Nghiê�n cứ� u đả�m bả�o đo�� cho� n lo� c cu� ả rơ lê bả�o vê�� vơ� i cả� c sứ� co� chả�m đả� t to� ng trơ� cảo trê�n hê�� tho� ng điê��n miê�n bả�cPảgê 1 BỘ G IÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC B ÁCH[.]
BỘ G IÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC B ÁCH KHOA HÀ NỘI - LƯU CÔNG ĐĂNG NGHIÊN CỨU ĐẢM BẢO ĐỘ CHỌN LỌC CỦA RƠ LE BẢO VỆ VỚI CÁC SỰ CỐ CHẠM ĐẤT TỔNG TRỞ CAO TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN BẮC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2018 Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page Lưu Công Đăng Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tồn luận văn thân tơi nghiên cứu, tính tốn phân tích Số liệu đưa luận văn dựa kết tính tốn trung thực tơi, khơng chép hay số liệu công bố Nếu sai với lời cam kết trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Lưu Công Đăng Lớp: CH2016A-KTĐ Trang Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page Lưu Công Đăng Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật LỜI MỞ ĐẦU Tro ng hệ thống điện, lưới điện truyền tải đóng vai trị quan trọng q trình truyền tải điện với nhiệm vụ đảm bảo cung cấp điện an toàn, tin cậy cho phụ tải Để đảm nhiệm hiệu vai trị này, cần có phối hợp tốt thiết bị bảo vệ, phải kể đến bảo vệ khoảng cách bảo vệ dịng chạm đất Luận văn tập trung phân tích ảnh hưởng điện trở cố chạm đất đến khả làm việc bảo vệ khoảng cách đường dây truyền tải Với cố có điện trở nhỏ, bảo vệ khoảng cách, bao gồm đến vùng tác động đảm bảo độ tin cậy chọn lọc tác động giải trừ cố Tuy nhiên, với cố có tổng trở lớn hơn, tổng trở biểu kiến nằm ngồi vùng tất bảo vệ khoảng cách Khi cố giải trừ rơ le bảo vệ q dịng chạm đất có hướng vơ hướng, với mức độ chọn lọc suy giảm Trong nghiên cứu này, tiến hành thử nghiệm mô kịch cố chạm đất với giá trị điện trở cố vị trí khác lưới điện 110kV khu vực miền Bắc từ đánh giá độ tin cậy tác động hệ thống rơ le bảo vệ khoảng cách, mức độ chọn lọc cần dựa vào bảo vệ dòng chạm đất để giải trừ cố Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Đức Huy thầy cô môn Hệ thống điện – Viện Điện – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hướng dẫn, bảo tận tình suốt trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi có đóng góp quý báu cho luận văn Lớp: CH2016A-KTĐ Trang Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page Lưu Công Đăng Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 10 1.1 Tín h cấp thiết đề tài 10 1.2 Mục đích nghiê n cứu 10 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .10 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY 110KV 12 2.1 Các nguyên lý bảo vệ cho đường dây 110kV 12 2.1.1 Bảo vệ so lệch .12 2.1.2 Bảo vệ khoảng cách .16 2.1.3 Bảo vệ dòng chạm đất 27 2.2 So sánh bảo vệ dòng chạm đất bảo vệ khoảng cách 28 2.3 Phương thức bảo vệ cho đường dây 110kV 29 2.3.1 Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ cho đường dây khơng cáp ngầm 110kV có truyền tin cáp quang 29 2.3.2 Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ cho đường dây khơng 110kV khơng