Nghiên ứu và thiết kế hệ điều khiển sada ho á trạm 110kv và 220kv

Đúng gúp vào mục tiờu đú khụng thể khụng nhắc tới việc tạo dựng hệ thống mạng thụng tin điện lực núi chung và mạng thụng tin trong điều độ núi riờng đủ mạnh, đủ hiện đại.. Trong quỏ trỡn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan lu n văn tậ ốt nghiệp này là do tôi tự hoàn thành dướ ựi s hướng dẫn của th y giáo TS Nguyễn H ng Quang Các sầ ồ ố ệ li u và kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực

Đề hoàn thành lu n văn này, tôi ch s d ng nh ng tài li u tham kh o đã ậ ỉ ử ụ ữ ệ ảđược ghi trong mục tài liệu tham kh o, không sả ử ụ d ng các tài liệu nào khác mà không được li t kê ở phần tài liệu tham khảo ệ

Học viên

Trần Vi t Long ệ

LỜI NÓI ĐẦU

Sự hoạt động và phát triển của ngành Điện lực có liên quan và ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc dân Vì vậy mà việc xây dựng một hệ thống điện vận hành an toàn, ổn định luôn là mục tiêu của mọi công ty điện lực cũng như của toàn bộ EVN Đóng góp vào mục tiêu đó không thể không nhắc tới việc tạo dựng hệ thống mạng thông tin điện lực nói chung và mạng thông tin trong điều độ nói riêng đủ mạnh, đủ hiện đại

Luận văn này sẽ đi sâu “Nghiên cứu và thiết kế hệ điều khiển SCADA cho

các trạm 110KV và 220KV”

Trong quá trình thực hiện luận văn, cùng với sự nỗ lực của bản thân, tôi vô cùng biết ơn sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè, cơ quan làm việc và các Trung tâm Điều độ

Xin được đặc biệt gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn, TS Nguyễn Hồng Quang, bộ môn Tự động hóa trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Xin được cảm ơn Đội thí nghiệm và Trung tâm Điều độ-Thông tin công ty Điện lực Hà Nội đã giúp đỡ tôi cả về thời gian và điều kiện làm việc thực tế trong quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin cảm ơn Trung tâm điều độ lưới điện miền Bắc đã tạo nhiều điều kiện giúp tôi trong việc thu thập và xử lý thông tin về lưới điện

Tôi cũng muốn cảm ơn Trung tâm đào tạo sau đại học-Đại học Bách Khoa Hà Nội vì sự giúp đỡ và tạo điều kiện trong suốt khoá học này

Cuối cùng, tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô, các chuyên gia trong lĩnh vực SCADA và các bạn bè đồng nghiệp

Hà Nội 11/2008 Trần Việt Long

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Lời nói đầu

Danh mục các thuật ngữ

Danh mục các bảng biểu

Danh mục các hình vẽ

Mở đầu

Chương 1 Giới thiệu chung về rơle kỹ thuật số 1

1.2 Hệ thống rơle trong bảo vệ lưới điện 2

1.2.2 Nguyên lý làm việc của rơle số 4 1.3 Các khái niệm và thuật ngữ trong hệ thống rơle bảo vệ 7 1.3.1 Một số khái niệm và thuật ngữ 7 1.3.2 Ký hiệu các ch c năng ứ 9 1.4 Các loại bảo vệ trong hệ thống điện 11

1.4.2 Bảo vệ máy biến áp (MBA) 23 1.4.3 Bảo vệ hệ thống thanh góp 28 1.4.4 Bảo vệ dự phòng máy cắt hỏng (BREAKER FAILURE) 29

Chương 2 Hệ thống rơle bảo vệ trên lưới điện Miền Bắc và tính

cần thiết của việc xây dựng hệ thống SCADA

30

2.1 Hệ thống trạm 220kV trên lưới điện miền Bắc 30 2.2 Hệ thống trạm 110kV trên lưới điện Hà Nội 32 2.2.1 Thực trạng lưới điện khu vực Hà Nội 32 2.2.2 Các trạm biến áp 110kV cấp điện cho khu vực Hà Nội 32

2.2.3 Giới thiệu hệ thống rơle bảo vệ trạm 110kV 34 2.3 Tổng quan về hệ thống SCADA 36

2.3.2 Các loại hình SCADA trong hệ thống điện 37 2.3.3 Các loại hình viễn thông phục vụ SCADA điện lực 39

2.3.5 Chức năng của hệ thống SCADA 41 2.3.6 Các tiêu chuẩn thông tin trong hệ thống điện 45

3.3 Thiế ị đầt b u cu i RTU tạố i các tr m biến áp ạ 68

3.3.2 Danh sách các tín hiệu cho RTU 69

4.1.3 Nội dung phương án 76

4.3 Thiế ết k ần cứng trung tâm ph 79

4.4.1 Xây dựngsơ đồ ằ b ng chương trình đồhoạ 80

4.4.3 Xây dựng phần mềm dữ liệu 83

Kết luận chung Phụ ụ l c

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ

DA Distribution Automation Hệ thống tự động phân phối

DC District Control Center Trung tâm điều khiển cấp điện lực DMS Distribution Management System Hệ thống quản lý phân phối

EMS Energy Management System Hệ thống quản lý năng lượng GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu

HMI Human Machine Interface Giao diện người máy

I&C Instrumentation and Control

ICCP Inter-Control Center Communication Protocol

IEDs Intelligent Electronic Devices Thiết bị điện tử thông minh

ISO International Organization for Standardization

LAN Local Area Network Mạng nội bộ

NC National Control Center Trung tâm điều khiển cấp quốc gia PLC Power Line Carrier Tải ba

RC Regional Control Center Trung tâm điều khiển cấp miền RTU Remote Terminal Units Thiết bị đầu cuối

SAS Substation Automation System Hệ thống tự động hóa trạm biến áp SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

SOE Sequence Of Event Chuỗi sự kiện

TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol

UHF Ultra High Frequency Dải tần số cực cao

VHF Very High Frequency Dải tần số cao

WAN Wide Area Network Mạng diện rộng

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Các loại sự ố trong bảo vệ MBA c

Bảng 2.1: Các trạm 500KV và 220KV do A1 quản lý

Bảng 2.2: Các trạm 110kV do B1 quản lý

Bảng 4.1: Các giao thức hỗ trợ trong COM 615

Bảng 4.2: Biểu tượng các phần tử trong chương trình đồ hoạ

Bảng 4.3: Màu sắc các đi m nối giữa các phần tử trong chương trình đồ hoạể

Bảng 4.4: Tham số ấ c u hình trư c thay đổi ớ

Bảng 4.5: Tham số ấ c u hình sau khi thay đổi

Bảng 4.6: Tham số ấu hình mặ c c đ nhị

Bảng 4.7: Tham số ấu hình sau khi thêm vào c

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ kh i cố ủa rơle số

Hình 1.2: Sơ đồ ự ể t ki m tra các khối chức năng c a rơle s ủ ố

Hình 1.3: Phối hợp tổng trở khởi động và đặc tính thời gian giữa 3 vùng tác động của bảo vệ khoảng cách

Hình 1.4: B o vả ệ so l ch dòng đi n ệ ệ

Hình 1.5: Quan hệ giữa các đ i lư ng th i gian trong quá trình t ng ạ ợ ờ ự độ

đóng lại nguồn điện

Hình 1.6: Cân b ng pha vàằ s ctrị ố ủa dòng đi n thứ ấp trong bảo vệ MBA 2 và ệ c

3 cuộn dây b ng bi n dòng trung gian CTGằ ế

Hình 1.7: Sơ đồ nghuyên lý b o v so l ch có hãm dùng cho MBA 3 cu n dâyả ệ ệ ộHM- Hãm theo thành phần hài bậc 2 trong dòng điện từ hóa MBA

Hình 2.1: Sơ đồ ộ ợ m t s i tr m 220kV - ạ Chèm

Hình 2.2: Sơ đồ ộ ợ m t s i tr m E1.17-Bắạ c Thăng Long

Hình 2.3: Mô hình SCADA đơn giản trong h th ng đi n ệ ố ệ

0B

Hình 2.4: Mô hình của SCADA trạm điện

Hình 2.5: Mô hình truyền tin đơn giản trong h th ng SCADA ệ ố

Hình 2.6: Quá trình thu thập dữ liệu

Hình 2.7: Mô hình tham chi u OSIế

Hình 2.8: Các tiêu chu n thông tin liên lẩ ạc đư c sử ụợ d ng trong trạm

Hình 2.9: Các chu n thông tin liên lẩ ạc với bên ngoài

Hình 2.10: Xu hư ng trong tương laiớ

Hình 3.1: C u trúc ph n c ng trung tâmấ ầ ứ

Hình 3.2: Máy tính chủ Alpha Server DS25

Hình 3.3: Sơ đồ ộ ợ m t s i lưới điện 110kV

Hình 3.4: Sơ đồ ộ ợ m t s i tr m bi n áp E20 Thanh Xuân ạ ế

Hình 3.5: Thu nh p sậ ố ệ li u về RTU t i các trạạ m 110kV

Hình 3.6: Số ệ li u giá trị đo lường và chỉ ị ạ th tr m E18 B H ờ ồ

Hình 3.7: Sơ đồ ộ ợ m t s i tr m bi n áp E18 B H ch ạ ế ờ ồ ở ế độonlineHình 3.8: Thao tác điều khi n các phầ ử ủể n t c a trạm bi n áp ế

Hình 3.9: Danh sách các c nh báo và sả ự kiện theo trình tự ờ th i gian Hình 3.10: Các thông số ỹ k thu t của mộậ t máy biến áp

Hình 3.11: Cấu trúc điển hình của m t rack c a RTU560 ộ ủ

Hình 3.12: Tín hiệu đo lường công suất

Hình 3.13: Tín hiệu đo lư ng dòng điờ ện

Hình 3.14: Tín hiệu điều khiển MC

Hình 3.15: Tín hiệu điều khiển nấc MBA

Hình 3.16: Tín hiệu chỉ ị ị th v trí thi t bị ế

Hình 3.17: Tín hiệu chỉ ị ạ th tr ng thái thi t bế ị

Hình 4.1: Sơ đồ ộ ợ m t s i tr m E17 sau khi m r ng ạ ở ộ

Hình 4.2: Sơ đồ kh i h th ng SCADA ph n mở ộố ệ ố ầ r ng tr m E17 ạHình 4.3: M t thanh cái xây d ng bộ ự ằng chương trình đồ hoạ

Hình 4.4: Mô hình tr m E17 xây d ng trong DEạ ự

Hình 4.5: Sơ đồ ộ ợ m t s i tr m E17 xây d ng trong DE ạ ự

Hình 4.6: T p dậ ữ ệ li u xây d ng trong DEự

Hình 4.7: Cách đặt tên tập d li u c n s d ng ữ ệ ầ ử ụ

Hình 4.8: Khai báo dữ ệ li u phần mở ộ r ng tr m E17 trong DEạ

Hình 4.9: Khai báo thông số đo lường phần mở ộ r ng trạm E17 trong DEHình 4.10: Dữ ệ li u các chỉ ị th , trạng thái thiết bị ự l c trong DE

Hình 4.11: Dữ ệ li u các chỉ ị th , trạng thái IDEs trong DE

Hình 4.12: Dữ ệ li u đi u khiề ển các thiết bị trong DE

MỞ ĐẦU

1.Thực trạng thông tin trong Điều độ và lý do chọn đề tài

Quá trình sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng của hệ thống điện Việt Nam (cũng như trên toàn thế giới) được phân bố rất rộng khắp về mặt địa lý Do

đó để có thể vận hành an toàn, ổn định và kinh tế thì một phần không thể thiếu được là thông tin và trao đổi thông tin Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với công tác điều độ và với các trung tâm điều độ hệ thống điện, trong đó có Trung tâm điều độ lưới điện miền Bắc và Trung tâm điều độ thông tin Công ty điện lực - Hà Nội

Lưới điện Hà Nội (bao gồm lưới điện 110kV và lưới điện trung thế 6, 10, 22, 35kV) nói riêng và lưới điện miền Bắc nói chung có một tầm quan trọng đặc biệt trong nhiều lĩnh vực như chính trị, an ninh, kinh tế…Tuy nhiên cơ sở vật chất và các phương tiện phục vụ cho việc điều hành hiện nay còn khá khiêm tốn Việc tiếp nhận, phân tích xử lý cũng như lưu trữ thông tin dữ liệu cho đến nay vẫn được tiến hành chủ yếu bằng tay và tương đối thụ động Nói là thụ động là vì các thông tin cần thiết về lưới điện chỉ được thu thập khi có một yêu cầu cụ thể nào

đó (ví dụ khi xảy ra sự cố) và việc cập nhật cũng chưa được diễn ra thường xuyên và có hệ thống Khi mà lưới điện cả nước sẽ ngày càng tăng trưởng về số lượng các phụ tải, các trạm biến áp cũng như đường dây và các thiết bị điện khác, lượng thông tin cần thiết phục vụ cho việc vận hành do đó cũng sẽ tăng theo Nếu vẫn chỉ áp dụng các phương pháp điều hành cũ, phương tiện thông tin liên lạc cũ chắc chắn các kỹ sư điều hành sẽ gặp phải khó khăn khi phải xử lý một lượng thông tin lớn và phức tạp như vậy Đây chính là lý do cho việc tìm hiểu và nghiên cứu xây dựng một hệ thống công nghệ mới phục vụ cho công tác

