ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU RƠLE SỐ REG216 VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ BẢO VỆ MÁY PHÁT CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BA HẠ

LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn khoa học công nghệ hiện đại được ứng dụng rộng rãi vào quá trình sản xuất Công nghiệp thì ngành Điện cũng phải đi trước một bước trong việc tiếp cận với nền khoa học tiên tiến đó. Bởi năng lượng điện là “nguồn lực” đầu tiên cho những ngành sản xuất khác. Với vai trò là “nguồn lực” trong giai đoạn đất nước đổi mới và mở cửa, nền kinh tế phát triển nhanh đã và đang đặt ra những yêu cầu cấp bách về chất lượng dòng điện. Điều này được đáp ứng bởi việc ứng dụng các thiết bị tự động hoá trong hệ thống điện. Quá trình ứng dụng rộng rãi những thiết bị kỹ thuật số thay thế dần những những thiết bị điện cơ thông dụng trước đây là một bước đổi mới về công nghệ trong việc bảo vệ và hiện đại hoá quá trình vận hành, quản lý. Rơle bảo vệ là phần tử quan trọng trong hệ thống các thiết bị tự động hoá này. Dựa trên yêu cầu thực tế đó, cho nên quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và trang bị kiến thức lý thuyết và ứng dụng các thiết bị rơle số là cần thiết cho mỗi kỹ sư Kỹ Thuật Điện. Như vậy, việc “Tìm hiểu rơle số REG216 và ứng dụng để bảo vệ máy phát của Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ” sẽ đáp ứng một phần trong toàn bộ nhu cầu lớn hiện nay. Nội dung đề tài gồm: Chương 1: Trình bày tổng quan về Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ, thông số các thiết bị điện chính và hệ thống bảo vệ rơle của tổ máy chính. Chương 2: Tìm hiểu về các sự cố chính và các dạng bảo vệ thường dùng để bảo vệ máy phát điện. Chương 3: Giới thiệu đặc điểm, cấu trúc và các ứng dụng của rơle số REG216 của hãng ABB sản xuất và phần mềm ứng dụng CAP 2316 đi kèm rơle. Chương 4: Tính toán, cài đặt các thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát của Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ. Qua quá trình học tập và nghiên cứu ở Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng, em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo đã tận tình dạy bảo và trang bị những kiến thức cần thiết làm hành trang cho em bước vào đời. Kính cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Võ Như Tiến trong quá trình thực hiện đề tài này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình tìm hiểu và thực hiện, song đề tài chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong được sự chỉ bảo thêm của các Thầy, Cô giáo và sự đóng góp ý kiến của các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA ĐIỆN o0o NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên : NGƠ MINH THI Lớp : 06D2 Bộ mơn : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Khoa : ĐIỆN KỸ THUẬT I NHIỆM VỤ TÌM HIỂU RƠLE SỐ REG216 VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ BẢO VỆ MÁY PHÁT CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BA HẠ II SỐ LIỆU Lấy Nhà máy Thủy điện Sơng Ba Hạ III NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI - Chương 1: Tổng quan Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ - Chương 2: Các bảo vệ máy phát điện - Chương 3: Tổng quan rơle số REG216 phần mềm CAP 2/316 - Chương 4: Tính tốn, cài đặt thơng số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS VÕ NHƯ TIẾN IV THỜI GIAN THỰC HIỆN - Ngày giao nhiệm vụ: 20/2/2011 - Ngày hoàn thành: 30/5/2011 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GIÁO VIÊN DUYỆT ký ký tên THÔNG QUA BỘ MÔN SINH VIÊN THỰC HIỆN ký tên ký tên MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BA HẠ 1.1 Các hạng mục công trình Nhà máy 1.2 Sơ đồ điện Nhà máy 1.2.1 Phần điện nhà vận hành 1.2.2 Phần điện trạm phân phối 220kV 1.3 Hệ thống bảo vệ rơle tổ máy Nhà máy 1.3.1 Sơ đồ đầu vào tương tự rơle RJ1A RJ1B 1.3.2 Các chức bảo vệ có sơ đồ Chương CÁC BẢO VỆ CHÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN 2.1 Các cố máy phát điện 2.1.1 Các dạng hư hỏng 2.1.2 Các tình trạng làm việc khơng bình thường 2.2 Các bảo vệ thường dùng cho máy phát điện 2.2.1 Bảo vệ so lệch dọc (87G) 10 2.2.2 Bảo vệ so lệch ngang (87G-N) 13 2.2.3 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây Stator (64S) 14 2.2.4 Bảo vệ điện áp (59) 18 2.2.5 Bảo vệ chống ngắn mạch tải 19 2.2.6 Bảo vệ chống kích từ (40) 22 2.2.7 Bảo vệ chống đồng (78) 24 2.2.8 Bảo vệ chống luồng công suất ngược (32) 26 Chương TỔNG QUAN VỀ RƠLE REG216 VÀ PHẦN MỀM CAP 2/316 28 3.1 Rơle số REG216 28 3.1.1 Đặc điểm 28 3.1.2 Cấu trúc 29 3.1.3 Các ứng dụng 43 3.1.4 Cài đặt chức 45 3.2 Phần mềm CAP 2/316 50 3.2.1 Đặc điểm 50 3.2.2 Menu menu phụ 50 3.2.3 Tính kiểm tra tự giám sát 52 Chương TÍNH TỐN, CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ CHO RƠLE SỐ REG216 ĐỂ BẢO VỆ MÁY PHÁT 54 4.1 Bảo vệ so lệch dọc (87) 54 4.2 Bảo vệ kích từ 59 4.2.1 Bảo vệ kích từ (24) 59 4.2.2 Bảo vệ kích từ (40) 61 4.3 Bảo vệ chạm đất stator 100% (64S) 64 4.4 Bảo vệ điện áp (59) thấp điện áp (27) 67 4.5 Bảo vệ tần số thấp tần số (81) 69 4.6 Bảo vệ dòng điện 70 4.6.1 Bảo vệ dòng-thấp áp (51.27) 70 4.6.2 Bảo vệ dòng thứ tự nghịch (46) 75 4.7 Bảo vệ tổng trở thấp (21) 78 4.8 Bảo vệ chống trượt cực từ (78) 80 4.9 Bảo vệ chống luồng công suất ngược (32) 84 4.10 Bảo vệ tải đối xứng (49S) 86 Kết luận chung 90 Phụ lục 91 Tài liệu tham khảo 92 LỜI NĨI ĐẦU Trong giai đoạn khoa học cơng nghệ đại ứng dụng rộng rãi vào trình sản xuất Cơng nghiệp ngành Điện phải trước bước việc tiếp cận với khoa học tiên tiến Bởi lượng điện “nguồn lực” cho ngành sản xuất khác Với vai trò “nguồn lực” giai đoạn đất nước đổi mở cửa, kinh tế phát triển nhanh đặt yêu cầu cấp bách chất lượng dòng điện Điều đáp ứng việc ứng dụng thiết bị tự động hố hệ thống điện Q trình ứng dụng rộng rãi thiết bị kỹ thuật số thay dần những thiết bị điện thông dụng trước bước đổi công nghệ việc bảo vệ đại hố q trình vận hành, quản lý Rơle bảo vệ phần tử quan trọng hệ thống thiết bị tự động hoá Dựa yêu cầu