Bảo vệ rơle kỹ thuật số cho trạm biến áp 110 22KV sơn hải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HOÀNG VIỆT PHƯƠNG BẢO VỆ RƠLE KỸ THUẬT SỐ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV SƠN HẢI Chuyên ngành: Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Lê Công Thành HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Hoàng Việt Phương i LỜI CÁM ƠN Tôi xin trân trọng cám ơn PGS.TS Lê Cơng Thành tận tình bảo, giúp đỡ hướng dẫn cho tơi hồn thành luận vặn Ngồi tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể q thầy môn Kỹ thuật điện, khoa Năng lượng trường Đại học Thủy lợi truyền đạt kiến thức quý báu tạo điện kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU vii CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV SƠN HẢI 1.1 Vị trí, vai trò, lịch sử phát triển 1.2 Nguyên lý làm việc 1.3 Thơng số thiết bị 1.3.1 Thơng số thiết bị phía 110kV trạm .5 1.3.2 Thông số thiết bị phía 22kV trạm .8 1.4 Kết luận 13 CHƯƠNG 2.1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ RƠLE KỸ THUẬT SỐ .14 Cơ sở rơle kỹ thuật số 14 2.1.1 Giới thiệu chung 14 2.1.2 Cấu trúc phần cứng rơle kỹ thuật số 16 2.1.3 Giao diện rơle kỹ thuật số 17 2.1.4 Môi trường làm việc rơle 18 2.2 Rơle kỹ thuật số hãng SIEMENS 19 2.2.1 Rơle bảo vệ so lệch 7UT633 .19 2.2.2 Rơle số 7SJ621 35 2.3 Rơle kỹ thuật số hãng ALSTOM – Rơle kỹ thuật số họ MICOM P63x 44 2.3.1 Giới thiệu chung 44 2.3.2 Các thông số kỹ thuật họ Micom P63x 45 2.3.3 Các chức họ rơle Micom P63x 48 2.4 Kết luận 56 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110kV SƠN HẢI 58 3.1 Cơ sở bảo vệ rơle trạm biến áp 110kV 58 3.1.1 Các dạng hư hỏng máy biến áp 58 3.1.2 Các yêu cầu với hệ thống bảo vệ .58 3.1.3 Nguyên lý hoạt động loại bảo vệ 60 3.2 Lựa chọn phương thức bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV Sơn Hải .67 3.2.1 Lựa chọn phương thức bảo vệ máy biến áp 67 3.2.2 Lựa chọn phương thức bảo vệ đường dây .69 3.3 Tính tốn ngắn mạch 69 3.3.1 Điện kháng phần tử sơ đồ thay .69 3.3.2 (E1) Tính tốn ngắn mạch TBA nhận điện từ nguồn 110kV Ninh Phước 71 3.3.3 Tính toán ngắn mạch TBA nhận điện từ nguồn 110kV Tháp Chàm (E2) 72 3.3.4 Tính toán ngắn mạch TBA nhận điện từ nguồn TBA 110kV Ninh Phước 110kV Tháp Chàm cung cấp 74 3.4 Tính tốn chỉnh định 79 3.4.1 Những chức bảo vệ dùng rơle 7UT633 80 3.4.2 Những chức bảo vệ dùng rơle 7SJ621 .86 3.4.3 Cài đặt thông số rơle 88 3.5 Kết luận 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .91 TÀI LIỆU THAM KHẢO .92 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ nối điện trạm biến áp Hình 2.1 Cấu trúc phần cứng (điển hình) rơle kỹ thuật số 16 Hình 2.2 Cấu trúc phần cứng bảo vệ so lệch 7UT633 25 Hình 2.3 Nguyên lý bảo vệ so lệch MBA rơle 7UT633 .27 Hình 2.4 Đặc tính tác động rơle 7UT633 28 Hình 2.5 Vùng hãm bổ sung bảo vệ so lệch 30 Hình 2.6 Nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế 7UT633 32 Hình 2.7 Đặc tính tác động bảo vệ chống chạm