Nghiên ứu ảnh hưởng ủa á thiết bị bù đến sự làm việ ủa bảo vệ khoảng áh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ BÙ ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH NGÀNH: HỆ THỐNG ĐIỆN MÃ SỐ: NGÔ THỊ NGỌC ANH Người hướng dẫn: VS GS TSKH TRẦN ĐÌNH LONG HÀ NỘI 2006 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131622161000000 MỤC LỤC Số trang Lời cam đoan Mở đầu Chương I: PHÉP ĐO TỔNG TRỞ CỦA RƠ LE KHOẢNG CÁCH 1.1 Những nguyên tắc chung việc đo tổng trở 1.1.1 Các loại cố chạm đất 1.1.2 Trường hợp cố pha – pha không chạm đất 1.2 Đặc tính cắt bảo vệ khoảng cách 1.3 Chọn tổng trở khởi động thời gian làm việc 11 cấp bảo vệ khác rơ le khoảng cách 1.4 Cấu trúc logic để xác định đặc tính khởi động rơ le 14 khoảng cách CHƯƠNG II: ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ BÙ SỬ DỤNG TRONG 16 HỆ THỐNG ĐIỆN , ẢNH HƯỞNG CỦA NĨ LÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 2.1 Vai trị thiết bị bù hệ thống điện 16 2.2 Các phương pháp bù 18 2.2.1 Bù dung dẫn đường dây(bù ngang) 19 2.2.2 Bù cảm kháng đường dây (bù dọc) 29 CHƯƠNG III: ẢNH HƯỞNG CỦA THIẾT BỊ BÙ ĐẾN VIỆC LỰA CHỌN ĐẶC TÍNH CỦA RƠ LE Học viên: Ngô Thị Ngọc Anh – Cao học 2004 - 2006 43 3.1 Ảnh hưởng thiết bị bù dọc 43 3.1.1 Ảnh hưởng tụ bù tĩnh đến bảo vệ khoảng cách 43 3.1.2 Ảnh hưởng thiết bị bù dọc có điều khiển đến bảo vệ 58 khoảng cách 3.2 Ảnh hưởng thiết bị bù ngang 62 CHƯƠNG VÍ DỤ ÁP DỤNG 67 4.1 Trường hợp đường dây đặt tụ bù dọc kháng bù 67 ngang cố định 4.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính tốn bảo vệ rơ le 67 hệ thống tải điện 500kV 4.1.2 Tính tốn chỉnh định bảo vệ khoảng cách 68 4.2 Trường hợp đường dây đặt thiết bị bù SVC 75 4.2.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính tốn, phân tích: 75 4.2.2 Phân tích khả điều chỉnh điện áp SVC khả 77 điều chỉnh điện áp nhóm tụ bù ngang – kháng bù ngang cố định nút Phú Lâm 4.2.3 Xét ảnh hưởng SVC đến tổng trở đo bảo vệ 79 khoảng cách Nhận xét kết mô 82 Kết luận 83 Tài liệu tham khảo 84 Học viên: Ngô Thị Ngọc Anh – Cao học 2004 - 2006 Lời cam đoan Luận văn thạc sỹ cao học đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng thiết bị bù đến làm việc bảo vệ khoảng cách” tơi Ngơ Thị Ngọc Anh học viên cao học ngành Hệ thống điện khóa 2004-2006 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội thực hướng dẫn VS GS Trần Đình Long Người cam đoan Ngô Thị Ngọc Anh Học viên: Ngô Thị Ngọc Anh – Cao học 2004 - 2006 LỜI MỞ ĐẦU Cũng công suất tác dụng, công suất phản kháng hệ thống điện cần phải điều chỉnh để giữ trạng thái cân bằng( công suất phát phụ tải tiêiu thụ, kể tổn hao) Mất cân công suất phản kháng dẫn đến chất lượng điện áp không đảm bảo, tăng tổn thất, hệ thống ổn định Một đặc điểm khác yêu câu giữ cân công suất phản kháng (so với cơng suất tác dụng) có tính phân bố theo khu vực, phụ thuộc điện áp nút hệ thống Vì vậy, ngồi cơng suất phản kháng nhà máy phát điện cung cấp cần phải có thêm nguồn công suất phản kháng khác, máy bù đồng bộ, tụ điện tĩnh, kháng điện, Ngoài ý nghĩa trên, thiết bị bù cịn có tác dụng cải thiện thông số, đặc biệt đường dây siêu cao, tác