Đồ án tốt nghiệp Trần Văn Quỳnh - Điện 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNNI-Hà Nội 7 Mở đầu 1/ Đặt vấn đề Ngày nay, hầu nh hoạt động của con ngời trong mọi lĩnh vực đều không thể tách khỏi nguồn năng lợng điện, ở nớc ta điện năng hầu hết đợc sản xuất ở những nhà máy nhiệt điện, thủy điện có công suất lớn nh: Thủy điện Hòa Bình, thủy điện Đa Nhim, thủy điện Trị An, nhiệt điện Phú Mỹ, nhiệt điện Phả Lại vv Các nhà máy thủy điện thì đợc xây dựng ở những vùng có vị trí địa lý thuận lợi cho viêc xây dựng nhà máy thủy điện, còn các nhà máy nhiệt điện thì đợc xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu, nhng hộ tiêu thụ thì không chỉ những hộ ở xung quanh nhà máy. Vấn đề đặt ra là làm sao truyền tải đợc điện năng từ các nhà máy đến các hộ tiêu thụ một cách liên tục, an toàn và kinh tế nhất. Để đảm bảo sản lợng và chất lợng điện năng cần thiết, tăng cờng độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ thống cần phải sử dụng một cách rộng rãi có hiệu quả các phơng tiện bảo vệ, thông tin đo lờng, điều chỉnh và điều khiển tự động trong hệ thống điện. Trong số các phơng tiện này rơle và các thiết bị bảo vệ bằng rơle đóng vai trò hết sức quan trọng. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện nói chung và hệ thống điện lực nói riêng, kỹ thuật bảo vệ rơle trong mấy mơi năm gần đây đã có những biến đổi và tiến bộ rất to lớn. Những thành tựu của kỹ thuật bảo vệ rơle hiện đại cho pháp chế tạo những loại bảo vệ phức tạp với những đặc tính kỹ thuật khá hoàn hảo nhằm nâng cao độ nhạy của các bảo vệ và tránh không cho các bảo vệ làm việc nhầm lẫn khi có những đột biến của phụ tải, khi có những h hỏng trong mạch điện hoặc khi có dao động điện, nhằm hoàn thiện các phơng pháp dự phòng trong các hệ thống khi có h hỏng trong các sơ đồ bảo vệ và sơ đồ điều khiển máy cắt điện cũng nh khi bản thân máy cắt điện bị trục trặc vvhiện nay ngời ta đã chế tạo đợc các thiết bị bảo vệ rơle ngày càng gọn nhẹ, hoạt động chính xác, tác động nhanh, độ an toàn và tin cậy rất cao. Vì vậy, để đáp ứng một phần yêu cầu này tôi quyết định nghiên cứu đề tài: Bảo vệ so lệch máy biến áp sử dụng rơle so lệch số 7UT51* Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Tng quan v role thut s trong b phn truyn chuyn ng ca b khung mỏy Đồ án tốt nghiệp Trần Văn Quỳnh - Điện 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNNI-Hà Nội 8 2/ Giới hạn của đề tài: Đề tài chỉ tập chung nghiên cứu về lý thuyết, cha đa ra đợc mô hình cụ thể cho trạm biến áp, do khả năng còn hạn chế và thời gian có hạn, chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót, mong đợc sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quí thầy cô và các bạn để đề tài hoàn chỉnh hơn. 3/ Mục đích nghiên cứu: Vận dụng những kiến thức đã đợc học ở trờng để áp dụng nghiên cứu trên thực tế. Qua đó, bằng thực tiễn để học hỏi và tích lũy những kiến thức nhằm phục vụ cho công tác chuyên môn sau này. 4/ Hình thức nghiên cứu: Các bớc tiến hành nghiên cứu. Chọn đề tài. Chính xác hóa đề tài. Lập đề cơng. Thu thập tài liệu. Xử lý tài liệu. Xây dựng mô hình thí nghiệm. Viết công trình nghiên cứu. 5/ Đối tợng nghiên cứu: Đối tợng nghiên cứu là dựa trên cơ sở của việc xây mô hình bàn thí nghiệm bảo vệ so lệch máy biến áp. 6/ Phơng pháp nghiên cứu: Sử dụng phơng pháp