thực tế đó, trình tìm hiểu, nghiên cứu trang bị kiến thức lý thuyết ứng dụng thiết bị rơle số cần thiết cho kỹ sư Kỹ Thuật Điện Như vậy, việc “Tìm hiểu rơle số REG216 ứng dụng để bảo vệ máy phát Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ” đáp ứng phần toàn nhu cầu lớn Nội dung đề tài gồm: Chương 1: Trình bày tổng quan Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ, thông số thiết bị điện hệ thống bảo vệ rơle tổ máy Chương 2: Tìm hiểu cố dạng bảo vệ thường dùng để bảo vệ máy phát điện Chương 3: Giới thiệu đặc điểm, cấu trúc ứng dụng rơle số REG216 hãng ABB sản xuất phần mềm ứng dụng CAP 2/316 kèm rơle Chương 4: Tính tốn, cài đặt thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ Qua trình học tập nghiên cứu Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo tận tình dạy bảo trang bị kiến thức cần thiết làm hành trang cho em bước vào đời Kính cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Võ Như Tiến trình thực đề tài Mặc dù có nhiều cố gắng trình tìm hiểu thực hiện, song đề tài chắn không tránh khỏi thiếu sót Kính mong bảo thêm Thầy, Cơ giáo đóng góp ý kiến bạn để đề tài hoàn thiện Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2011 Sinh viên thực Ngô Minh Thi Chương 1: Tổng quan nhà máy thủy điện Sông Ba Hạ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BA HẠ 1.1 Các hạng mục cơng trình nhà máy Nhà máy Thuỷ điện Sông Ba Hạ nằm bậc thang cuối sông Ba - thủy điện lớn miền Trung, quy hoạch địa bàn 15 xã miền núi thuộc hai huyện Sông Hinh (tỉnh Phú Yên) huyện Krông Ba (tỉnh Gia Lai) Cơng trình xây dựng nằm cách thành phố Phú Yên chừng 70km phía Tây, theo quốc lộ 25 Nhà máy Thủy điện sơng Ba Hạ có hai tổ máy với công suất 220MW, sản lượng điện trung bình 825 triệu KWh/năm, với tổng mức đầu tư 4,275 tỷ đồng Đập cơng trình Thuỷ điện Sông Ba Hạ cao 45,5m, dài 1357m, đáy đập rộng 212m với khối lượng đất đắp lên đến triệu mét khối Dung tích tồn hồ chứa 395 triệu m3 nước Hai tuyến ống áp lực chảy vào tua-bin thủy lực, đường kính ống 7,5m thép dày 4cm, dài 992m chênh cột nước 64,3m Tất cơng trình thủy cơng, cửa van, thiết bị đóng mở, tuyến áp lực Tổng Công ty Cơ điện & Xây dựng công nghiệp - Thủy lợi thi công, chế tạo lắp đặt Nhiệm vụ dự án việc phát điện cung cấp cho lưới điện Quốc gia, Thuỷ điện Sông Ba Hạ tham gia cắt giảm lũ cho vùng đồng tỉnh Phú Yên thuộc hạ du sông Ba, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế xã hội khu vực Nhà máy có hạng mục cơng trình sau: - Hồ chứa: nhiệm vụ tích nước dự trữ lượng để chạy máy tạo nguồn nước phục vụ cho công nghiệp, nơng nghiệp, dân sinh khu vực lân cận Ngồi cịn giúp chủ động điều tiết lũ, có khả làm chậm giảm lũ cho hạ lưu sông Trang Chương 1: Tổng quan nhà máy thủy điện Sông Ba Hạ - Đập tràn: nhiệm vụ xả nước cho phía hạ lưu, chủ động điều tiết lũ để giữ nước cho hồ chứa mực nước dâng bình thường 105m để bảo vệ hệ thống đập chính, cửa nhận nước - Kênh dẫn nước: nhiệm vụ dẫn nước từ hồ chứa qua cửa nhận nước, vào đường ống áp lực làm quay