Điều độ lưới điện Và SCADA chính là một sự lựa chọn tốt trong trường hợp này

Trên thực tế, SCADA không còn là một công nghệ quá mới trên thế giới Nó

đã được ra đời và áp dụng từ khá lâu không chỉ trong hệ thống điện mà còn ở nhiều lĩnh vực khác nữa như công nghiệp khai thác dầu khí, hầm mỏ, hay các hệ thống nước, giao thông…Những khái niệm và cách thức hoạt động của một hệ thống SCADA thì không còn mới, nhưng những công nghệ áp dụng cho các thành phần cấu thành hệ thống thì vẫn liên tục được cập nhật và đổi mới Ngày càng có nhiều thế hệ thiết bị với nhiều tính năng ưu việt ra đời cả về phần cứng, giải pháp phần mềm hay chuẩn thông tin liên lạc để phục vụ cho SCADA Chính

vì vậy, việc thiết kế và xây dựng một hệ thống SCADA (với những thiết bị có phiên bản mới nhất phù hợp với yêu cầu), có thể tích hợp nhiều loại thiết bị của nhiều hãng khác nhau, cho các Trung tâm Điều hành lưới điện là hoàn toàn hợp

lý và hiện thực Một lý do nữa cho thấy việc lựa chọn này là có cơ sở thực tế đó

là việc các Trung tâm điều độ cấp trên của điện lực Hà Nội (bao gồm Điều độ Quốc Gia, Điều độ 3 miền Bắc, Trung, Nam) đều đã áp dụng thành công hệ thống SCADA cho công tác điều hành hệ thống điện thuộc quyền quản lý của mình Nhưng thực tế, hệ thống phụ tải điện không ngừng phát triển, và kèm theo

đó là hệ thống các thiết bị bảo vệ, điều khiển đi kèm cũng không ngừng tăng lên

về số lượng, đa dạng về chủng loại Việc tích hợp các thiết bị này vào hệ thống SCADA đang vận hành gặp không ít khó khăn

Những thực trạng trên đây của Trung tâm Điều độ điện lực Hà Nội và thực tế của việc xây dựng mô hình SCADA phục vụ cho thông tin đo lường và điều khiển hệ thống điện cũng chính là lý do chọn đề tài cho bản luận văn này

2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu cơ bản của luận văn này là tìm hiểu và nghiên cứu về SCADA áp dụng trong hệ thống điện từ đó dẫn đến việc thiết kế, xây dựng hệ thống SCADA cho các trạm 110KV (và 220KV , phục vụ cho công tác điều độ lưới điện )

Để có được bất kì một hệ thống nào hoàn chỉnh cũng đều phải có nhiều khâu, nhiều bộ phận, nhiều quá trình cấu thành Hệ thống SCADA không nằm ngoài qui luật đó Chính vì vậy, luận văn cũng đề cập và tìm hiểu tới các thành phần, các yếu tố có liên quan trực tiếp đến một hệ thống thông tin trong hệ thống điện,

cụ thể ở đây là hệ thống SCADA, với mục đích có được một cái nhìn đầy đủ và toàn diện hơn

Tất nhiên do khuôn khổ có hạn nên với mục tiêu đã đề ra một số phần được trình bày và nghiên cứu trong bản luận văn dưới đây chỉ dừng ở mức độ chi tiết nhất định

Người viết cũng hi vọng qua bản luận văn này sẽ tìm hiểu và nắm bắt được một lĩnh vực công nghệ tiên tiến được ứng dụng trong hệ thống điện Và với kết quả từ việc thiết kế, xây dựng hệ thống SCADA sẽ có thêm những kiến thức mới, cái nhìn mới trong việc tiếp cận với hệ thống điện trong tương lai

3.Bố cục của luận văn

Để thực hiện mục đích nghiên cứu như đã trình bày ở trên, bản luận văn này được trình bày trong chương chính và một phần phụ lục Nội dung cụ thể của 4 mỗi phần này là:

Chương 1: "Giới thiệu chung về rơle kỹ thuật số" Phần đầu của chương sẽ trình

bày về một số khái niệm về bảo vệ trong hệ thống điện Phần sau dành cho việc tìm hiểu những bảo vệ cơ bản trên lưới điện

Chương 2: " Hệ thống rơle bảo vệ trên lưới điện Miền ắc và tính cần thiết của B

việc xây dựng hệ thống SCADA" trình bày về các thành phần cấu thành nên một

hệ thống thông tin trong hệ thống điện Chương này cũng tìm hiểu về giao thức

và các chuẩn thông tin liên lạc dùng trong Hệ thống điện

Chương 3: "Giới thiệu hệ thống SCADA của Công ty điện lực Hà Nội" tập trung

tìm hiểu về mô hình một hệ thống SCADA đang vận hành

Chương : "Thiết kế hệ thống 4 SCADA cho trạm 110 V sử dùng giao thức kIEC61850" Toàn bộ chương này dành cho việc thiết kế một hệ thống SCADA cho trạm 110kV, bao gồm phần cứng, phần mềm, hệ thống thông tin liên lạc, thiết bị đầu cuối tại trạm và các thiết bị phụ trợ cần thiết khác

Phụ lục: "C tác ín hiệu c ần thu thập và k ếtquả í th nghiệm thu được trướckhi đưa

hệ thống SCADA trạm 110kV khu công nghiệp Bắc Thăng Long v vào ận hành" Trong phần này trình bày về các kết quả đã đạt được trong quá trình xây dựng hệ thống SCADA tại trạm 110kV

H ệ thống đi n là tập hợp các phần tử ạo nên hệ thống bao gồm: hệ thống ệ t

sản xuất, truyền tải, phân phối, các thiế ị đo lườt b ng, giám sát, đi u khiển và bảo ề

v h ệ ệ thống đi n huật ngữ "hệ ốệ T th ng đi n" đượ ệ c dùng đ chỉ ập hợp các thiết ể t

b cị ấu tạo nên hệ thống sản xuất, truyền tải và phân phối đi n năng, "I&C" ệ(Instrumentation and Control) đư c dùng đợ ể ch cho t p h p cỉ ậ ợ ác thiết bị giám sát, điều khi n và b o v h thốể ả ệ ệ ng đi n Còn "IEDs" (Intelligent Electronic ệDevices) dùng để chỉ các thiết bị đi n t thông minh vệ ử ẫn thư ng đườ ợc dùng trong các mục đích bảo vệ, đo lư ng và lưu gi s ki n.ờ ữ ự ệ

H ệ thống đi n Việt Nam là một hệ thống phức tạp bởi nó có một số đặc ệđiểm cơ b n: ả

• Nhiều ph n t ghép n i v i nhau t o thành m t h th ng l n và có k t ầ ử ố ớ ạ ộ ệ ố ớ ế

cấu rất phức tạp

• Chiếm m t ph m vi r ng kh p c nư c ộ ạ ộ ắ ả ớ

• Có ảnh hư ng đ n m i ho t đ ng c a n n kinh t qu c dân ở ế ọ ạ ộ ủ ề ế ố

Trong hệ ố th ng i nđ ệ , hệ thố c ng ácnhà m i n g i là áy đ ệ ọ “nguồn”, ph n c l i ầ òn ạ

là “lướ ” v “phụ ả ” Đầ ti n, đ ệi à t i u ê i n có i n đ ệ áp cao (500KV, 220KV, …) được

s n ả xuấ ừ ác nht t c à m i náy đ ệ , sau đ th ng qua lướ truyề ả đ ệ cao áp ớ ácó ô i n t i i n t i c

m áy biế áp ạ ác trạ đ ệ (trạ 500KV, 220KV, 110KV, …) để ạ áp xuốngn t i c m i n m h

c p i n ấ đ ệ áp thấp hơn (35KV, 22KV, 10KV, 6KV) Nguồ đ ện i n n l i ôày ạ th ng qua

l i i n âướ đ ệ ph n phố cung cấ trự tiế cho khách àng (các nhi p c p h à máy, xưởng ả s n