đất hạn chế .34 Hình 2.8 Cấu trúc phần cứng rơle 7SJ621 37 Hình 2.9 Đặc tính dốc bình thường bảo vệ q dòng có thời gian .39 Hình 2.10 Đặc tính dốc thường bảo vệ q dòng có thời gian 40 Hình 2.11 Đặc tính cực dốc thường bảo vệ q dòng có thời gian 40 Hình 2.12 Nguyên lý chống hư hỏng máy cắt 42 Hình 2.13 Sơ đồ chức rơle Micom P63x 48 Hình 2.14 Đặc tính cắt bảo vệ so lệch 51 Hình 2.15 Đặc tính cắt bảo vệ dòng chạm đất có giới hạn 53 Hình 2.16 Đồ thị biểu diễn đặc tính cắt với θp=0% 55 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm 60 Hình 3.2 Đồ thị vectơ dòng điện làm việc dòng điện hãm có ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ………………………………………………………… 60 Hình 3.3 Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hãm………………………………61 Hình 3.4 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế MBA cuộn dây………… ………….62 Hình 3.5 Nơi đặt rơle khí cấu tạo rơle khí ………………………………… …… 64 Hình 3.6 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp……………………………… 68 Hình 3.7 Sơ đồ tính tốn ngắn mạch 71 Hình 3.8 Sơ đồ tính tốn ngắn mạch 73 Hình 3.9 Sơ đồ tính tốn ngắn mạch 75 Hình 3.10 Đặc tính tác động bảo vệ so lệch có hãm .82 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Ví dụ minh hoạt cài đặt rơle hãng Siemens 26 Bảng 2.2 Ví dụ minh họa cài đặt rơle 7SJ621 44 Bảng 2.3 Các chức bảo vệ rơle Micom P63x………………………………45 Bảng 3.1 Dòng điện ngắn mạch qua máy biến dòng…………………………… 72 Bảng 3.2 Dòng điện ngắn mạch qua máy biến dòng…………………………… 74 Bảng 3.3 Dòng điện ngắn mạch qua máy biến dòng…………………………… 77 Bảng 3.4 Bảng kết tính tốn ngắn mạch 78 Bảng 3.5 Bảng tính tốn ngắn mạch sau quy đổi 79 Bảng 3.6 Các thông số kỹ thuật máy biến áp .79 Bảng 3.7 Kết tính tốn ngắn mạch phía .79 Bảng 3.8 Cài đặt thông số máy biến áp 88 Bảng 3.9 Cài đặt thơng số cho rơle phía 110kV 89 Bảng 3.10 Cài đặt thơng số cho rơle phía 22kV 90 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đề tài:  Trạm biến áp ba thành phần quan trọng thiếu hệ thống điện;  Trạm biến áp 110/22kV thôn Sơn Hải, xã Phước Dinh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận có vai trò cấp điện cho cơng tác thi công xây dựng nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận thơn Sơn Hải, cơng trình xây dựng lân cận đảm bảo lượng cho phát triển kinh tế-xã hội địa phương;  Hệ thống bảo vệ rơle định đến hoạt động an toàn ổn định trạm biến áp lưới điện khu vực;  Hiện cơng trình trạm biến áp nói đưa vào vận hành từ năm 2017 Chính đề tài nghiên cứu hệ thống bảo vệ rơle trạm vô cần thiết để làm sở cho đánh giá, so sánh với hệ thống bảo vệ thời sử dụng trạm có khả ứng dụng vào thực tiễn trường hợp cần thay hệ thống bảo vệ rơle hệ thống thời hoạt động không ổn định không đáp ứng yêu cầu vận hành thực tế Mục đích Đề tài:  Nghiên cứu đánh giá tổng quan trạng trạm biến áp 110kV nói trên, đặc biệt hệ thống bảo vệ rơle;  Nghiên cứu đánh giá tổng quan loại rơle kỹ thuật số sử dụng trạm biến áp điện lực;  Tính tốn, lựa chọn, chỉnh định rơle kỹ thuật số cho trạm biến áp nói Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Trạm biến áp 110kV thôn Sơn Hải, xã Phước Dinh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu:  Thu thập phân tích số liệu; vii  Nghiên cứu giáo trình, lý thuyết bảo vệ rơle trạm biến áp, rơle kỹ thuật số để lựa chọn hệ thống rơle số phù hợp;  Tính tốn mơ để xác định thông số chỉnh định hệ thống rơle đề xuất Cấu trúc luận văn Gồm 03 chương với nội dung về: Giới thiệu trạm biến áp 110kV Sơn Hải, Nghiên cứu tổng quan rơle kỹ thuật số Nghiên cứu thiết kế hệ thống rơle kỹ thuật số bảo vệ cho trạm biến áp 110kV Sơn Hải Ngoài sau hồn thành nội dung chính, phần Kết luận kiến nghị cho toàn luận văn đưa viii CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV SƠN HẢI 1.1 Vị trí, vai trò, lịch sử phát triển Trạm biến áp 110kV xây dựng thôn Sơn Hải, xã Phước Dinh, huyện Thuận Nam, tỉnh Ninh Thuận nằm dự án đầu tư xây dựng hệ thống cấp điện phục vụ thi công nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) Ninh Thuận (cũng xây dựng thơn Sơn Hải) Tập đồn Điện lực Việt Nam (EVN) làm chủ đầu tư Hệ thống cấp điện phục vụ thi công NMĐHN Ninh Thuận gồm hạng mục: đường dây 110kV trạm biến áp 110/22kV-25MVA Trong giai đoạn này, để đáp ứng công suất tiêu thụ yêu cầu, trạm biến áp lắp đặt 01 máy biến áp 110/22kV-25 MVA Mục đích trạm biến áp cung cấp điện phục vụ trình thi công xây dựng NMĐHN cấp điện cho phụ tải khu vực lân cận Trong giai đoạn sau (sau hồn thành cơng tác xây dựng NMĐHN Ninh Thuận 1) tùy theo yêu cầu thực tế để xem xét việc lắp đặt thêm 01 máy biến áp Cơng tác thiết kế cơng trình hệ thống cấp điện phục vụ thi công NMĐHN Ninh Thuận tổ chức thực năm 2012 phê duyệt năm 2014 Các công tác thi cơng xây dựng cơng trình (đường dây 110kV trạm biến áp 110/22kV25MVA) tiến hành từ đầu năm 2015 hoàn thành, bàn giao đưa vào sử dụng từ năm 2017 Vị trí trạm biến áp: Phía Đơng giáp với tuyến đường ven biển (cách tuyến đường 31m) Các phía Bắc, phía Nam phía Tây giáp với khu vực đồi núi trồng nem bụi rậm Cách thành phố Phan Rang – Tháp Chàm khoảng 15km phía Đơng-Nam Tồn mặt trạm với diện tích 4371 m2 chia làm khu vực chính: sân phân phối 110kV khu vực nhà điều khiển - phân phối Sân phân phối 110kV thiết kế xây dựng với 03 nhịp 10m để lắp đặt 02 ngăn đường dây 110kV sau: + Ngăn E01: Ngăn đường dây 110kV đến TBA 110kV Ninh Phước; kd dmB ... nội dung về: Giới thiệu trạm biến áp 110kV Sơn Hải, Nghiên cứu tổng quan rơle kỹ thuật số Nghiên cứu thiết kế hệ thống rơle kỹ thuật số bảo vệ cho trạm biến áp 110kV Sơn Hải Ngoài sau hoàn thành... rơle Micom P63x 48 2.4 Kết luận 56 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110kV SƠN HẢI 58 3.1 Cơ sở bảo vệ rơle trạm biến áp 110kV... trạng trạm biến áp 110kV nói trên, đặc biệt hệ thống bảo vệ rơle;  Nghiên cứu đánh giá tổng quan loại rơle kỹ thuật số sử dụng trạm biến áp điện lực;  Tính tốn, lựa chọn, chỉnh định rơle kỹ thuật