tuabin, chạy máy phát điện - Cửa nhận nước: nằm cuối kênh dẫn nước đầu đường ống áp lực Nhiệm vụ để đóng mở nước cho đường ống áp lực để nạp nước, làm kín tháo cạn đường hầm Tại cửa nhận nước có lưới chắn rác, có tác dụng ngăn chặn không cho rác vào đường ống áp lực, để đảm bảo an toàn cho tuabin - Đường ống áp lực: nhiệm vụ tạo áp lực nước trước vào tuabin - Nhà vận hành: nơi để vận hành, điều khiển toàn hệ thống thiết bị, hệ thống điều khiển, giám sát như: tuabin, máy phát điện, hệ thống kích từ, hệ thống nước làm mát, hệ thống khác liên quan … - Trạm phân phối ngồi trời 220 kV: nhiệm vụ truyền tải công suất từ nhà máy vào hệ thống điện quốc gia  Sơ đồ tổng quan mặt Đập tràn-Kênh dẫn-Nhà máy Hình 1.1: Sơ đồ tổng quan mặt Đập tràn-Kênh dẫn-Nhà máy 1.2 Sơ đồ điện nhà máy (bản vẽ kèm theo) Sơ đồ điện nhà máy gồm hai phần chính: Trang Chương 1: Tổng quan nhà máy thủy điện Sông Ba Hạ  Phần điện nhà vận hành gồm: máy phát, hệ thống kích từ, hệ thống điện tự dùng, máy biến áp chính, máy cắt đầu cực máy phát thiết bị khác  Phần điện trạm phân phối 220kV gồm: hệ thống cái, máy cắt, dao cách ly, chống sét van, máy biến dòng, máy biến điện áp… Phần điện nhà vận hành 1.2.1 a Bộ máy phát – máy biến áp – máy cắt đầu cực máy phát - Đặc điểm: máy phát tạo điện áp cấp 13.8kV, qua máy biến áp tăng áp chính, điện áp tăng lên cấp 220kV hòa vào lưới điện quốc gia - Các thiết bị sơ đồ điện: + Máy phát điện: G1 (H1) G2 (H2) + Máy biến áp chính: MTr1 (T1) MTr2 (T2) + Máy cắt đầu cực: 901 (CB1) 902 (CB2) + Dao cách ly: 901-3 (1DS) 902-3 (2DS) + Dao nối đất: 901-38 (ES12), 902-38 (ES12), 901-05 (ES11), 902-05 (ES11) + Máy biến dòng: 2CT, 3CT, 4CT, 5CT, 6CT,7CT, 8CT, 9CT, 11NCT, 12NCT + Máy biến điện áp: 1VT (TUH11, TUH21), 2VT (TUH12, TUH22) 3VT (TU9T1, TU9T2) + Chống sét van: CS9T1, CS9T2, CS2T1, CS2T2 - Thống số máy phát máy biến áp để tính tốn bảo vệ rơle + Máy phát: Thứ tự Thông số Giá trị Công suất định mức 129.5 MVA/110 MW Điện áp định mức 13.8 kV Dòng điện định mức 5417.8 A Tỷ số máy biến điện áp (VT) Tỷ số máy biến dòng (CT) 6000/1 A Dòng định mức sơ cấp CT 0.902 A Điện kháng đồng Xd 0.923 Điện kháng độ X’d 0.277 Điện kháng siêu độ X’’d 0.206 Trang 13.8kV 0.11kV 0.11kV Chương 1: Tổng quan nhà máy thủy điện Sông Ba Hạ 10 Điện kháng thứ tự nghịch X2 0.213 11 Dòng thứ tự nghịch I2 487 A 12 Dòng thứ tự nghịch độ I 22 t ּ 40 + Máy biến áp chính: Thứ tự Thông số Điện áp cao Điện áp thấp 150 MVA 150 MVA Công suất định mức Điện áp định mức 230 kV 13.8 kV Dòng định mức 376 A 6276 A Tổ nối dây Yn d11 Tỷ số máy biến dòng 1000/1 6000/1 Dòng định mức sơ cấp máy biến dòng 0.47 A 1.046 A Tổng trở ngắn mạch % 12.5 ％ Tổng trở thứ tự không XT0 11.3% b Hệ thống kích từ máy phát - Đặc điểm: Hệ thống kích từ (HTKT) máy phát thực chức tự động điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát chế độ phát, tự động điều chỉnh công suất phản kháng chế độ bù, đảm bảo ổn định máy phát chất lượng điện - Thơng số kích từ định mức: + Điện áp: 335 V + Dòng điện: 