Ứng dụng rơle khoảng cách kỹ thuật số micom để bảo vệ đường dây truyền tải điện

ỨNG DỤNG RƠLE KHOẢNG CÁCH KỸ THUẬT SỐ MICOM ĐỂ BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI ĐIỆN APPLICATION OF NUMERICAL DISTANCE RELAY’S MICOM TO PROTECT POWER TRANSMISSION LINES LÊ KIM HÙNG Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Để đảm bảo mục tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống điện hầu hết đường dây truyền tải phân phối trang bị rơle khoảng cách số làm bảo vệ Việc nghiên cứu để chỉnh định cài đặt thông số cho loại bảo vệ quan trọng nhằm vận hành hệ thống điện cách tin cậy, an toàn hiệu Bài báo giới thiệu số chức cách tính tốn cài đặt thơng số cho rơle khoảng cách số MICOM họ P44X (X: 1, 2, 4) ABSTRACT In order to attain economic and technical effect in power system operation in many power transmission and distribution lines, numerical distance relays are used as one of the main protectors Therefore, the study and setting of this protection is very important so as to operate the power system most safely, reliably and effectively The article presents some basic functions and methods of setting numerical distance relay MICOM‘s P44X Đặt vấn đề Rơle khoảng cách MICOM họ P44X hợp rơle số hãng ALSTOM Đây loại rơle kỹ thuật số ứng dụng công nghệ đại Các rơle kỹ thuật số MICOM họ P44X hồn tồn đáp ứng yêu cầu bảo vệ cho đường dây truyền tải phân phối hệ thống điện Trong hệ thống điện Việt Nam, rơle khoảng cách số sử dụng phổ biến để bảo vệ đường dây 110, 220 kV 500 kV, việc tìm hiểu chỉnh định chúng để đảm bảo độ tin cậy vận hành cần thiết Sau giới thiệu khái quát rơle khoảng cách số MICOM họ P44X cách tính tốn chỉnh định thông số bảo vệ Giới thiệu rơle số MICOM họ P44X 2.1 Cấu hình chung Hình dáng bên ngồi rơle khoảng cách số MICOM P441 hình Trong đó: (1) - hình tinh thể lỏng (LCD) hiển thị 16 kí tự hai hàng (2) - bốn đèn LED cố định (3) - tám đèn LED hiển thị vùng khả trình (4) - hệ thống phím chức (5) - phím chức đọc, xố kí tự hiển thị thời gian (6) - vỏ bọc kớ hiu sn phm Hỗnh 1: Hỗnh daùng bón ngoaỡi cuía råle MICOM P441 (7) - che chắn bảo vệ đầu kết nối cổng truyền thông (8) - phần đầu kẹp chì Ngồi cấu hình chung trên, rơle khoảng cách số MICOM họ P44X cịn có đặc điểm riêng sau: - P441: có đầu vào logic, 16 đầu để truyền tín hiệu cắt máy cắt, hiển thị thời gian, truyền thông xa chức khác - P442: có 16 đầu vào logic 21 đầu số, đồng hồ đồng thời gian thực, đầu nối truyền thông với cáp quang - P444: có 24 đầu vào logic số 32 đầu ra, đồng hồ đồng thời gian thực, đầu nối truyền thông với cáp quang Thời gian tác động nhanh rơle khoảng cách số MICOM khoảng 18 msec Rơle khoảng cách MICOM có hai loại cổng truyền thông là: cổng truyền thông nội (local communication port) cổng truyền thông từ xa (remote communication port) Cổng truyền thông nội bộ: gồm mạch giao tiếp thiết kế sử dụng kết nối trực tiếp với máy tính để thu thập liệu hay tải chương trình, sơ đồ logic, thông số cài đặt sử dụng phần mềm mô để kết nối rơle với Cổng truyền thông từ xa sử dụng để kết nối với thiết bị truyền tin trao đổi thông tin trung tâm điều khiển với rơle, truyền tín hiệu cắt liên động hai rơle hai đầu đường dây (ĐZ) Nhờ mà người ta xây dựng trạm biến áp vận hành hồn tồn tự động khơng cần người trực, từ nâng cao tính tự động hố, khả đồng bộ, độ tin cậy chất lượng điện hệ thống điện 2.2 Các chức rơle Hình trình bày chức rơle khoảng cách số MICOM họ P44X Hình 2: Sơ đồ bảo vệ đường dây rơle khoảng cách số MICOM  Chức bảo vệ khoảng cách (21) Là chức rơle, làm việc theo nguyên lý tổng trở thấp Z< Rơle bao gồm vùng làm việc, đó: - Vùng 1: Ln làm việc theo hướng thuận - Vùng 1X (vùng mở rộng), vùng 2, 3: làm việc theo hướng thuận, kích hoạt khơng - Vùng 4: làm việc theo hướng ngược (có thể chọn khơng), điện trở hệ số bù trùng với vùng - Vùng P: vùng khả trình, kích hoạt làm việc theo hướng thuận hướng ngược Các thông số chỉnh định cho vùng cố pha-pha pha-đất hoàn toàn độc lập Chức bảo vệ khoảng cách bị khoá máy biến điện áp (TU) bị lỗi Chức bảo vệ vùng bị khố khơng khố (tuỳ chọn) có tượng dao động cơng suất Định vị điểm cố: Chức tính tốn tổng trở cố khoảng cách từ chỗ đặt TI, TU đến điểm cố Kết hiển thị đơn vị km,  % đường dây bảo vệ Chức cắt nhanh đóng điện vào đường dây bị cố: Rơle dùng đầu vào kiểm tra trạng thái máy cắt tín hiệu đường dây “chết” để khởi tạo bảo vệ Khi đóng điện vào đường dây có cố, rơle đưa lệnh cắt nhanh cho dù điểm cố vùng cắt nhanh (vùng 1) vùng cắt có thời gian (trường hợp xảy đóng điện vào đường dây sau sửa chữa mà quên tháo tiếp địa) Ngoài rơle khoảng cách số MICOM họ P44X cịn làm việc kết hợp với sơ đồ bảo vệ liên động  Chức bảo vệ dòng (50/51) Có cấp tác động độc lập nhau: - Cấp 2: làm việc theo hướng thuận hướng ngược vô hướng Khi lỗi TU rơle làm việc có hướng rơle tự động chuyển qua làm việc vô hướng với thời gian chỉnh định riêng khố (tuỳ chọn) Rơle làm việc theo đặc tuyến thời gian độc lập phụ thuộc - Cấp 3: làm việc vô hướng khoá, với đặc tuyến thời gian độc lập làm việc liên tục làm việc với chức chống đóng điện vào điểm cố - Cấp 4: làm việc vơ hướng khố với đặc tuyến thời gian độc lập, dùng để bảo vệ góp  Chức bảo vệ q dịng chạm đất (50/51N) Có hai cấp bảo vệ: - Cấp 1: làm việc có hướng vơ hướng khố theo đặc tuyến thời gian độc lập phụ thuộc - Cấp 2: làm việc có hướng vơ hướng khoá theo đặc tuyến thời gian độc lập  Chức bảo vệ điện áp, điện áp (59/27) Mỗi chức có hai cấp bảo vệ Cấp chọn theo đặc tuyến thời gian độc lập phụ thuộc Cấp làm việc theo đặc tuyến thời gian độc lập lại  Chức kiểm tra đồng (25) Chức dùng để đóng hồ máy cắt tay chế độ tự động đóng lặp  Chức tự động đóng lặp lại (79) Rơle cho phép đóng lặp lại pha có khơng kiểm tra hồ đồng Số lần đóng lặp lại cho phép lần chu trình  Chức điều khiển máy cắt tay Có kiểm tra hồ đồng Có chế độ điều khiển: từ xa (remote), chỗ (local)  Chức kiểm tra cố máy cắt (74) Lệnh khởi tạo từ bên bên ngồi rơle  Chức giám sát kênh truyền tin (85) Khả kiểm tra lỗi đường truyền kênh tin từ thân rơle  Chức phụ - Chức ghi lại cố: ghi lại 510 cố - Chức đo lường: dịng, áp, góc pha, cơng suất Tính tốn thơng số cài đặt cho bảo vệ khoảng cách Tính tốn thơng số cài đặt cho bảo vệ khoảng cách trạm B đoạn đường dây BC hình với thơng số sau: - Điện áp hệ thống: 230 kV - Tỉ số biến dòng TI: 1200/5 - Tỉ số biến điện áp TU: 