xuất, …) ho c qua các ặ MBA nhỏ ạ h xuố i n ngđ ệ áp 0.4KV để cung cấp cho mạ ng

đ ệi n ê dùti u ng

Như ậ v y để đưa , đượ đ ệc i n t nhà m i n t i ừ áy đ ệ ớ cung cấ cho phụ ả phảp t i i

thông qua hệ ống truyth ề ản t i và c ác ạtr m bi n ế áp Quãng đư ng truyờ ề ả đ ện t i i n

năng thường xa, đi qua nhiề loạ địu i a hình khác nhau như đồ úi, khu d n cư, i n âThêm nữ , kế ấ ướ ạ ác trạ đ ệ ạ ương a t c u l i t i c m i n l i t đối ứ ạph c t p Do khách quan

cũng như chủ quan, tr n lướ thường ả ra nhiề loạ ự ố đ ệ nhưê i x y u i s c i n cây đổ ào v đường dây, con người vi ph m hạ ành lang an toàn lướ đ ệ đội i n, ng v t xâậ m nhập

v ào trong các m c t i náy ắ đ ệ , … Sự ố đ ệ c i n x y ả ra, nhẹ th àm ì l m t i nấ đ ệ , gián

đ ạo n s n xu t, n ng ì lả ấ ặ th àm hư ỏ h ng thi t b , ho c nhế ị ặ ả hưở ng trự tiế đế ínhc p n t

mạng con ngườ Nhiề trường ợi u h p s c nự ố ặng ề, g y r ướ , làm ấ đ ệ n â ã l i m t i n c ả

m t vộ ùng ộng, thiệ ạ ấ ớ r t h i r t l n v ề kinh tế Yêu cầ đặ ra l trong trường ợu t à h p

x y ả ra sự ố tr n lướ đ ệ , các thiế ị ả c ê i i n t b b o v ệ phả nhanh chóng ác động, loại t i trừ vùng s c mà ô bị ự ố kh ng làm nhả hưở t i ng ớ hoạ đột ng c a c vủ ác ùngkhác Đó chính là nhiệm v c a h ụ ủ ệ ống rơle bảth o v ệ

1.2 H ệ thống ơle trong ả r b o v lệ ướ đ ệi i n

trong hệ ố th ng đi n ở nước ta chủ ếệ y u do các nước XHCN sản xuất, thường là các loại rơle đi n cơ Trong quá trình sệ ử ụ d ng các loại rơle này có mộ ốt s nhược điểm sau:

Chi phí sử ụ d ng cao: bao gồm chi phí đ duy trì điể ều ki n làm việ ệc (chiếm diện tích lớn ), chi phí kiểm tra, chỉnh định l i các thông sạ ố ả b o vệ ớ v i tần suất lớn, do vậy ảnh hư ng tới việc cung cở ấp điện gây thiệt h i vạ ề kinh tế (trong lư i ớ

đi n do Công ty Điệ ện lực Hà N i qu n lý các h thộ ả ệ ống rơle điện cơ cũ phải ti n ếhành thí nghiệm, hi u chỉệ nh định kỳ ộ m t năm m t lần) ộ

Độ nh y và đ chính xác c a b o v chưa cao, d b nh hư ng c a các nhi u ạ ộ ủ ả ệ ễ ị ả ở ủ ễloạn bên ngoài do phương thức truyền và sử lý tín hi u tương t ệ ự

Các phần tử ảo vệ được nối cứng nên khả năng thay đổi cấu hình cũng như bcác tham số ả b o vệ không linh hoạt, kèm theo các chi phí lớn

Khả năng cung c p thông tin vấ ề ệ h th ng điố ện trong chế độ làm việc bình thường và khi có s c chưa cao (không có b n ghi thông s s c , nh v s ự ố ả ố ự ố đị ị ự

c ,ố ) nên khó xác định được nguyên nhân và vị trí s c m t cách chính xác ự ố ộ

Tốc đ phát hiện và cách ly sự ố chưa cao, làm ảộ c nh hư ng đ n sự làm việc ở ế

ổn đ nh c a h th ng (h s tr v th p, th i gian tr l n,ị ủ ệ ố ệ ố ở ề ấ ờ ễ ớ )

Để kh c ph c các như c đi m này, ngư i ta đã sử ụắ ụ ợ ể ờ d ng các rơle s m t cách ố ộ

đồng b đư c tích h p nhi u ch c năng thay th các rơle ki u cũ Rơle s có các ộ ợ ợ ề ứ ế ể ố

ưu điểm sau:

Tích hợp đư c nhiềợ u chức năng vào m t bộ ảộ b o vệ, có kích thước gọn, giảm được di n tích phòng máy, tiếệ t ki m đư c kinh phí ệ ợ

Độ tin c y, chính xác và đ s n sàng cao, gi m đư c t n su t thí nghi m đ nh ậ ộ ẵ ả ợ ầ ấ ệ ị

k ỳ (thời gian đ thí nghiệể m đ nh kỳ ừ 3 đến 6 năm), do vậy cung cấị t 0 0 p đi n ệđượ ổc n đ nh và liên tục ị

Công suất tiêu thụ bé: khoảng 0.2 VA (rơle đi n cơ có th ệ ể đến 10 VA).

Thực hiện đư c chứợ c năng đo lư ng, hiờ ển thị các thông số ủ c a hệ ố th ng ở chế

độ làm vi c bình thư ng và lưu gi các dũ li u c n thi t khi s c giúp cho vi c ệ ờ ữ ệ ầ ế ự ố ệphân tích, tìm nguyên nhân và vị trí s c đưự ố ợc chính xác

D ễ dàng lấy đư c các thông tin trong rơle và cài đặt thông qua cổng giao tiếp ợ

của rơle v i máy vi tính ớ

D ễ dàng liên kết với các thiết bị ảo vệ khác và với mạ b ng thông tin đo lư ng, ờ

điều khiển toàn hệ ố th ng (Kết n i h th ng SCADA, h thố ệ ố ệ ống điều khiển tr m ạ

bằng máy tính ).,

1.2.2 Nguy n l àm việê ý l c c a rủ ơle số

Nguyên lý làm việc của rơle số ự d a trên nguyên t c đo lường sốắ Các giá tr ị

của đ i lư ng tương t dòng và áp được nhận từ thứ ấp của máy biến dòng và ạ ợ ự cbiến điện áp là nh ng biữ ến đầu vào của rơle s Sau khi qua các bộ ọố l c tương t , ự

b lộ ấy mẫu các tín hiệu này sẽ được chuyển thành các tín hi u sệ ố Tuỳ theo yêu

cầu của các loại bảo vệ, tần số ấy mẫu có thể thay đổi trong khoảng từ 12 đến 20 l

mẫu trong một chu kỳ ủ c a dòng đi n công nghi p (kho ng 0.02 giây).ệ ệ ả

Nguyên lý làm việc của rơle dựa trên gi i thu t tính toán theo chu kỳả ậ các đ i ạlượng đi n, t trị ố ủệ ừ s c a dòng và áp đã l y m u Trong quá trình tính toán liên ấ ẫ