1315 A + Công suất phản kháng phát Q (trong chế độ bù): +90.65 MVAr + Công suất phản kháng nhận Q (trong chế độ bù): -116.5 MVAr - Các thiết bị sơ đồ điện: + Máy biến áp kích từ: Etr1 (TE1) Etr2 (TE2) + Tủ chỉnh lưu cầu ba pha: SCR1 SCR2 + Máy cắt kích từ: FCB1 FCB2 + Máy biến dòng: 13CT, 14CT - Thơng số máy biến áp kích từ dùng để tính tốn bảo vệ rơle: Thứ tự Thơng số Điện áp cao Trang Điện áp thấp Chương 1: Tổng quan nhà máy thủy điện Sông Ba Hạ Công suất định mức 1480kVA 1480 kVA Điện áp định mức 13.8 kV 0.64 kV Dòng điện định mức 61.92 A 1172.8 A Tổ nối dây Y d11 Tỷ số máy biến dòng 100/1 1500/1 Dòng định mức sơ cấp máy biến dòng 0.619 A 0.782 A c Hệ thống điện tự dùng - Đặc điểm: Hệ thống điện tự dùng (HTĐTD) đảm bảo cung cấp nguồn phù hợp cho tất thiết bị nhà máy, bao gồm hệ thống thiết bị với cấp điện áp sau: cấp điện áp máy phát 13.8kV, cấp 22kV cấp 0.4kV  Hệ thống cấp điện áp máy phát 13.8kV: có chức nhận điện từ cấp điện áp máy phát hai tổ máy H1 H2 để cung cấp cho hệ thống điện tự dùng nhà máy + Nhánh 1: nhận điện từ H1 qua MC 941 kèm DCL 941-1; DNĐ 941-38, cung cấp điện cho C61 + Nhánh 2: nhận điện từ H2 qua MC 942 kèm DCL 942-2; DNĐ 942-38, cung cấp điện cho C62  Hệ thống phân phối trung áp cấp 22kV: có chức cung cấp cho hệ thống thiết bị tự dùng nhà máy, cửa nhận nước, đập tràn + Sơ đồ gồm đường dây thuộc lưới địa phương 22kV, thông qua MC 441, cầu chì tự rơi FCO1, FCO2 qua MBA: TD3, TD4, TD5 để cung cấp cho tương ứng: C63, C64, C65  Hệ thống tự dùng nhà máy cấp 0.4kV: có chức nhận điện từ H1, H2 từ lưới địa phương 22kV, từ máy phát Diezel 1000kVA để cung cấp cho toàn thiết bị nhà máy - Thông số máy biến áp tự dùng (Atr) để tính tốn bảo vệ rơle: Thứ tự Thông số Điện áp cao Điện áp thấp 1600 KVA 1600 KVA Công suất định mức Điện áp định mức 13.8 kV 0.4 kV Dòng điện định mức 66.94 A 2309.5 A Tổ nối dây d Yn 11 Trang Chương 4: Tính tốn, cài đặt thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát I  Setting  K tc  I  1.2  650   0.13 1(A)  0.13  I N n CT 6000/1 Với I   650( A) dòng điện thứ tự nghịch chịu máy phát, IN dòng điện định mức thứ cấp máy biến dòng, Ktc hệ số tin cậy  Độ trễ thời gian tác động: t  5( s )  Cài đặt dòng thứ tự nghịch thời gian phụ thuộc  Dòng điện thứ tự nghịch lớn nhất: I 2max  K bh  X  X g2  2X T " d 0.8  0.206  0.213   0.108   1.68pu 0.594  Với Kbh hệ số bão hòa máy biến dòng, X d' ' , X g điện kháng siêu độ dọc trục điện kháng thứ tự nghịch máy phát, XT điện kháng máy biến áp  Thời gian hoạt động nhỏ nhất: I 22t t   I 2 max I       n CT  40  1.682  ( 650 ) 6000  14.2( s ) Với I 22t  40 pu công suất nhiệt thời gian ngắn mạch rotor  Thời gian hoạt động lớn nhất: t  max  1000( s )  Các giá trị K1 K2: K1  setting  I 22t  40 K  setting  I2 I đmF  650  0.12 5417.8  Thời gian hoạt động lại: t  reset  10( s )  Vậy giá trị cài đặt: + Delay s + I2-setting 0.13 IN Trang 77 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát 4.7 + K1-setting 40 + K2-setting 0.12 I2/IB + t-min 14.2 s + t-max 