[Luận văn]nghiên cứu, đánh giá một số loại rơle số sử dụng trong trạm biến áp của hệ thống điện việt nam

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… i i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -----& ----- NGUYỄN THỊ DUYÊN NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ LOẠI RƠLE SỐ SỬ DỤNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Điện khí hoá sản xuất nông nghiệp và nông thôn Mã số : 60 52 54 Người hướng dẫn khoa học: PGS. TSKH. TRẦN HOÀI LINH HÀ NỘI - 2008 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… i i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc Tác giả Nguyễn Thị Duyên Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… ii ii LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian thu thập số liệu, nghiên cứu và thực hiện luận văn tôi đã được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo và sự đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp, nay tôi đã hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TSKH Trần Hoài Linh - Trường đại học Bách Khoa Hà Nội- Người trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể bộ môn Cung cấp và Sử dụng Điện, Khoa Cơ Điện, Khoa Sau Đại Học - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Phân xưởng 110kV Hưng Yên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn. Nhân dịp này tôi cũng muốn bày tỏ lòng cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 9 năm 2008 Tác giả Nguyễn Thị Duyên Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iii iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .2 1.1. Sự phát triển kỹ thuật số và rơle số 2 1.1.1. Sự phát triển của kỹ thuật số .2 1.1.2. Sự phát triển của rơle số .3 1.2. So sánh rơle số với rơle điện cơ và điện tử 4 1.2.1. Nhược điểm của rơle điện cơ và điện tử 4 1.2.2. Ưu nhược điểm của rơle số so với rơle thế hệ cũ 4 1.3. Ứng dụng rơle số ở hệ thống điện Việt Nam hiện nay .5 CHƯƠNG II: TÌM HIỂU MỘT SỐ LOẠI RƠLE SỐ SỬ DỤNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 8 2.1. Nguyên lý làm việc của rơle số 8 2.1.1. Cấu trúc của rơle số 8 2.1.2. Nguyên lý hoạt động của rơle kỹ thuật số .9 2.2. Nguyên lý chung của bảo vệ quá dòng điện và bảo vệ so lệch .9 2.2.1. Nguyên lý quá dòng điện (50/51) .9 2.2.2. Nguyên lý so lệch dòng điện (87) .10 2.3. Tìm hiểu một số loại rơle quá dòng số và so lệch số sử dụng trong trạm biến áp của hệ thống điện Việt Nam .11 2.3.1. Rơle quá dòng và so lệch số của hãng Siemens sử dụng trong trạm biến áp 11 2.3.2. Rơle quá dòng và so lệch số của hãng Alstom sử dụng trong trạm biến áp 21 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iv iv 2.3.3. Rơle quá dòng số (Sepam 1000 và Sepam 2000) của hãng Schneider sử dụng trong trạm biến áp .27 CHƯƠNG III: CÁC RƠLE SỐ ỨNG DỤNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP TRUNG GIAN 110KV .33 3.1. Các rơle số ứng dụng trong trạm biến áp trung gian Lạc Đạo 110/35/22 kV 33 3.1.1. Các loại rơle số bảo vệ máy biến áp 33 3.1.2. Các loại rơle số bảo vệ đường dây 40 3.2. Các rơle số ứng dụng trong trạm biến áp trung gian Giai Phạm 110/35/22 kV. .45 3.2.1. Các loại rơle số bảo vệ máy biến áp 45 3.2.2. Các loại rơle số bảo vệ đường dây 51 CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG VÀ SO SÁNH CÁC LOẠI RƠLE SỐ ĐẶT TRONG TRẠM BIẾN ÁP TRUNG GIAN 110KV .57 4.1. Các sơ đồ .57 4.1.1. Sơ đồ lưới điện tỉnh Hưng Yên .57 4.1.2. Sơ đồ nối điện trạm biến áp trung gian 110kV 57 4.1.3.Sơ đồ bảo vệ cho trạm biến