tục này sẽ phát hiện ra chế độ ự ố (bấ s c t bình thư ng) sau một vài phép tính nối ờtiếp nhau, khi đó b ph n bảo vệ ẽộ ậ s khởi động, tác đ ng (không th i gian hoộ ờ ặc

có thời gian), bộ ử s lý s g i tín hiệẽ ử u đ n các rơle đ u ra đ điế ầ ể ều khiển các thiết

b ị đóng cắ ểt đ khoanh vùng cô lập sự ố c

Rơle số có th th c hiệể ự n vi c t ki m tra (Self test) và c nh báo tr ng thái c a ệ ự ể ả ạ ủ

từng khối chức năng trong rơle: như tr ố ủị s c a đ i lư ng tương t đầạ ợ ự u vào đ n bộếchuyển đổi tương t -s , bộự ố vi s lý (ph n c ng và ph n mử ầ ứ ầ ềm, kể ả ộ c b ớ và nh

b ộ vi sử lý), rơle đầu ra, đèn tín hi u và mạệ ch đi u khiển thiết bị đóng cắt (máy ềcắt, contactor ) Xem sơ đồ hình 1 và hình 1 1.2:

Hình 1.1: Sơ đồ kh i của rơle số ố

Hình 1.2: Sơ đồ ự ể t ki m tra các khối chức năng củ a rơle s ố

Các thông số ch nh đ nh đư c lưu gi ỉ ị ợ ữ vào bộ nhớ EEPROMS đ ể đề phòng khả năng mất số liệu chỉnh định khi m t ngu n cung cấ ồ ấp cho rơle Vi c lưu gi ệ ữcác số ệ li u sự ố c trong rơle được sắp x p theo trình tế ự ờ th i gian vớ ội đ chính xác

c ỡ miligiây Để tiết kiệm bộ nhớ các nhà chế ạ t o thư ng cho rơle lưu giờ ữ từ 8

đến 30 b n ghi thông s s c Khi vư t quá s l n thì b n ghi s c c nh t s ả ố ự ố ợ ố ầ ả ự ố ũ ấ ẽ

t ự động bị xoá khỏi bộ nhớ ể lưu sự ố ới d c m

Các đèn tín hiệu LED ch th các tr ng thái cũng như các thao tác mà rơle đã ỉ ị ạtiến hành Các rơle s thường có các ph n mố ầ ềm r t thu n ti n cho vi c cài đ t, ấ ậ ệ ệ ặchỉnh đ nh, lấy thông số ự ốị s c .bằng máy vi tính

Các cổng vào ra của các rơle s ố cho phép d dàng ghép nễ ối với các thiết bị thông tin, đo lư ng, điờ ều khiển và bảo vệ b ng các cổng RS 232, RS 485 hoặc ằ

Bảo vệ ự phòng (backup protection): bảo vệ để dùng thay thế ệ thống bảo d h

v ệ chính trong trường hợp bảo vệ chính không làm việc hoặc đ lo i trừ các s ể ạ ự

c ố không nằm trong vùng tác động của b o vệ chính ả

Bảo vệ chống chạm đ t đ nhạy cao (sensitive earth fault protectionấ ộ ): bảo vệ quá dòng thứ ự t không sử ụ d ng bi n dòng thế ứ ự t không đ chính xác cao cho ộ

lưới có đi m trung tính cách đ t hay nể ấ ối đất qua t ng tr cao, hay còn g i là bảo ổ ở ọ

v ệ thứ ự không cho lưới có dòng chạ t m đ t bé.ấ

Bảo vệ ạn chế chống chạ h m đ t (restricted earth fault protection): b o vấ ả ệ

chống sự ố c ạch m đ t (chấ ỉ ạ h n ch cho cuế ộn có đi m trung tính nố ấể i đ t) d a trên ựnguyên lý so l ch giệ ữa dòng qua dây trung tính nố ấi đ t và dòng t ng 3 pha.ổ

Đầu vào nh phân hay đ u vào s (binary input): các đ u vào tín hi u áp một ị ầ ố ầ ệchiều của rơle, cung cấp thông tin tr ng thái hoạ ặc điều khi n tể ừ đố i tư ng điợ ều khiển, thiết bị đóng cắt hoặc các đối tư ng khác ợ

Đặc tuy n th i gian ph thu c có gi i h n hay đ c tuy n ngh ch chuy n v i ế ờ ụ ộ ớ ạ ặ ế ị ể ớ

thời gian cực ểti u xác đ nh (inverse time with definite minimum time-IDMT): ị

đặc tuy n th i gian tác đ ng c a rơle ph thu c ngh ch chuy n v i đ i lư ng ế ờ ộ ủ ụ ộ ị ể ớ ạ ợ

đi n đệ ầu vào và có xu hư ng đớ ạt giá tr c c tiị ự ểu xác đ nh khi đị ại lượng này tăng cao

Đường cong (th i gian tác đ ng) d c chu n (standard inverse time-SIT ờ ộ ố ẩcurve): dạng đ c tuyến IDMT củặ a rơle quá dòng theo tiêu chuẩn của Uỷ ban kỹ thuật điện quốc t (IEC) có thế ời gian tác động phụ uộc nghịch chuyển với bội th

s ố dòng đặt

Đường cong (th i gian tác độờ ng) r t d c (very inverse time-VIT curve): dạng ấ ố

đặc tuy n IDMT c a rơle quá dòng theo tiêu chu n c a U ban k thu t đi n ế ủ ẩ ủ ỷ ỹ ậ ệ

quốc t (IEC) có thế ời gian tác đ ng phụộ thu c nghịch chuy n vộ ể ới b i sộ ố dòng đặt

Đường cong (th i gian tác đ ng) c c k d c (extrremely inverse time-EIT ờ ộ ự ỳ ốcurve): dạng đ c tuyến IDMT củặ a rơle quá dòng theo tiêu chuẩn của Uỷ ban kỹ thuật điện quốc t (IEC) có thế ời gian tác động phụ thuộc nghịch chuyển với bội

s ố dòng đặt

Giá trị đặ t hệ ố s thời gian: hệ ố ủ s c a rơle quá dòng v i đ c tuyếớ ặ n IDMT đ ểphân biệt các đường cong thời gían tác động trong cùng mộ ọt h đư ng cong v i ờ ớ

độ ố d c xác đ nh Trong cùng m t h đư ng cong, khi dòng ng n m ch không ị ộ ọ ờ ắ ạ

đổi, th i gian tác đ ng c a rơle t l thu n v i giá tr t h s th i gian ờ ộ ủ ỷ ệ ậ ớ ị đặ ệ ố ờ

Giao di n (interface): ph n giao (kệ ầ ết n i) cố ủa hai hệ thống thông tin khác nhau

Giao thức (protocol): qui đ nh về ấị c u trúc và thông số ủ c a đơn v ị thông tin được truyền cho phép ghép n i và quố ản lý các luồng thông tin trên đường truyền

d ữ liệu

Thời gian chết của chức năng AR trong rơle s : thời gian tính từ ố lúc chức năng được kích hoạt cho đến khi tiếp điểm đầu ra rơle kích hoạt cuộn đóng của máy cắt