1000 s + t-reset 10 s Bảo vệ tổng trở thấp (21) a Ứng dụng: dùng để bảo vệ có cố ngắn mạch thoáng qua trạm phân phối nhà máy ngắn mạch vùng mà bảo vệ khơng tác động b Đặc điểm:  Độ trễ thời gian điều chỉnh  Không nhạy cảm với thành phần chiều, sóng hài  Đo lường pha ba pha  Đặc tính hoạt động Hình 4.9: Đặc tính hoạt động bảo vệ tổng trở thấp c Đầu vào, đầu đo lường Trang 78 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thơng số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát  Đầu vào CT/VT: dòng điện máy biến dòng, điện áp máy biến điện áp  Đầu vào nhị phân: khóa  Đầu ra: tác động, ngắt  Đo lường: giá trị tổng trở d Thông số cài đặt Bảng 4.11: Thông số cài đặt bảo vệ tổng trở thấp (21) Thông số cài đặt Đơn vị Min Max Bước cài đặt Delay S 0.2 60 0.01 Z-setting UN/IN 0.025 2.5 0.001 NrofPhases Giải thích: + Delay: thời gian việc tác động ngắt + Z-setting: giá trị tổng trở tác động + NrofPhases: xác định đo lường pha pha e Tính tốn thơng số cài đặt  Tính tốn tổng trở cài đặt  Các thông số của: + Máy phát: S đmF  129.5MVA,U đmF  13.8KV , I đmF  5417.8KA + Máy biến áp tăng áp: S đmT  150 MVA, nT  13.8 / 230 KV + Máy biến dòng (CT): nCT  I 6000  I2 + Máy biến điện áp (VT): nVT  230 110 110 , , 3  Điện kháng máy biến áp quy phía cơng suất máy phát: XT  UN %  S đmF 129.5  12.5%   0.108 S đmT 150  Tổng trở cài đặt: Trang 79 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thơng số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát Z  setting 0.7  XT   0.7  0.108 UđmF nCT I N   I đmF nVT UN 13800 6000   5417.8 126 110  0.084  Vậy thông số cài đặt: 4.8 + Delay 0.5 s + z-setting 0.084 UN/IN + NrofPhase Bảo vệ chống trượt cực từ (78) a Ứng dụng: dùng để bảo vệ có cố dao động cơng suất lưới, kích từ, hư hỏng điều tốc b Đặc điểm:  Phát tần số trượt liên quan đến hệ thống 0.2 đến Hz  Phân biệt tạo giám sát hướng góc pha rotor c Đầu vào, đầu đo lường  Đầu vào CT/VT: dòng điện máy biến dòng, điện áp máy biến điện áp  Đầu vào nhị phân: khóa  Đầu ra: báo động trước lần trượt đầu tiên, hoạt động cho việc tạo giám sát trượt cực từ, hoạt động vùng vùng  Đo lường: trở kháng trượt, tần số trượt  Sơ đồ thay tính tốn Hình 4.10: Sơ đồ thay tính tốn Trang 80 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát  Quỹ đạo trở kháng đo đầu cực máy phát xảy trượt cực từ liên quan tới hệ thống A Hình 4.11: Đặc tính hoạt động bảo vệ chống trượt cực từ d Thông số cài đặt Bảng 4.11: Thông số cài đặt bảo vệ chống trượt cực từ (78) Thông số cài đặt Đơn vị Min Max Bước cài đặt ZA UN/IN 0.001 ZB UN/IN -5 0.001 ZC UN/IN 0.001 Phi Deg 270 warnAngle Deg 180 tripAngle Deg 180 t-reset S 0.5 25 0.01 Trang 81 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thơng số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát Giải thích: + ZA: tổng trở trước, đánh dấu điểm cuối vùng thường dùng cho xác định góc pha + ZB: tổng trở ngược, đánh dầu điểm đầu vùng thường dùng để xác định góc pha + ZC: tổng trở vùng giới hạn Nó điểm cuối vùng ZB ZC điểm