áp 110kV 57 4.2. Kiểm tra thông số đặt của các rơle bảo vệ trong trạm biến áp 57 4.2.1. Tính toán ngắn mạch .57 4.2.2. Tính toán thông số đặt của các bảo vệ .61 4.2.3. Tính độ nhạy của các bảo vệ .64 4.3. Đánh giá khả năng làm việc của các bảo vệ .66 4.4. So sánh một số loại rơle số bảo vệ trạm biến áp trung gian của ba hãng Siemens, Alstom, Schneider .67 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 70 5.1. Kết luận .70 5.2. Hướng phát triển 71 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… v v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt AC Alternating current Dòng điện xoay chiều DC Direct current Dòng điện một chiều LCD Liquid crystal display Màn hình tinh thể lỏng LED Light-emitting diode Điốt phát quang EEPROM Electrically erorsable programmable read-only memory Bộ nhớ chỉ đọc bằng điện RAM Random access memory Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên ROM Read-only memory Bộ nhớ chỉ đọc ra BI Máy biến dòng điện BU Máy biến điện áp NM Ngắn mạch NXB Nhà xuất bản STT Số thứ tự Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vi vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1a. Thông số đặt rơle quá dòng Micom P12x bảo vệ T1 .37 Bảng 3.1b. Thông số đặt rơle quá dòng Micom P12x bảo vệ T2 .38 Bảng 3.1c. Thông số đặt của rơle Sepam 1000 và 2000 bảo vệ cho T1 .39 Bảng 3.1d. Thông số đặt của rơle Sepam 1000 và 2000 bảo vệ cho T2 .40 Bảng 3.1e. Thông số đặt của Sepam 1000 và Sepam2000 bảo vệ cho đường dây .42 Bảng 3.2a. Thông số đặt của Micom P123 bảo vệ cho đường dây .53 Bảng 3.2b. Thông số đặt của 7SJ61 bảo vệ cho đường dây 55 Bảng 4.2a. Kết quả tính toán ngắn mạch tại các thanh cái trạm E28.4 59 Bảng 4.2b. Kết quả tính toán ngắn mạch tại các lộ ra của trạm E28.4 .60 Bảng 4.2c. Kết quả tính toán ngắn mạch tại các thanh cái trạm E28.5…… .60 Bảng 4.2d. Kết quả tính toán ngắn mạch tại các lộ ra của trạm E28.5 .61 Bảng 4.2e. Kết quả thông số đặt cho các bảo vệ trạm E28.4 .63 Bảng 4.2f. Kết quả thông số đặt cho các bảo vệ trạm E28.5 .63 Bảng 4.2g. Kết quả hệ số độ nhạy của các bảo vệ trạm E28.4 .65 Bảng 4.2h. Kết quả hệ số độ nhạy của các bảo vệ trạm E28.5 .65 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vii vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Cấu trúc phần cứng của một rơle số 8 Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch 10 Hình 2.3. Hình dáng của một số rơle số của hãng Siemens .12 Hình 2.5. Cấu trúc phần cứng rơle quá dòng số của hãng Siemens .17 Hình 2.6. Sơ đồ nối dây rơle số điển hình của hãng Siemens 20 Hình 2.7. Hình dáng của một số rơle số của hãng Alstom (Areva) .21 Hình 2.8. Giao diện của Rơle Micom P63X .22 Hình 2.9. Cấu trúc phần cứng của rơle so lệch số của hãng Alstom 24 Hình 2.10. Sơ đồ nối dây của rơle Micom P120/121 26 Hình 2.11. Sơ đồ nối dây của rơle Micom P63x .27 Hình 2.12. Hình dáng bên ngoài rơle quá dòng số của hãng Schneider .27 Hình 2.13. Mặt trước của rơle quá dòng số Sepam1000 28 Hình.2.14. Cấu trúc phần cứng của rơle số loại Sepam của hãng schneider 30 Hình 2.15. Sơ đồ nối dây rơle quá dòng số Sepam 31 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… 1 1 LỜI NÓI ĐẦU Với sự phát triển công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước ở mọi ngành công nghiệp nói chung và ngành điện lực nói riêng, hiện nay phát triển tiềm lực công nghệ nội sinh đã và đang là bài toán nan giải. Trong công tác thiết kế, vận hành và quản lý hệ thống điện thì ngành điện