có truyền tin cáp quang 30 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN MIỀN BẮC 32 3.1 Nguồn điện 32 3.2 Phụ tải 34 3.3 Lưới điện 38 3.4 Hệ thống rơ le bảo vệ tự động 41 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH VÀ QUÁ DÒNG CHẠM ĐẤT VỚI CÁC SỰ CỐ NGẮN MẠCH TỔNG TRỞ CAO 43 4.1 Giới thiệu mơ hình mơ 43 4.2 Cài đặt bảo vệ 45 4.2.1 Cài đặt vùng bảo vệ khoảng cách .45 4.2.2 Cài đặt bảo vệ dòng chạm đất 46 Lớp: CH2016A-KTĐ Trang Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Lưu Công Đăng 4.3 Kết mô 46 4.3.1 Kịch khơng có điện trở chạm đất 46 4.3.2 Kịch điện trở chạm đất thay đổi 49 4.3.3 Phân tích chọn lọc tác động bảo vệ dòng với trường hợp bảo vệ khoảng cách không làm việc 53 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 57 5.1 Những kết đạt 57 5.2 Định hướng phát triển đề tài .58 PHỤ LỤC 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO .80 Lớp: CH2016A-KTĐ Trang Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page Lưu Công Đăng Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BI, CT, TI Biến dòng điện BU, TU Biến điện áp TTK Thứ tự không TTT Thứ tự thuận ĐZ Đường dây MBA Máy biến áp HTĐ Hệ thống điện TBA Trạm biến áp TĐ Thủy điện NĐ Nhiệt điện EVN Tập đoàn Điện lực Việt Nam PSS/E Power System Simulator for Engineering (Phần mềm PSS/E) MATL AB Matrix laboratory (Phần mềm MATLAB) DIFF Different current (Dòng điện so lệch) DUTT Direct under -reach transfer trip (Phương thức cắt liên động trực tiếp) PUTT Permissive under-reach transfer trip (Phương thức cắt liên động cho phép) POTT Permissive over-reach transfer trip (Phương thức cắt liên động cho phép) PLC Power line carrier (Kháng tải ba) PSB Power Swing Block (Chức khóa chống dao động cơng suất) Z< Bảo vệ tổng trở thấp 51N Bảo vệ dòng đất vơ hướng 67N Bảo vệ q dịng đất có hướng Lớp: CH2016A-KTĐ Trang Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page Lưu Công Đăng Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Tăng trưởng công suất HTĐ miền Bắc năm 2018 so với năm 2017 34 Bảng 3.2: Tăng trưởng sản lượng HTĐ miền Bắc năm 2018 so với năm 2017 34 Bảng 3.3: Nhu cầu phụ tải Công ty Điện lực năm 2018 so với năm 2017 35 Bảng 3.4: Thống kê chủng loại rơ le sử dụng HTĐ Miền Bắc 41 Bảng 4.1: Số trường hợp khởi động bảo vệ khoảng cách 49 Bảng 4.2: Số lần khởi động bảo vệ khoảng cách 52 Bảng 4.3: Số trường hợp tác động bảo vệ 55 Lớp: CH2016A-KTĐ Trang Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page Lưu Công Đăng Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Ngu n lý bảo vệ so lệch 12 Hình 2.2: Sự cố ngồi vùng bảo vệ so lệch 13 Hình 2.3: Sự cố vùng bảo vệ so lệch 14 Hình 2.4: Đặc tính bảo vệ so lệch theo dòng điện 15 Hình 2.5: Điểm cố đường đặc tính tác động 16 Hình 2.6: Đặc tính tứ giác .17 Hình 2.7: Vùng làm việc bảo vệ khoảng cách 18 Hình 2.8: Mơ quỹ đạo tổng trở ngắn mạch pha 19 Hình 2.9: Sơ đồ DUTT 19 Hình 2.10: Sơ đồ PUTT 20 Hình 2.11: Sơ đồ POTT 20 Hình 2.12: Sơ đồ truyền tín hiệu khóa 21 Hình 2.13: Ảnh hưởng điện trở hồ quang điểm cố 22 Hình 2.14: Đặc tính tứ gi ác bảo vệ khoảng cách 22 Hình 2.15: Ảnh hưởng điện trở cố .23 Hình 2.16: Ảnh hưởng tải đến bảo vệ khoảng cách 24 Hình 2.17: Ảnh hưởng hỗ cảm đường dây song song 24 Hình 2.18: Ảnh hưởng hệ số phân bố dòng điện 25 Hình 2.19: Ảnh hưởng tụ dọc đường dây 25 Hình 2.20: Quỹ đạo tổng trở có dao động điện cố 26 Hình 2.21: So sánh đặc tính làm việc bảo vệ q dịng khoảng cách 28 Hình 2.22: Phương thức bảo vệ cho ĐZ 110kV có truyền tin cáp quang 30 Hình 2.23: Phương thức bảo vệ cho ĐZ 110kV khơng có truyền tin cáp quang 31 Hình 3.1: Cơ cấu tỷ trọng thành phần phụ tải HTĐ miền Bắc 36 Hình 4.1: Minh họa phương pháp nghiên cứu 44 Hình 4.2: Các vùng bảo vệ khoảng cách 45 Hình 4.3: Vùng bảo vệ khoảng cách tác động 47 Hình 4.4: Vùng bảo vệ khoảng cách khởi động .47 Hình 4.5: Vùng bảo vệ khoảng cách khởi động .48 Hình 4.6: Bảo vệ khoảng cách khởi động .48 Hình 4.7: Vùng bảo vệ khoảng cách tác động 50 Lớp: CH2016A-KTĐ Trang Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Lưu Cơng Đăng Hình 4.8: Vùng bảo vệ khoảng cách tác động 50 Hình 4.9: Vùng bảo vệ khoảng cách khởi động .51 Hình 4.10: Các vùng bảo vệ khoảng cách khởi động 51 Hình 4.11: Điện trở cố kịch 52 Hình 4.12: Số lần tác động bảo vệ 54 Hình 4.13: Dải điện trở cố bảo vệ khoảng cách không làm việc 55 Lớp: CH2016A-KTĐ Trang Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page Lưu Công Đăng Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tí nh cấp thiết đề tài Hiện hệ thống điện Việt Nam, lưới điện truyền tải đóng vai trị quan trọng q trình truyền tải điện năng, giúp tăng cường liên kết lưới điện phân phối, đảm bảo cung cấp điện an toàn, tin cậy cho phụ tải Để đảm nhiệm vai trò quan trọng này, cần có phối hợp tốt trang thiết bị hệ thống rơle bảo vệ Thực tế cho thấy phần lớn dạng cố xảy đường dây không cố ngắn mạch chạm đất pha Với cố có điện trở nhỏ, rơ le bảo vệ khoảng cách, bao gồm đến vùng tác động đảm bảo độ tin cậy chọn lọc tác động giải trừ cố Tuy nhiên, với cố có tổng trở lớn hơn, tổng trở biểu kiến nằm ngồi vùng tất bảo vệ khoảng cách Khi cố giải trừ rơ le bảo vệ dịng chạm đất có hướng vơ hướng, với thời gian loại trừ cố lớn mức độ chọn lọc suy giảm Để giải vấn đề cần có nghiên cứu cụ thể để đánh giá làm việc hệ thống rơ le bảo vệ đường dây truyền tải đặc biệt bảo vệ khoảng cách bảo vệ dòng chạm đất, từ đưa giải pháp nhằm đảo bảo hệ thống rơ le bảo vệ làm việc tin cậy, chọn lọc 1.2 Mục đích nghiên cứu Đề tài “Nghiên cứu đảm bảo độ chọn lọc rơ le bảo vệ với cố chạm đất tổng trở cao hệ thống điện miền Bắc” thực nhằm phân tích, đánh giá độ tin cậy tác động rơ le bảo vệ khoảng cách, mức độ chọn lọc cần dựa vào bảo vệ dòng chạm đất để giải trừ cố 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu đánh giá làm việc bảo vệ khoảng cách, bảo vệ dòng chạm đất lưới điện 110kV miền Bắc với dạng cố ngắn mạch chạm đất qua giá trị tổng trở khác nhau, sử dụng phần mềm PSS/E MATLAB Nội dung luận văn chia làm chương: Lớp: CH2016A-KTĐ Trang 10 Nghiên u đảm bả o độ chọ n lọ c củ a rơ le bảo vệ vớ i cá c cố chạ m đấ t tổ ng trở cao hệ thố ng điện miền bắc Page 10