B GIÁO DỘ ỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ Nguy n Th Hùngễ ế Nghiên cứu đánh giá độ tin c y cậ ủa các phương thức b o v máy bi n ápả ệ ế LUẬN VĂN THẠC SĨ ỌKHOA H C K N Ỹ THUẬT ĐIỆ NGƯ[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Thế Hùng Nghiên cứu đánh giá độ tin cậy phương thức bảo vệ máy biến áp LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Nguyễn Xuân Tùng Hà Nội – Năm 2017 17083300112559a3ef537-a990-4e23-809d-2573ee345820 1708330011255bf827f50-f610-446c-b9a2-3a8664ed1e07 17083300112559827faf5-2cf6-467b-8599-5a02b32410b9 MỤC LỤC Trang Chương mục MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Chương CẤU HÌNH CHUNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ 1.1 Các yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ 1.2 Các qui định cấu hình hệ thống rơle bảo vệ 1.3 Một số cố thường gặp với hệ thống rơle bảo vệ 14 1.4 Sự cần thiết phải đánh giá độ tin cậy hệ thống rơle bảo vệ đề xuất nghiên cứu 17 Chương CÁC CHỈ TIÊU ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ 18 2.1 Các tiêu phổ biến để đánh giá độ tin cậy 18 2.1.1 Giới thiệu chung 18 2.1.2 Các tiêu đánh giá độ tin cậy phần tử 18 2.2 Các giải pháp nâng cao khả sẵn sàng hệ thống rơle bảo vệ 20 Chương PHƯƠNG PHÁP CÂY SỰ CỐ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ 25 3.1 Giới thiệu phương pháp cố đánh giá độ tin cậy 25 3.2 Phương thức kết nối phần tử cố 27 3.3 Ví dụ áp dụng phương pháp cố với trường hợp đơn giản 29 Chương ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP CÂY SỰ CỐ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 32 4.1 Giới thiệu trạm biến áp Đông Anh 500kV phương thức bảo vệ 32 4.1.1 Giới thiệu trạm biến áp 32 4.1.2 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biếp áp AT3 trạm 33 4.1.3 Ma trận cắt sử dụng 36 4.2 Các kịch đánh giá độ tin cậy hệ thống rơle bảo vệ cho máy biến áp AT3 trạm biến áp Đông Anh 500kV 38 4.2.1 Các giả thiết tính tốn độ tin cậy sơ đồ bảo vệ MBA 38 4.2.2 Các kịch so sánh độ tin cậy sơ đồ phương thức bảo vệ MBA 39 4.3 Giá trị không sẵn sàng số phần tử 41 4.4 Giới thiệu phần mềm OpenFTA tính tốn cố 45 4.5 Kết đánh giá nhận xét 48 4.5.1 Xây dựng cố đánh giá xác suất không sẵn sàng Sơ đồ (sơ đồ rút gọn) 48 4.5.2 Xây dựng cố đánh giá xác suất không sẵn sàng Sơ đồ (sơ đồ mở rộng) 51 4.5.3 Xây dựng cố đánh giá xác suất không sẵn sàng Sơ đồ (sơ đồ tiêu chuẩn) 54 4.5.4 Đánh giá kết 57 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LAI 60 5.1 Kết luận 60 5.2 Hướng nghiên cứu tương lai 60 PHỤ LỤC 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Nội dung luận văn có tham khảo, sử dụng trích dẫn tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí, báo trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tác giả Nguyễn Thế Hùng DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình vẽ Hình 2.1 Hệ thống bảo vệ khơng có dự phịng 23 Hình 2.2 Hệ thống bảo vệ có dự phịng 23 Hình 3.1 Sơ đồ kết nối kiểu nối tiếp 28 Hình 3.2 Sơ đồ kết nối kiểu song song 28 Hình 3.3 Cây cố cho mạch bảo vệ đường dây 30 Hình 3.4 Cây cố cho mạch bảo vệ đường dây có rơle dự phịng 31 Hình 4.1Sơ đồ sợi trạm 220/110kV Đông Anh 32 Hình 4.2 Sơ đồ phương thức bảo vệ 33 Hình 4.3 Ma trận cắt bảo vệ cho náy biến áp AT3 33 Hình 4.4 Ma trận cắt phương thức bảo vệ MBA AT3 Đơng Anh 37 Hình 4.5 Sơ đồ phương thức bảo vệ (sơ đồ tiêu chuẩn) 40 Hình 4.6 Sơ đồ phương thức bảo vệ (sơ đồ mở rộng) 41 Hình 4.7 Sơ đồ phương thức bảo vệ 3(sơ đồ rút gọn) 41 Hình 4.8 Giao diện phần mềm 46 Hình 4.9 Các biểu tượng có sẵn phần mềm 47 Hình 4.10 Giao diện quản lý liệu OpenFTA 47 Hình 4.11 Các chức hỗ trợ phân tích, tính tốn cố 48 Hình 4.12 Sơ đồ phương thức bảo vệ (sơ đồ rút gọn) 49 Hình 4.13 Cây cố với sơ đồ (sơ đồ rút gọn) 49 Hình 4.14 Sơ đồ phương thức bảo vệ (sơ đồ mở rộng) 51 Hình 4.15 Cây cố với sơ đồ (sơ đồ mở rộng) 53 Hình 4.16 Sơ đồ phương thức bảo vệ (sơ đồ tiêu chuẩn) 54 Hình 4.17 Cây cố với sơ đồ (sơ đồ tiêu chuẩn) 56 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng biểu Trang Bảng 4.1 Thống kê số độ không sẵn sàng số phần tử 45 Bảng 4.2 So sánh mức độ không sẵn sàng sơ đồ phương thức bảo vệ khác với máy biến áp lực 57 Bảng 4.3 Mức độ đóng góp hư hỏng tới độ không sẵn sàng kiện đỉnh58 MỞ ĐẦU Hệ thống rơle bảo vệ thiết kế để hoạt động với độ tin cậy cao, nhiên hệ thống gồm nhiều thiết bị hợp thành nên có cố xảy dẫn tới thiệt hại lớn cho hệ thống Có thể thấy phương thức bảo vệ thiết bị hệ thống qui định rõ ràng; nhiên phần đấu nối thiết bị mạch nhị thứ khác trạm Việc khác hệ thống nhị thứ quan điểm thiết kế hãng không giống Vấn đề cần thảo luận phương thức bảo vệ hệ thống mạch nhị thứ có độ tin cậy cao phù hợp mặt kinh tế Xuất phát từ lý này, luận văn sâu nghiên cứu cách thức đánh giá định lượng độ tin cậy sơ đồ phương thức bảo vệ, phương pháp sử dụng phương pháp cố Phạm vi nghiên cứu giới hạn phương thức bảo vệ máy biến áp thiết bị phổ biến lưới điện có giá thành lớn Phần tính tốn áp dụng kết nghiên cứu thực sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp AT3 220kV trạm biến áp truyền tải Đông Anh, Hà Nội Về mặt cấu trúc luận văn chia thành chương Chương 1: Giới thiệu chung cấu hình yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ; đồng thời giới thiệu sơ đồ phương thức chung bảo vệ máy biến áp 220kV & 500kV hư hỏng thường gặp với hệ thống rơle bảo vệ Trong chương đặt mục tiêu nghiên cứu luận văn Chương 2: Giới thiệu tiêu sử dụng để đánh giá độ tin cậy hệ thống điều khiển bảo vệ giải pháp để nâng cao độ tin cậy hệ thống rơle bảo vệ Chương 3: Giới thiệu phương pháp cố dùng để đánh giá mức độ không sẵn sàng hệ thống rơle bảo vệ Chương 4: Áp dụng phương pháp cố để đánh giá mức độ không sẵn sàng loại trừ cố vùng số sơ đồ bảo vệ máy biến áp phổ biến với mức độ dự phòng tăng dần Phạm vi áp dụng với sơ đồ bảo vệ máy biến áp AT3 220kV trạm Đông Anh Phần mềm OpenFTA sử dụng để xây dựng đánh giá mức độ không sẵn sàng Chương 5: Đánh giá chung đưa hướng nghiên cứu tương lai Chương CẤU HÌNH CHUNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ 1.1 Các yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ Nhiệm vụ thiết bị bảo vệ rơle tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện, ghi nhận phát tình trạng làm việc khơng bình thường phần tử hư hỏng hệ thống điện Tùy vào mức độ tình trạng làm việc bất thường mà rơle bảo vệ báo tín hiệu tác động cắt máy cắt Các yêu cầu hệ thống rơle bảo vệ: a) Tính chọn lọc Tác động bảo vệ đảm bảo cắt phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống điện gọi tác động chọn lọc Khi có nguồn cung cấp dự trữ cho hộ tiêu thụ, tác động tạo khả cho hộ tiêu thụ tiếp tục cung cấp điện Yêu cầu tác động chọn lọc không loại trừ khả bảo vệ tác động bảo vệ dự trữ trường hợp hỏng hóc bảo vệ máy cắt phần tử lân cận Cần phân biệt hai khái niệm chọn lọc + Chọn lọc tương đối: Theo nguyên tắc tác động mình, bảo vệ làm việc bảo vệ dự trữ ngắn mạch phần tử lân cận + Chọn lọc tuyệt đối: Bảo vệ làm việc trường hợp ngắn mạch phần tử bảo vệ b) Tác động nhanh Càng cắt nhanh phần tử bị ngắn mạch hạn chế mức độ phá hoại phần tử ấy, giảm thời gian tụt thấp điện áp hộ tiêu thụ có khả giữ ổn định hệ thống điện Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động thiết bị bảo vệ rơle Tuy nhiên số trường hợp để thực yêu cầu tác động nhanh khơng thể thỏa mãn u cầu chọn lọc Hai yêu cầu mâu thuẫn c) Độ nhạy Bảo vệ rơle cần phải đủ độ nhạy hư hỏng tình trạng làm việc khơng bình thường xuất phần tử bảo vệ hệ thống điện Thường độ nhạy đặc trưng hệ số độ nhạy Kn Đối với bảo vệ làm việc theo đại lượng tăng ngắn mạch, hệ số độ nhạy xác định tỷ số đại lượng tác động tối thiểu (ví dụ: dịng ngắn mạch nhỏ nhất) ngắn mạch trực tiếp cuối vùng bảo vệ đại lượng đặt (tức dòng khởi động) d) Đảm bảo độ tin cậy Bảo vệ phải luôn sẵn sàng khởi động tác động cách chắn tất trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ tình trạng làm việc khơng bình thường định trước Mặt khác bảo vệ không tác động ngắn mạch ngồi Nếu bảo vệ có nhiệm vụ dự trữ cho bảo vệ sau ngắn mạch vùng dự trữ bảo vệ phải khởi động không tác động bảo vệ đặt gần chỗ ngắn mạch chưa tác động Để tăng tính đảm bảo bảo vệ cần: + Dùng rơle có chất lượng cao + Chọn sơ đồ bảo vệ rơle đơn giản + Các phận phụ (cực nối, dây dẫn) dùng sơ đồ phải chắn, tiếp xúc tốt + Thường xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ 1.2 Các qui định cấu hình hệ thống rơle bảo vệ Hiện nay, hệ thống đường dây máy biến áp truyền tải điện đóng vai trị quan trọng việc đưa điện sản xuất đến hộ tiêu thụ Số lượng trạm biến áp truyền tải điện tăng lên không ngừng phải đáp ứng nhu cầu tăng nhanh phụ tải Việc sử dụng máy biến áp cấp điện áp 500, 220, 110, 22 kV hệ thống truyền tải điện ngày