hướng tới xu hướng ứng dụng khoa học công nghệ mới và từng bước tự động hoá toàn bộ hệ thống. Hệ thống bảo vệ, trong sự phát triển ngày càng lớn mạnh của hệ thống điện, đóng vai trò cực kỳ quan trọng giúp toàn bộ hệ thống điện làm việc an toàn, phát triển liên tục và bền vững. Phát triển hệ thống điện đồng nghĩa với phát triển và cải thiện hệ thống bảo vệ. Chính vì vậy, mà hiện nay hệ thống bảo vệ dần được số hoá trong toàn bộ lưới điện. Đó là việc thay thế các rơle cơ bằng các rơle số. Tuy nhiên, trên thị trường có rất nhiều hãng tham gia sản xuất và cung cấp thiết bị này. Việc lựa chọn sản phẩm của các hãng để sử dụng sao cho phù hợp với các đối tượng được bảo vệ trong hệ thống điện là vấn đề được quan tâm. Được sự giúp đỡ của PGS.TSKH.Trần Hoài Linh, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá một số loại rơle số sử dụng trong trạm biến áp của hệ thống điện Việt Nam” Đề tài gồm 5 chương: Chương I: Tổng quan Chương II: Tìm hiểu một số loại rơle số sử dụng trong trạm biến áp của hệ thống điện Việt Nam Chương III: Các rơle số sử dụng trong trạm biến áp trung gian 110kV Chương IV: Phân tích đánh giá hoạt động và so sánh các loại rơle số đặt trong trạm biến áp trung gian 110kV Chương V: Kết luận và hướng phát triển. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… 2 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN Rơle số phát triển song song với sự phát triển của kỹ thuật số vì thế trước tiên đề tài tổng quan về sự phát triển của kỹ thuật số. Đồng thời nghiên cứu ưu nhược điểm của rơle số cũng như ứng dụng của rơle số trong hệ thống điện Việt Nam hiện nay. 1.1. Sự phát triển kỹ thuật số và rơle số 1.1.1. Sự phát triển của kỹ thuật số Hệ thống kỹ thuật số là tập hợp các thiết bị được thiết kế để thao tác thông tin lôgic hay đại lượng vật lý được biểu diễn dưới dạng số, tức là những đại lượng chỉ có giá trị rời rạc. Hệ thống số thường bao gồm các thiết bị điện tử (máy vi tính, máy tính tay, thiết bị nghe nhìn số…). Công nghệ kỹ thuật số được đưa vào sử dụng từ những năm 1970 cho đến nay. Mạch số so với mạch tương tự có nhiều ưu điểm hơn (thiết bị số dễ thiết kế hơn; thông tin được lưu trữ và truy cập dễ dàng nhanh chóng; tính chính xác và độ tin cậy cao; có thể lập trình hệ thống hoạt động của hệ thống kỹ thuật số; mạch số ít ảnh hưởng của nhiễu; có thể tích hợp nhiều chức năng trên một chip IC; độ chính xác và phân giải cao…) nên chúng được sử dụng rộng rãi và ngày càng được cải thiện hơn trong ngành điện tử cũng như các lĩnh vực khác. Các linh kiện về cơ bản của kỹ thuật số thuộc dòng họ 74LS00 là các linh kiện điển hình được sử dụng tương đối lâu dài. Nó có ưu điểm là khả năng tương thích về mức năng lượng ở đầu vào và đầu ra khiến việc thiết kế sơ đồ trở nên đơn giản đi rất nhiều. Tuy nhiên nhược điểm của nó về kết cấu vỏ bọc không tận dụng được diện tích trên bản mạch, khả năng tích hợp không lớn, lắp đặt linh kiện khó khăn. Vì thế hiện nay công nghệ kỹ thuật số dần cải tiến theo xu hướng sau: Thứ nhất là cải tiến kết cấu vật lý của các phần tử cơ bản của kỹ thuật số (cổng lôgic). Với cách cải tiến này các thiết bị . TÌM HIỂU MỘT SỐ LOẠI RƠLE SỐ SỬ DỤNG TRONG TRẠM BIẾN ÁP CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM Hiện nay, hệ thống bảo vệ trong các trạm biến áp sử dụng rơle số đa dạng. II: Tìm hiểu một số loại rơle số sử dụng trong trạm biến áp của hệ thống điện Việt Nam Chương III: Các rơle số sử dụng trong trạm biến áp trung gian 110kV