xây dựng mô hình thí nghiệm và tham khảo tài liệu là chính. Việc tham khảo tài liệu giúp ngời thực hiện bổ xung thêm kiến thức, lý luận cũng nh phơng pháp mà những công trình nghiên cứu trớc đó đã thực hiện. Nhờ đó ngời nghiên cứu tập chung giải quyết những vấn đề còn tồn tại. Tuy nhiên việc nghiên cứu tham khảo tài liệu luôn đảm bảo tính kế thừa và phát triển có chọn lọc Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Đồ án tốt nghiệp Trần Văn Quỳnh - Điện 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNNI-Hà Nội 9 Chơng 1 Tổng quan về rơle thuật số 1/ Khái niệm về rơle bảo vệ. 1.1/ Khái niệm Đối với các trạm biến áp cao thế, cũng nh trong quá trình vận hành hệ thống điện nói chung, có thể xuất hiện tình trạng sự cố thiết bị đờng dây hoặc do chế độ làm việc bất thờng của các phần tử trong hệ thống. Các sự cố này thờng kèm theo các hiện tợng dòng điện tăng lên khá cao và điện áp giảm thấp, gây h hỏng thiết bị và có thể làm mất ổn định hệ thống. Các chế độ làm việc không bình thờng làm cho điện áp và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép. Nếu tình trạng làm việc kéo dài thì có thể sẽ xuất hiện sự cố lan rộng. Muốn duy trì hoạt động bình thờng của hệ thống và các hộ tiêu thụ điện khi xuất hiện sự cố, cần phải phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần bị h hỏng. Nhờ vậy các phần còn lại sẽ duy trì đợc hoạt động bình thờng, đồng thời cũng giảm mức độ h hại của phần tử bị sự cố. Làm đợc điều này chỉ có các thiết bị tự động mới thực hiện đợc. Các thiết bị này gọi chung là rơle bảo vệ. Trong hệ thống điện rơle bảo vệ sẽ theo dõi một cách liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần tử trong hệ thống điện. Khi xuất hiện sự cố rơle bảo vệ sẽ phát hiện và cô lập phần tử bị sự cố nhờ máy cắt điện thông qua mạch điện kiểm soát. Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thờng rơle bảo vệ sẽ phát tín hiệu và tùy theo yêu cầu cài đặt có thể tác động khôi phục chế độ làm việc bình thờng hoặc báo động cho nhân viên vân hành. Tùy theo cách thiết kế và lắp đặt mà phân biệt rơle bảo vệ chính, rơle bảo vệ dự phòng: Bảo vệ chính trang thiết bị là bảo vệ thực hiện tác động nhanh khi có sự cố xảy ra trong phạm vi giới hạn đối với trang thiết bị đợc bảo vệ. Bảo vệ dự phòng đối với cùng trang thiết bị này là bảo vệ thay thế cho bảo vệ chính trong trờng hợp bảo vệ chính không tác động hoặc trong tình trạng sửa chữa nhỏ. Bảo vệ dự phòng cần phải tác động với thời gian lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ chính, nhằm để cho bảo vệ chính loại phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống tr ớc tiên (khi bảo vệ này tác động đúng). Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Đồ án tốt nghiệp Trần Văn Quỳnh - Điện 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNNI-Hà Nội 10 1.2/ Các yêu cầu đối với rơle bảo vệ. Rơle bảo vệ phải bảo đảm các yêu cầu cơ bản sau đây: Tính chọn lọc. Là khả năng phân biệt các phần tử h hỏng và bảo vệ bằng cách chỉ cắt (cô lập) các phần tử đó. Tính chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất của bảo vệ rơle để bảo vệ để cung cấp điện an toàn liên tục. Nếu bảo vệ tác động không chọn lọc, sự cố có thể lan rộng. Cần phân biệt 2 khái niệm cắt chọn lọc: Chọn lọc tơng đối: Theo nguyên tắc tác động của mình, bảo vệ có thể làm việc nh là bảo vệ dự trữ khi ngắn mạch phần tử lân cận. Chọn lọc tuyệt đối: Bảo vệ chỉ làm việc trong trờng hợp ngắn mạch ở chính phần tử đợc bảo vệ. Tác động nhanh: Yêu cầu này chỉ cần đáp ứng đối với sự cố ngắn mạch. Bảo vệ phải tác động nhanh để kịp thời cô lập các phần tử h hỏng thuộc phạm vi bảo vệ nhằm: Đảm bảo tính ổn định của hệ thống. Giảm tác hại của dòng điện ngắn mạch đối với thiết bị. Giảm ảnh hởng của điện áp thấp khi ngắn mạch lên các phụ tải. Bảo vệ tác động nhanh phải có thời gian tác động nhỏ hơn 0,1 giây. Độ nhạy: Bảo vệ cần tác động không chỉ với các trờng hợp ngắn mạch trực tiếp mà cả khi ngắn mạch qua điện trở trung gian. Ngoài ra bảo vệ phải tác động khi ngắn mạch xảy ra trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu tức là một số nguồn đợc cắt ra nên dòng ngắn mạch nhỏ. Độ nhạy đợc đánh giá bằng hệ số nhạy: KD N nh I I K min = (1-1) I Nmin : Dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất. Đối với các bảo vệ tác động theo giá trị cực tiểu (ví dụ nh bảo vệ thiếu điện áp) hệ số nhạy đợc xác định ngợc lại: trị số khởi động chia cho trị số cực tiểu. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Đồ án tốt nghiệp Trần Văn Quỳnh - Điện 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNNI-Hà Nội 11 Độ tin cậy: Bảo vệ phải tác động chắc chắn khi xảy ra sự cố trong vùng đợc giao và không đợc tác động sai đối với các trờng hợp mà nó không có nhiệm vụ tác động. Một bảo vệ không tác động hoặc tác động sai có thể dẫn đến hậu quả là một số lớn phụ tải bị mất điện hoặc sự cố lan rộng trong hệ thống. 1.3/ Các chỉ danh của rơle đang sử dụng trong hệ thống điện. - 21: Rơ le khoảng cách - 25: Rơle đồng bộ - 26: Rơle nhiệt độ - 27: Rơle điện áp thấp - 32: Rơle định hớng công suất - 33: Rơle mức dầu - 49: Rơle quá tải - 50,51: Rơle quá dòng tức thì, định thì - 55: Rơle hệ số công suất - 59: Rơle quá áp - 62: Rơle thời gian - 63: Rơle áp suất - 64: Rơle chạm đất - 67: Rơle quá dòng có hớng - 79: Rơle tự đóng lại (máy cắt điện) - 81: Rơle tần số - 85: Rơle so lệch cao tầng - 87: Rơle so lệch dọc - 96: Rơle hơi (máy biến áp) Tùy theo phạm vi, mức độ và đối tợng đợc bảo vệ chỉ danh rơle có thể có phần mở rộng. Sau đây là một số chỉ danh rơle có phần mở rộng thông dụng: - 26.W: Rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp - 26.O: Rơle nhiệt độ dầu (máy biến áp, bộ đổi nấc máy biến áp) - 51P, 51S: Rơle quá dòng điện định thì phía sơ cấp, thứ cấp máy biến áp - 50REF: Rơle quá dòng tức thì chống chạm đất trong thiết bị (MBA). - 67N: Rơle quá dòng chạm đất có hớng - 87B: Rơle so lệch dọc bảo vệ thanh cái - 87T: Rơle so lệch dọc bảo vệ máy bién áp Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Đồ án tốt nghiệp Trần Văn Quỳnh - Điện 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNNI-Hà Nội 12 - 96-1: Rơle hơi cấp một - 96-2: Rơle hơi cấp 2 (tác động cắt máy cắt điện) 2/ Cấu tạo chung của rơle số sử dụng bộ vi xử lý. 2.1/ S khi ca rle s s dng b vi x lý Hỡnh 1-1: S khi ca 1 rle s s dng b vi x lý Thụng tin v i tng bo v s c a vo rle qua u vo tng t v u vo s. B phn bin i u vo s lc v khuch i tớn hiu tng t thnh i lng phự hp vi u vo ca b chuyn i tng t - s. Ti õy tớn hiu tng t s c chuyn i thnh giỏ tr t l vi thụng tin u vo. B vi x lý s lm vic theo chng trỡnh cha trong b nh lp trỡnh c