230000/115 - Chiều dài đường dây (DZ) cần bảo vệ: 100 km - Tổng trở thứ tự thuận DZ: Z1=0,089+j0,476 = 0,48479,400 /km - Tổng trở thứ tự không DZ: Z0=0,426+j1,576 =1,63274,800 /km A B 80 km 21 D C 100 km 60 km 21 Hình 3: Sơ đồ mơ hình tính tốn bảo vệ rơle 3.1 Phần tính tốn: Đối với bảo vệ khoảng cách MICOM họ P44X góc cài đặt từ -90 0900 có bước nhảy Các giá trị tổng trở đặt tính tốn quy phía thứ cấp - Giá trị tổng trở đặt vùng tính toán theo yêu cầu vùng bảo vệ phải bảo vệ 80% chiều dài đoạn đường dây BC: Giá trị cài đặt vùng 1: 4,6479,40  - Giá trị tổng trở đặt vùng tính tốn theo yêu cầu vùng bảo vệ phải bảo vệ hoàn toàn đoạn đường dây BC khoảng 30% chiều dài đoạn đường dây CD: Giá trị cài đặt vùng 2: 6,853800  - Giá trị tổng trở đặt vùng (bảo vệ dự trữ) tính tốn để bảo vệ tác động chắn cố đoạn đặt bảo vệ (đoạn BC) đoạn kề (đoạn CD) nên thường khoảng 120% chiều dài đoạn BD: Giá trị cài đặt vùng 3: 11,152800  - Giá trị tổng trở đặt vùng hướng ngược tính tốn khoảng 10% giá trị tổng trở đặt vùng 1: Giá trị cài đặt vùng 4: 0,464800  Hệ số ảnh hưởng bù dư cố đất: KZ0 = (Z0 Z1)/3.Z1=(1,63274,800 0 0,48479,4 ).100/3.0,48479,4 100=0,79-6,5 Thời gian cài đặt: - Thời gian tác động vùng 1: tI = 0,1 sec - Thời gian tác động vùng 2: tII = 0,5 sec - Thời gian tác động vùng 3: tIII = 3,5 sec - Thời gian tác động vùng 4: tIV = 4,5 sec 3.2 Bảng trị số chỉnh định cho rơle khoảng cách số MICOM P441: Sau tính tốn giá trị cài đặt, ta thành lập phiếu chỉnh định cho rơle khoảng cách MICOM P441 sau: - Rơle: MICOM P441 - TI: 1200/5 A - TU: 230000/115 kV - Tác động: Cắt MC hức 21 Trị số chỉnh định Thông số 1000 1001 LIN Line Length 1002 LlN Ku 1003 LlN Ki 1004 LIN Zd 1005 LIN Phid 100ALIN Z01 100B LIN Phi01 100C LIN Rd 100DLIN Xd 1010 LIN R01 1011 LIN X01 1012 LIN K01r Nội dung LINE CHARACTERISTICS Length of line in km : Voltage transformer : Current transformer : Positive sequence impedance Zd : Zd argument : Zero sequence impedance Z01 .: Z01 argument Positive sequence resistance : Positive sequence reactance .: Zero sequence resistance : Zero sequence reactance : Real part of K01 : Trị số 100km 2000 240 48,4 ohm 79 deg 163,2 ohm 74,8 deg 89 ohm 47,6 ohm 42,6 ohm 157,6 ohm 0.79 1100 ZONE SETTING: 1101 ZON Z1 1103 ZON T1 1104 ZON Z2 1105 ZON T2 1106 ZON Z3 1107 ZON T3 1108 ZON Dir.Z3 1109 ZON Z4 110AZON T4 Kết luận Ghi Cắt MC Zone impedance : Zone time delay : Zone impedance : Zone time delay : Zone impedance : Zone time delay : Zone derection : Zone impedance : Zone time delay : 4,64 ohm 0.1s 6,85 ohm 0.5s 11,15 ohm 3.5s Forwards 0,46 ohm 4,5s Qua báo giúp cho hiểu chức cách tính tốn cài đặt thơng số rơle khoảng cách số MICOM Điều giúp cho cán kỹ thuật dễ dàng tiếp cận loại rơle số bảo vệ khoảng cách tương đương khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] Alstom, relays MICOM P441, P442, P444 Application Notes, Commissioning & Maintenance Guide, Technical Data, Default PSL, Introduction, Alstom, 2000 Nguyễn Hồng Thái, Vũ Văn Tẩm, Rơle số-lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất Giáo dục, 2001 Lê Kim Hùng, Đoàn Ngọc Minh Tú, Bảo vệ rơle tự động hoá hệ thống điện, Nhà xuất Giáo dục, 1998