14 Chức năng đo tốc đ (tachometer) ộ

19 Chức năng quá dòng do khở ội đ ng ở điện áp thấp

21 Chức năng bảo vệ khoảng cách

24 Chức năng b o v ả ệ quá kích từ

25 Chức năng kiểm tra đ ng bộ ồ

27 Chức năng bả v io ệ đ ệ áp cực tiểu (kém áp) n

30 Rơle tín hiệ u

32 Chức năng cài đ t hư ng cặ ớ ủa bảo vệ

32P Chức năng “dao đ ng đi n”.ộ ệ

32Q Chức năng đ nh hưị ớng công suất thứ ự t nghịch

37 Chức năng bảo v ệdòng iđ ện thấp hoặc công suất cực tiể u

38 Chức năng đo nhiệ ột đ

39 Chức năng đo độ dung

40 Chức năng bảo vệ “m t từấ trư ng” (thi u dòng c m kháng).ờ ế ả

46 Chức năng bảo v quá dòng thệ ứ ự t nghịch

46I Rơle quá dòng thứ ự t nghịch tác động tức thời (không th i gian).ờ46T Rơle quá dòng thứ ự t nghịch tác động có thời gian

47 Chức năng bảo vệ kém áp thứ ự thuậ t n

49 Chức năng b o v quá nhiả ệ ệt

49W Chức năng b o v quá nhiả ệ ệt cho cuộn dây

50 Chức năng bảo v á dệqu òng c t ắ nhanh.

50BF Chức năng b o v ả ệ chống h h ng máy cắt

50G Bảo v quá dòng chệ ạm đ t tức thời ấ

51 Bảo v quá dòng thệ ời gian ụph thu c ộ

51G Bảo v quá dòng chệ ạm đ t thời gian phụấ thu c ộ

51N Bảo v quá dòng t ng ba pha (3Io) thệ ổ ời gian phụ thu c ộ

51P Bảo v quá dòng pha tệ hời gian phụ thuộc

51V Bảo v quá dòng thệ ời gian phụ thuộc có hãm điện áp

52 Máy cắt (CB) dòng xoay chiề u

52a Tiếp đi m phụ thường mở ủa CB.ể c

52b Tiếp đi m phụ thườể ng đóng c a CB.ủ

55 Rơle hệ ố s công suất

59 Chứ năng b o v c ả ệ điện áp cực tiể u

60 Rơle cân bằng áp ho c dòng.ặ

63 Bảo vệ ắt nhanh ch ng h quang hay b o v c ố ồ ả ệ Buchholz (ga) cho MBA

64 Bảo vệ chống chạm đất (quá áp thứ ự t không độ nh y cao) ạ

64R Bảo vệ chống chạm đ t cho cuộn rotor.ấ

64G Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn stator

66 Chức năng đếm số ầ l n trong một giờ

67 Bảo vệ quá dòng có hướng

74 Rơle báo động (tín hiệ u)

76 Bảo v quá dòng ệ đ ệi n một chiề u

78 Chức năng đo góc pha hoặc bảo vệ ấ ồ m t đ ng bộ

79 Chức năng tự động đóng l p lặ ại

90 Chức năng tự động điều chỉnh điện áp

91 Rơle cắt (trung gian đầu ra)

1.4 C ác loạ ải b o v ệ trong hệ thống đ ệ i n

1.4 B.1 ảo vệ đường dây

a. Các vấ đề n chung

bPhương pháp và chủng loại thiết bị ảo vệ các đường dây tải đi n phụ thuộc ệ

rất nhiều yếu tố như: đường dây trên không hay dây cáp, chiều dài đường dây, phương thức n i đ t c a h th ng, công suấố ấ ủ ệ ố t truy n tảề i và t m quan trọng của ầ

đường dây, số m ch truyền tảạ i và v trí cị ủa đường dây trong cấu hình của h ệthống, cấp đi n áp cệ ủa đường dây…

Theo cấp đi n áp ngườệ i ta phân bi t: ệ

U < 1 kV: đường dây hạ áp (LV)

1 kV ≤ U ≤ 35 kV: đường dây trung áp (MV)

66 kV ≤ U ≤ 220 kV: đường dây cao áp (HV)

330 kV ≤ U ≤ 1000 kV: đường dây siêu cao áp (EHV)

U>1000 kV: đường dây cực cao áp (UHV)

Đường dây cấp đi n áp danh đ nh từ 220 kV trở lên được gọệ ị i là đư ng dây ờtruyền tải và từ 110 kV trở ống được gọxu i là đư ng dây phân phối ờ

c

Những sự ố thường gặp đ i vớố i đư ng dây tảờ i đi n là ngắn mạch (nhiều pha ệhoặc 1 pha), chạm đ t 1 pha (trong lưấ ới điện có trung tính cách điện hoặc nố ấi đ t qua cuộn Petersen), quá đi n áp, đ t dây và quá tải ệ ứ

Để ảo vệ các đường dây trung áp chống ngắn ạch, ngư i ta dùng các loại ờ

bảo vệ:

-Quá dòng điện vô hướng

-Quá dòng điện có hư ng.ớ

-So sánh hướng (công suất hoặc dòng đi n) ệ

b Bảo v quá dòng và quá dòng ch ệ ạm đất

• Bảo vệ quá dòng pha:

Nguyên tắc hoạ ộ t đ ng:

Bảo vệ quá dòng điện là loại bảo vệ tác động khi dòng đi n qua chỗ đặt thiết ệ

b bị ảo vệ (rơle bảo vệ quá dòng) tăng quá giá trị định trư c (giá trị đặt của bảo ớ

đó chỉ dùng trong các m ng phân phạ ối điện áp thấp

Trong các mạng có công suất lớn và đi n áp cao thư ng dùng rơle thệ ờ ứ ấ c p tác

động gián ti p ế

cCác loại rơle thứ ấp tác đ ng gián tiếp làm việộ c đ c lập với các máy cắộ t đi n ệ

và mạch sơ cấp, vì v y có th ki m tra và đi u ch nh rơle không đ ng ch m đ n ậ ể ể ề ỉ ộ ạ ế

mạch sơ c p Nhữấ ng rơle này có th chế ạo rất chính xác, độ nhậy cao, công ể tsuất tiêu thụ nh Nốỏ i rơle qua các máy bi n dòng đi n cho phép cách ly mạch ế ệthứ ấ c p khỏi điện áp cao bên mạch sơ cấp và gi m nh các tác đ ng cơ và nhi t ả ẹ ộ ệtrong mạch thứ ấ c p khi ngắn mạch

cHiện nay, các rơle b o vệ quá dòng thường dùng là loạả i rơle thứ ấp tác động gián tiếp Các loại rơle này đã được số hoá hoàn toàn, tác đ ng r t chính xác, ghi ộ ấ

s c ự ố đầy đủ

• Bảo vệ quá dòng chạ m đ t: ấ

Đối với lư i đi n có trung tính nố ấớ ệ i đ t trực tiếp, dòng chạm đ t chảấ y qua đi m ểtrung tính rất lớn Do đó rất dễ dàng xác đ nh dòng chạị m đ t Đ i vớấ ố i lư i đi n ớ ệ

loại này, b o vả ệ chạm đ t có thể không dùng riêng một biếấ n dòng đi n mà tổ ợp ệ h

t ừ 3 biến dòng đi n pha đ ấy dòng chạệ ể l m đ t.ấ

Trong lưới đi n có trung tính không nệ ố ấi đ t trực tiếp (còn gọi là lưới điện có dòng chạm đ t nhấ ỏ), dòng đi n chạệ m đất r t nhấ ỏ Có thể phát hiện chạm đ t ấthông qua tín hi u dòng chệ ạy qua điểm trung tính hoặc tín hiệu điện áp thứ ự t không xuất hiện ở trung điểm của hệ ố th ng Những tín hi u này còn có thệ ể đư c ợ

s dử ụng đ xác địể nh đi m chạể m đ t trong hệ thống.ấ

Các loại bảo vệ chống chạm đ t trong lư i đi n có trung tính không nốấ ớ ệ i đ t ấtrực tiếp thư ng đư c sử ụờ ợ d ng bao gồm:

Bảo vệ quá dòng điện thứ ự không, có hướ t ng ho c vô hư ng ặ ớ

Bảo vệ để phát hiện chạ m đ t không ổấ n đ nh.ị

Bảo vệ thứ ự không có hướng phản ứng theo hài bậc cao t

Ic Dòng điện pha C.

Dòng điện chạm đ t xác địấ nh theo công th c trên ph thu c nhi u vào c p ứ ụ ộ ề ấ

điện áp của lư i điớ ện và đi n dung đệ ố ới v i đ t c a các ph n t n i tr c ti p về ấ ủ ầ ử ố ự ế

điện với nhau c a lư i điủ ớ ện Dòng đi n này bé hơn nhiệ ều so với dòng điện tải

cực đ i củạ a đư ng dây đư c bảo vệ Nếờ ợ u dòng đi n chạệ m đ t có trị ố ớấ s l n, ngư i ờ

ta thường l p đ t vào trung đi m c a h thốắ ặ ể ủ ệ ng các cu n d p h quang (cu n ộ ậ ồ ộPetersen) để cải thiện đi u kiện vận hành củề a lư i đi n.ớ ệ

của biến dòng có thể đo được từ vài chục đ n vài trăm mA Đ có thể tác động ế ể

với dòng đi n bé như v y thư ng phải sử ụng nhữệ ậ ờ d ng rơle dòng đi n đ c biệt có ệ ặ

độ nh y cao Th i gian làm vi c c a các b o v trong lư i đi n thư ng đư c ậ ờ ệ ủ ả ệ ớ ệ ờ ợphối hợp theo nguyên tắc giống như đ i v i bố ớ ảo vệ quá dòng đi n thông thư ng ệ ờ

• Thờ i gian làm vi c c a b o v quá dòng đi n : ệ ủ ả ệ ệ

Các bảo vệ quá dòng điện làm việc có thời gian chia làm 2 loại: loại có đặc tính độ ậc l p và lo i có đ c tính ph thu c ạ ặ ụ ộ

* B o vả ệ quá dòng có đ c tính thờ ặ i gian đ c lập: ộ

Thời gian bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian đ c lậộ p đư c chọ theo nguyên ợ

tắc từng cấp, làm thế nào bảo vệ đoạn sau có thời gian lớn hơn th i gian làm việc ờ

cực đ i của các bảo vệ đoạạ n trư c mộớ t kho ng ∆t: ả

∆t=tn-t(n-1)max

∆t gọi là c p ch n l c v th i gian Khi ch n t cầấ ọ ọ ề ờ ọ ∆ n ph i chú ý đ n 2 đi u ki n: ả ế ề ệ

Cấp chọn lọc ∆t cần phải bé nhấ ểt đ giảm thời gian làm việc chung của bảo vệ

ở ầ g n ngu n ồ

lGiá trị ∆t cần phả ủi đ ớn đ đảm bảể o đư c tính chọn lọc.ợ

* B o vả ệ quá dòng có đ c tính thờ ặ i gian phụ thu c: ộ

Ví dụ ề ọ đườ g cong đặt cho bảo vệ quá dòng thời gian phụ v h n thu c: ộ

Tiêu chuẩn họ đường cong: I.E.C

H ọ đường cong: C1

H s ệ ố đường cong: 1

Có 2 cách đ xác để ịnh th i gian c t cho b o v : ờ ắ ả ệ

Cách 1: Căn cứ vào họ đư ng cong (các hờ ọ đường cong có trong tài liệu hư ng ớ

dẫn sử ụng của từng loại rơle) d

Cách 2: Căn cứ vào công th c: ứ

Với họ đường cong trên, công thức đ xác để ịnh th i gian c t cho bảờ ắ o v ệlà:

bảo vệ Bảo vệ đặt gần đi m sự ố nhất có thời gian làm việc nhỏ nhất Vì thế ể c

bảo vệ khoảng cách về nguyên tắc đảm b o c t có ch n l c đo n hư h ng trong ả ắ ọ ọ ạ ỏcác mạng có hình d ng bạ ất kỳ, có số lư ng ngu n cung c p tu ý vợ ồ ấ ỳ ới m t thộ ời gian tương đối nh ỏ

T ừ khi ra đời đ n nay, bảo vệ khoảế ng cách luôn đư c xem như b o vệ hoàn ợ ả

hảo nhất để bảo vệ đường dây tải đi n Các thế ệ rơle bảo vệ khoảng cách ệ h không ngừng đư c cải tiến, từợ rơle đi n cơ, rơle tĩnh đ n các rơle số ệ ế ngày nay Tính năng c a rơle khoủ ảng cách, nhất là nh ng hợp bộ ảữ b o vệ khoảng cách s ử

dụng kỹ thuật số hiện đ i đ được mở ộạ ã r ng và đa d ng hơn nhi u so với các rơle ạ ềtrước đâ y

• Chọ ổ n t ng tr kh i đ ng và th i gian làm vi c c a các c p b o v ở ở ộ ờ ệ ủ ấ ả ệ khácnhau củ a rơle kho ảng cách:

bRơle khoảng cách dùng để ảo vệ các đường dây tải đi n thư ng có nhiều ệ ờvùng tác động, chẳng hạn 3 vùng cho phía trước và 1 vùng cho phía sau (ở đ ây ta hiểu vùng phía trư c là vùng có hướ ớng tác đ ng từ thanh cái vào đường dây tại ộnơi đ t rơle khoặ ảng cách)

d Các vùng tác động về phía trước làm nhiệm vụ ự phòng cho nhau và cho bảo

v ệ đoạn liền kề

vVùng thứ nhất của bảo vệ ới thời gian làm việc t1=0(s) bao trùm khoảng 80-90% chi u dài cề ủa đư ng dây đư c bảo vệờ ợ , nghĩa là tổng trở khở ội đ ng 1

A

Z của vùng thứ nhất của bảo vệ đặ t ở đầ u A trên đường dây AB (Hình 1.3a) được chọn theo biểu thức : 1 =

â s

ở đ y, hệ ố an toàn Kat<1 có xét đến sai s c a các mạố ủ ch đo lư ng (dòng ờ

điện, ện áp) củđi a bản thân rơle khoảng cách và của vi c xác đ nh thông số ủệ ị c a

tổng trở đường dây đư c bảo vệợ ZAB

Hình 1.3: Phối hợp t ng tr ổ ở kh i đ ng và đặc tính thời gian gi a 3 vùng tác ở ộ ữ