dụng điều khiển nâng cao tính ổn định Trước thiết bị bù thường khơng có tự động điều chỉnh, có điều chỉnh chậm (với máy bù đồng bộ) nhẩy cấp Sự phát triển vượt bậc lĩnh vực điều khiển tự động, đặc biệt kỹ thuật điện tử công suất với thiết bị thyristor công suất lớn cho phép thực thiết bị bù điều chỉnh nhanh Thực tế thiết bị bù dùng thyristor thay đổi cơng suất từ đến trị số định mức, không 1/4 chu kỳ tần số công nghiệp Nhờ thiết bị bù đại có hiệu cao mở rộng ứng dụng sang nhiều mục đích Cùng với việc đảm bảo chất lượng hiệu truyền tải điện, việc bảo vệ thiết bị điện điều kiện cố quan trọng Sử dụng thiết bị bù làm thay đổi thông số đường dây, cụ thể cảm kháng đường dây Điều ảnh hưởng đến làm việc thiết bị bảo vệ khoảng cách dùng để bảo vệ cho đường dây Bảo vệ khoảng cách sử dụng làm bảo vệ hữu hiệu đường dây cao áp siêu cao áp Bảo vệ khoảng cách làm việc dựa nguyên tắc đo tổng trở điểm đặt rơ le Học viên: Ngô Thị Ngọc Anh – Cao học 2004 - 2006 Tổng trở đo chỗ đặt bảo vệ chế độ làm việc bình thường (bằng thương số điện áp chỗ đặt bảo vệ với dòng điện phụ tải) cao nhiều so với tổng trở đo chế độ cố Số đo tổng trở chế độ cố tổng trở từ chỗ đặt rơ le đến vị trí điểm cố Khi đường dây có đặt thiết bị bù, trở đo bảo vệ khoảng cách thay đổi, với thiết bị bù có điều khiển, giá trị cảm kháng thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố Việc nghiên cứu ảnh hưởng thiết bị bù đến làm việc bảo vệ khoảng cách cần thiết, tác giả chọn đề tài ″ Nghiên cứu ảnh hưởng thiết bị bù đến làm việc bảo vệ khoảng cách’’ làm đề tài cho luận văn Bản luận văn trình bày chương: Chương I: Phép đo tổng trở rơ le khoảng cách Chương II: Đặc tính thiết bị bù sử dụng hệ thống điện, ảnh hưởng lên đường dây tải điện Chương III: Ảnh hưởng thiết bị bù đến việc lựa chọn đặc tính rơ le khoảng cách Chương IV: Ví dụ áp dụng Tác giả xin trân trọng bày tỏ lịng biết ơn VS.GS.TSKH Trần Đình Long tận tình hướng dẫn suốt thời gian qua Xin trân trọng cảm ơn thầy cô bạn bè nhiệt tình giúp đỡ tác giả hồn thành luận văn Vì thời gian có hạn, vấn đề nghiên cứu mẻ nên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót Tác giả chân thành mong đợi nhận xét, đánh giá, góp ý người đọc Xin trân trọng cảm ơn! Học viên: Ngô Thị Ngọc Anh – Cao học 2004 - 2006 chơng I phép đo tổng trở rơ le khoảng cách 1.1 Nhng nguyờn tc chung vic o tổng trở 1.1.1 Các loại cố chạm đất Trong hình 1, pha A bị ngắn mạch chạm đất điểm đường dây đơn Khoảng cách điểm cố đầu đường dây m Bảo vệ khoảng cách đặt hai đầu đường dây Ta tập trung phân tích phía bên trái đường dây cố xảy đường dây với nguồn cung cấp hai đầu m Va a Vb b Vc c Ia Ib Ic Vị trí điểm cố Chỗ đặt r¬le Hình 1.1 Gọi Zle tổng trở đường dây Zlm tổng trở tương hỗ pha với Ta có điện áp pha A nơi đặt bảo vệ phía bên trái: V A = mZ le Ia + mZlm (I b + I c ) (1.1) Yêu cầu đo khoảng cách vị trí đặt bảo vệ điểm cố tín hiệu V a I a tỉ số chúng: V a /I a = mZ le + mZ lm(I b + Ic )./Ia (1.2) Học viên: Ngô Thị Ngọc Anh – Cao học 2004 - 2006 Số hạng bên phải đẳng thức (1.2) gồm tổng trở tương hỗ Zlm dễ dàng lên tới mZle Tạo tín hiệu từ tổ hợp I a tổng dịng điện