, %%%%%%%%%%%%%%%%%% % Initialization % %%%%%%%%%%%%%%%%%% % Initialize the states, sample times, and state ordering strings case [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes; %%%%%%%%%%% % Outputs % %%%%%%%%%%% % Return the outputs of the S-function block case sys=mdlOutputs(t,x,u); %%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Unhandled flags % %%%%%%%%%%%%%%%%%%% % There are no termination tasks (flag=9) to be handled % Also, there are no continuous or discrete states, % so flags 1,2, and are not used, so return an empty % matrix case { 1, 2, 4, } sys=[]; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Unexpected flags (error handling)% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Return an error message for unhandled flag values otherwise DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag)); end % end timestwo % %============================================================ ================= THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội % mdlInitializeSizes % Return the sizes, initial conditions, and sample times for the S-function %============================================================ ================= % function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = mdlInitializeSizes() sizes = simsizes; sizes.NumContStates = 0; sizes.NumDiscStates = 0; sizes.NumOutputs = -1; % dynamically sized sizes.NumInputs = -1; % dynamically sized sizes.DirFeedthrough = 1; % has direct feedthrough sizes.NumSampleTimes = 1; sys = simsizes(sizes); str = []; x0 = []; ts = [-1 0]; % inherited sample time % specify that the simState for this s-function is same as the default simStateCompliance = 'DefaultSimState'; function sys = mdlOutputs(t,x,u) T2 = [1 -1 0;0 -1;-1 1]/sqrt(3); I2 =[u(1) u(2) u(3)]; % currents before adaptation I22 = (T2 * I2')'; % currents after adaptation sys = I22; c) Khối Hàm ZeroBlock function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = ZeroBlock(t,x,u,flag) %TIMESTWO S-function whose output is two times its input % This MATLAB file illustrates how to construct an MATLAB file S-function that % computes an output value based upon its input The output of this % S-function is two times the input value: % % y = * u; % % See sfuntmpl.m for a general S-function template % % See also SFUNTMPL THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội % Copyright 1990-2009 The MathWorks, Inc % % Dispatch the flag The switch function controls the calls to % S-function routines at each simulation stage of the S-function % switch flag, %%%%%%%%%%%%%%%%%% % Initialization % %%%%%%%%%%%%%%%%%% % Initialize the states, sample times, and state ordering strings case [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes; %%%%%%%%%%% % Outputs % %%%%%%%%%%% % Return the outputs of the S-function block case sys=mdlOutputs(t,x,u); %%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Unhandled flags % %%%%%%%%%%%%%%%%%%% % There are no termination tasks (flag=9) to be handled % Also, there are no continuous or discrete states, % so flags 1,2, and are not used, so return an empty % matrix case { 1, 2, 4, } sys=[]; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Unexpected flags (error handling)% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Return an error message for unhandled flag values otherwise DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag)); end % end timestwo % %============================================================ THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ================= % mdlInitializeSizes % Return the sizes, initial conditions, and sample times for the S-function %============================================================ ================= % function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = mdlInitializeSizes() sizes = simsizes; sizes.NumContStates = 0; sizes.NumDiscStates = 0; sizes.NumOutputs = -1; % dynamically sized sizes.NumInputs = -1; % dynamically sized sizes.DirFeedthrough = 1; % has direct feedthrough sizes.NumSampleTimes = 1; sys = simsizes(sizes); str = []; x0 = []; ts = [-1 0]; % inherited sample time % specify that the simState for this s-function is same as the default simStateCompliance = 'DefaultSimState'; function sys = mdlOutputs(t,x,u) T1 = [2 -1 -1;-1 -1;-1 -1 2] / 3; I1 =[u(1), u(2), u(3)];% currents before I0 elimination I11 = (T1*I1')'; % currents after I0 elimination sys = I11; THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ... máy biến áp mà rơle thực nhiệm vụ bảo vệ 2.4 Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch máy biến áp T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ [6] Bảo vệ so lệch cho máy biến áp trạm biến áp 110kV Tam Kỳ dùng loại rơle GRT. .. thức bảo vệ MBA 110kV 2.3 Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch MBA trạm 110kV Quảng Nam 2.4 Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch MBA trạm biến áp 110kV Tam Kỳ 2.5 Kết luận chương Chương Tính tốn mô rơle bảo vệ so. .. điện 110kV Quảng Nam, tìm hiểu rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ Tính tốn mơ bảo vệ so lệch cho MBA T1 tram biến áp 110kV Tam Kỳ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Sử dụng lý thuyết bảo