EPROM hoc ROM. Nú so sỏnh thụng tin u vo vi giỏ tr t chứa trong b nh xúa ghi bng in EEPROM. Cỏc phộp tớnh trung gian c lu gi tm thi trong b nh RAM. Khi cú s c xy ra, b vi x lý s phỏt tớn hiu s iu khin cỏc rle u ra b phn vo/ra s úng hoc khộp mch. Ngi s dng cú th trao i thụng tin vi rle thụng qua bn phớm v mn hỡnh mt trc rle. Trng thỏi lm vic ca rle cú th hin th trờn cỏc ốn LED ti õy. Rle liờn lc vi bờn ngoi hoc trung tõm iu qua cng thụng tin tun t. Ton b phn cng ca rle c cung cp bi b chuyn i ngun 1chiu/1chiu vi cỏc cp in ỏp khỏc nhau. Ngun cung cp 1 chiu bờn ngoi Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Đồ án tốt nghiệp Trần Văn Quỳnh - Điện 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNNI-Hà Nội 13 cú th l cquy hoc b ngun xoay chiu - 1chiu ly t li in 220v hoc 380v. 2.2/ Dựng chng trỡnh phn mm iu khin phn cng. Mt trong nhng im khỏc bit ni bt v mt cụng ngh ca rle s so vi rle th h c l k thut s dng phn mm iu khin phn cng, thc cht chỳng l cỏc bớt thụng tin đc xp xp theo cỏc trỡnh t qui nh gi l lnh v c cha trong cỏc b nh khỏc nhau. Khi rle c cp ngun, b vi x lý v cỏc linh kin phn cng khỏc s hot ng tuõn theo s hng dn ca tp lệnh ny theo mt chng trỡnh nh trc nh ú rle cú th hot ng c lp nh mt phn t t ng. Cỏc chng trỡnh phn mm ca rle s phõn thnh 2 nhúm ln: Phn mm h thng v phn mm ng dng. 2.2.1/ Chng trỡnh phn mm h thng. Phn mm h thng bao gm chc nng t kim tra v bỏo li, vo/ra thụng tin v chc nng x lý a nhim. Nú chi phi s hot ng qua li gia cỏc b phn phn cng, to mụi trng phn mm cho cỏc ng dng khỏc nhau cú th chy v hot ng hiu qu. Túm li õy l phn mm c s m bt c thit b k thut s no cng phi c trang b nú hot ng c. 2.2.1.1/ Chng trỡnh t kim tra khi úng ngun Cỏc rle s hin nay cho phộp kim tra kh nng lm vic ca cỏc phn t chớnh ca phn cng ngay sau khi rle c cp ngun v hin th kt qu kim tra lờn mn hỡnh. Cỏc phn t ny cú th l: b vi x lý, cỏc b nh, b ngun cung cp vi cỏc in ỏp chun, ng b thi gian, cỏc ốn bỏo, cỏc b kim tra ngt vo ra thụng tin, b chuyn i tng t / s vvkt qu kim tra cú th l tt , bỏo ng, v h hng. Tớn hiu bỏo ng thng ch dựng cho b ngun DC/DC, khi cỏc in ỏp nuụi cỏc vi mch vt qua giỏ tr cnh bỏo no ú. Khi cú h hng rle s chy li chng trỡnh kim tra mt vi ln v ph thuc vo dng s c cỏc chng trỡnh phn mm s c gng phc hi rle ra khi trng thỏi s c. Nu phc hi khụng thnh cụng chỳng s khúa cỏc chc nng ca rle v a ra tớn hiu thụng bỏo lờn mn hỡnh. 2.2.1.2/ Chng trỡnh h thng vo/ra c s (BIOS) Chng trỡnh ny cung cp mt giao din nhm tng thớch hon ton cỏc chng trỡnh ng dng vi c s phn cng ca rle. ú l tp hp cỏc chu trỡnh iu khin cỏc linh kin phn cng cho phộp ngi lp trỡnh ng dng giỏm sỏt v truyn cỏc d liu qua cỏc b phn vo/ra mt cỏch d dng. Vi Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . Điện Trờng ĐHNNI-Hà Nội 9 Chơng 1 Tổng quan về rơle thuật số 1/ Khái niệm về rơle bảo vệ. 1.1/ Khái niệm Đối với các trạm biến áp cao thế, cũng nh trong quá trình vận hành hệ thống điện. hết sức quan trọng. Cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện nói chung và hệ thống điện lực nói riêng, kỹ thuật bảo vệ rơle trong mấy mơi năm gần đây đã có những biến đổi và tiến bộ rất to. phải tác động chắc chắn khi xảy ra sự cố trong vùng đợc giao và không đợc tác động sai đối với các trờng hợp mà nó không có nhiệm vụ tác động. Một bảo vệ không tác động hoặc tác động sai