pha khơng cố I b + I c , sau: I = I a + Z lm(I b + I c)/Z le (1.3) Từ (1.1) ta có: VA = mZ le ((Ia + Zlm (I b + I c )/Zle ) (1.4) VA = mZleI (1.5) Va /I = Z le (1.6) nên: Từ tín hiệu nhận cho phép đo tổng trở phần đường dây nơi đặt bảo vệ vị trí điểm cố Tín hiệu điện áp lấy từ điện áp chạm đất pha A Tín hiệu dòng điện lấy từ kết hợp dòng điện pha cố với tổng dịng điện pha khơng cố Tương tự cho trường hợp cố pha B pha C chạm đất Tín hiệu nhận đựợc trường hợp Pha A chạm đất Va Ia + Z lm (Ib + I c )/Zle Tín hiệu nhận đựợc trường hợp Pha B chạm đất Vb I b + Zlm (I a+ I c )/Zle Tín hiệu nhận đựợc trường hợp Pha C chạm đất Vc Ic + Z lm (Ia + I b)/Z le Quan hệ điện áp dòng điện pha A chạm đất: V A = mZ le I a + mZlm(I b + I c ) V A = mZ le I a + mZlm (Ia+Ib + Ic ) - (1.7) mZlm Ia V A = mZ I a + mZ lm Ires cho: Z = Zle-Z lm Học viên: Ngô Thị Ngọc Anh – Cao học 2004 - 2006 (1.8) (1.9) (1.10) I res = Ia + Ib + I c (1.11) Trong thành phần thứ tự pha đối xứng, Z tổng trở thứ tự thuận I res lần thành phần dịng điện thứ tự khơng vị trí bảo vệ Sử dụng đẳng thức (1.9): V A = mZ (I a + Zlm Ires /Z1 ) (1.12) Nếu ta tạo tín hiệu tổng trường hợp này: Ira = Ia + I res Zlm /Z (1.13) Vậy Va /I = mZ (1.14) Tổng trở phần đường dây cố xác định theo điện áp chạm đất pha A tín hiệu tổng hợp từ dòng điện pha A dòng điện dư chỗ đặt bảo vệ nhân với tỷ số trở kháng tương hỗ với tổng trở pha thứ tự thuận Tương tự với trường hợp pha B pha C chạm đất Trong trường hợp pha A chạm đất VA I a + I res Z lm /Z Trường hợp pha B chạm đất VB I b + I res Z lm /Z Trong trường hợp pha C chạm đất VC I a + I res Z lm /Z Ở pha, phép đo giới hạn tổng trở thứ tự thuận Như thấy, có đóng tổng trở thân nối đất I res mà khơng có tham gia tổng trở thứ tự nghịch 1.1.2 Trường hợp cố pha – pha khơng chạm đất Cấu hình lưới điện giống trường hợp cố hai pha b c, giả thiết khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến điểm cố m m Va Vb Vc a Ia b Ib c Ic Chỗ đặt rơle Vị trí điểm cố Hc viờn: Ngụ Thị Ngọc Anh – Cao học 2004 - 2006 Hình 1.2 Bắt đầu với điện áp pha B chỗ đặt bảo vệ xác định thành phần điện áp xung quanh mạch vòng cố : V b = mZ le Ib + mZ lmIa + mZlm Ic – mZle Ic – mZ lm Ia – mZlm Ib + V c (1.15) Vậy : V b – V c = mZle (Ib –Ic ) - mZ lm (I b-I c ) (1.16) Trong trường hợpnày: (Vb – V c )/(Ib –I c) = mZ le – mZ lm (1.17) hoặc: (Vb – V c )/(Ib –I c) = mZ (1.18) Phép đo tổng trở thứ tự thuận vị trí đặt bảo vệ điểm cố trường hợp thực theo tín hiệu (V b – Vc ) (Ib –I c ) Tương tự cố pha A – C cố pha A – B: Sự cố pha A – B (V a– V b) (I a –I c) Sự cố pha B – C (Vb – V c ) (I b –Ic ) Sự cố pha C - A (Vc – V a ) (Ic –I a) Như vậy, sử dụng rơ le khoảng cách với mạch vòng tác động với điện áp phân cực thứ tự thuận, mạch vòng pha – pha, mạch vòng pha – đất Rơ le tính tốn tổng trở biểu kiến mạch vịng cố so sánh với giới hạn kháng trở xác định cài đặt rơ le Điều đáng ý tổng trở cố Z = Ua/Ia trường hợp cố đối xứng, trường hợp khác xác định bảng1.1 Bảng 1.1 Mạch vòng đo lường PhaA - Đất PhaB - Đất Học viên: Ngô Thị Ngọc Anh – Cao học 2004 - 2006 Biểu thức tổng trở Z Ua/ (Ia + k Ir) Ub/ (Ib + k Ir)