I III

I A

B

C t

III A t

III B t

II C t II

B t II

A t

a/ S l i i n ơ đồ ướ đ ệ

b/ Phố ợ i h p kh ở độ i ng và thờ gian làm ệc ữa c i vi gi ác ùng v

t

Với các rơle đi n cơ có th ấy Kệ ể l at= 0.8, với các rơle s có độ chính xác cao ốhơn có thể ấ l y Kat= 0.85 Nếu tổng trở đường dây đư c đo tr c tiếp (thay vì lấy ợ ựcác trị ố ở s tài li u tra c u) và sệ ứ ử ụ d ng rơle s thì h s ố ệ ốan toàn có thể ấ l y đ n Kế at

Z - tổng trở khở ội đ ng vùng thứ I của bảo vệ đặt ở đầu B đư ng dây tiếp theo.ờ

H s ệ ố an toàn Katđược chọn như trên nh m phối hợp chọn lọc giữa hai vùng thứằ

II của hai bảo vệ A và B liền kề

: Tương tự như vậy có thể tính tổng trở khở ội đ ng vùng thứ III

C BC at AB at

Z - tổng trở khở ội đ ng vùng thứ I của bảo vệ đặt ở đầu C của đư ng dây liền kềờ

với đư ng dây tiếp theo.ờ

Nếu từ thanh cái cuối đư ng dây có nhiềờ u đư ng dây ra thì đư ng dây có ờ ờchiều dài ng n nhắ ất đư c chọợ n đ ph i hợp t ng tr vùng th II cể ố ổ ở ứ ủa đường dây đang xét Thông thưởng tổng trở khởi động c p II ít nhấ ất cũng bao trùm đư c ợ20% chiều dài đo n đưạ ờngg dây tiếp theo đ làm d ể ự phòng chống các hư h ng ỏtrên thanh góp cuối đường dây

Vùng khở ội đ ng thứ III thường bao lấy toàn bộ chi u dài đưề ờng dây dài nhất tiếp theo đ làm b o vệ ựể ả d phòng cho đư ng dây này ờ

Khả năng dự phòng cho nhau giữa các vùng bảo vệ và giữa các bảo vệ khoảng cách liền kề có thể th y rõ qua hình ấ 1.3b Khi ngắn mạch trên đường dây AB

(điểm N1) trong vùng I của rơle kho ng cách RZả A, bảo vệ ẽ ắ s c t máy cắt MCA

với thời gian cấp I là I

A

t ≈0 Nếu vùng I t ch i tác đ ng, vùng II s c t MCừ ố ộ ẽ ắ A với thời gian II

Vùng tác động của bảo vệ so lệch đư c giới hạn bằng vị trí đặt của hai tổ máy ợ

biến dòng ở đầu và cuối phầ ử được bảo vệ, từ đn t ó ận tín hiệu dòng đi n đnh ệ ể

so sánh Xem hình vẽ sơ đ ồnguyên lý (hình 1.4a):

Ikcb: Dòng điện không cân bằng

e T ự động đóng ạ l i

• Mục đ ch:í

s c cPhân tích số liệu thống kê về ự ố ủa đư ng dây trên không cho thấờ y có đ n ế80-90% hư hỏng mang tính thoáng qua

b Những hư h ng thoáng qua như vậỏ y thư ng xảy ra do sứ ị phóng điện bềờ

mặt, do sét đ nh, do gió mạnh làm dây dẫn chạm nhau hoặc chạm phải các vật ábên cạnh…Khoảng 10-20% các trường hợp hư hỏng còn l i là duy trì hoạ ặc bán duy trì

Hư hỏng bán duy trì có thể do vật lạ (cây cối, dây diều…) vắt qua đư ng dây ờgây ngắn mạch và sẽ được loại tr sau khi tia lừ ửa điện (hồ quang) đã t cháy vật đố

lạ Hư h ng duy trì có thể do đứt dây dẫỏ n rơi ch m đ t, hư h ng cách đi n đư ng ạ ấ ỏ ệ ờdây hoặc quên gỡ dây nố ấi đ t khi đóng đi n trở ạệ l i sau khi sửa ch a ữ

Như vậy đa s trường hợp hỏng hóc ên đường đ y tảố i đi n là thoáng qua, ệnghĩa là sau khi cắt máy c t m t khoảng thờắ ộ i gian đ ủ đểcho môi trường chỗ hư hỏng khôi phục lại tính chất cách đi n, ta đóệ ng trở ạ l i đư ng dây thì đư ng đ y ờ ờ â

cú thể ế ti p tụ àm việc l c bỡnh thư ng, nhanh chúng khụi ph c cung cờ ụ ấp điện cho

h ộ tiờu thụ, giữ ững chế độ đồng bộ và ổ v n đ nh cho hệ thống.ị

úQuan hệ giữa cỏc đ i lư ng thời gian trong quỏ trỡnh tự động đ ng lại nguồn ạ ợ

đi n đư c trỡnh bày như hỡnh ệ ợ 1.5:

Tác động

Cuộn cắt đuợc cấp điện Bảo vệ

Đầu tiếp xúc tách ra

Đầu tiếp xúc ở

vị trí cuối cùng

Cuộn đóng đuợc cấp điện

Đầu tiếp xúc ở vị trí cuối cùng (đóng)

Đầu tiếp xúc chạm nhau

Hỡnh 1.5: Quan hệ ữgi a cỏc đ i lư ng th i gian trong quỏ trỡnh t ạ ợ ờ ự độ ng

đú l ng ại nguồ n đi ện

1.4 B o v m.2 ả ệ ỏy bi ến ỏp(MBA)

a Cỏc dạng hư hỏng và nh ng lo ữ ại bảo v ệ thư ờng dựng:

Những hư h ng thư ng xảy ra đố ớỏ ờ i v i MBA cú th phõn ra thành hai nhúm: ể

Hư hỏng bờn trong và hư hỏng bờn ngoài

Hư hỏng bờn trong MBA bao g m: ồ

Chạm chập giữa cỏc vũng dõy

Ngắn mạch giữa các cuộn dây.

Chạm đ t và ngắn mạch chạấ m đ t.ấ

Hư hỏng bộ chuyển đ i đ u phân áp.ổ ầ

Thùng dầu bị thủng hoặc rò dầu

Những hư h ng và chế độỏ làm vi c không bình thư ng bên ngoài MBA bao ệ ờ

Ngắn mạch hoặc chạm đất So lệch có hãm (DIFFERENTIAL

PROTECTION RELAY-bảo vệ chính)Quá dòng (OVERCURRENT)

Hạn c ế chạh m đ (RESTRAINT EARTHất FAULT)

Chạm chập các vòng dây,

thùng dầu thủng ho c rò dặ ầu

Rơle khí (BUCHHOLZ) Rơle áp lực (RELIEF PRESSURE)

Hư hỏng b chuy n đ i đ u ộ ể ổ ầ

phân áp

Rơle dòng dầu (OIL FLOW)

Quá tải Rơle bảo v quá t i (OVERLOAD ệ ả

TEMPRATURE)