đầu vùng ZC ZA + Phi: góc đặc tính trượt tổng trở A, B, C + WarnAngle: góc rotor dùng báo động góc trượt cực từ + TripAngle: góc rotor dùng cho việc ‘trip 1’ ‘trip 2’ + T-reset: thời gian cài đặt lại e Tính tốn thơng số cài đặt  Tính giá trị trở kháng nối với hệ thống : Chọn công suất bản: SB = 150 MVA Công suất ngắn mạch hệ thống 220 kV: S220 = 3187 MVA, dòng ngắn mạch pha là: kA Trở kháng hệ thống: XS  SB 150   0.047 S220 3187 Trở kháng máy biến áp chính: XT  U N % SB 150   0.125   0.125 100 S N 150 Vậy trở kháng nối với hệ thống là: X  X S  X T  0.047  0.125  0.172  Góc đặc tính trượt tổng trở A, B C: đặt  = 850  Tính tổng trở pha A (ZA): tổng trở pha A tương đương với tổng trở nối với hệ thống quy cấp công suất máy phát Z A  X  SđmF 129.5  0.172   0.148(U N I N ) SB 150 Trang 82 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát  Tính tổng trở pha B (ZB): tổng trở pha B tương đương với trở kháng q độ, tính theo cơng thức sau: Z B   X 'd  U 2đmF  n CT SđmF  nVT UN IN 138002  6000 1  129.5  10  126 110  0.275 (U N I N )  0.277   Tính tổng trở pha C (ZC): tổng trở pha C tương đương với trở kháng máy biến áp chính, sau quy cấp cơng suất định mức máy phát: X 'T  X T   XT  SđmF U 2đmF  n CT  SB SđmF  nVT U G2  N  n CT 138002  6000  0.125  SB  nVT 150  106  125  7.56 ZC   UN X T' 7.56   I N 110  7.56    0.119 (U N I N ) 110 Với: UđmF điện áp định mức máy phát, SđmF công suất định mức máy phát, X’d trở kháng dọc trục máy phát lúc độ  Cài đặt ‘warnAngle’: warnAngle = 600  Cài đặt ‘TripAngle’: TripAngle = 800  Cài đặt t-reset: t-reset = (s)  Vậy thông số cài đặt: + ZA 0.148 UN/IN + ZB -0.275 UN/IN + ZC 0.119 UN/IN + phi 85 deg + WarnAngle 60 deg + TripAngle 80 deg + t-reset sec Trang 83 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thơng số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát 4.9 Bảo vệ chống luồng công suất ngược (32) a Ứng dụng: dùng để bảo vệ có cố điều chỉnh công suất tác dụng không phù hợp với đồ thị P/Q làm cho máy phát trở thành động cơ, hịa máy cắt khơng đồng b Đặc điểm:  Đo lường một, hai ba pha  Giúp phát lỗi pha gây mạch đầu vào  Khơng nhạy với thành phần chiều, sóng hài dịng điện điện áp  Đặc tính hoạt động Hình 4.12: Đặc tính hoạt động bảo vệ chống công suất ngược c Đầu vào, đầu đo lường  Đầu vào CT/VT: dòng điện máy biến dòng, điện áp máy biến điện áp  Đầu vào nhị phân: khóa  Đầu ra: tác động, ngắt  Đo lường: công suất d Thông số cài đặt Trang 84 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát Bảng 4.12: Thông số cài đặt bảo vệ chống luồng công suất ngược (32) Thông số cài đặt Đơn vị Min Max Bước cài đặt P-setting PN -0.1 1.2 0.005 Angle Deg -180 180 Drop-Ratio % 30 170 Delay S 0.05 60 0.01 Giải thích: + P-setting: công suất cài đặt cho việc ngắt + Angle: góc điện áp dịng điện để độ nhạy lớn + Drop-ratio: tỷ số độ dốc liên quan đến giá trị hoạt động + Delay: thời gian việc tác động ngắt e Tính tốn thơng số cài đặt  Tính giá trị cơng suất tác động: Pop  K tc ( P1  P2 )  0.5(0.05  0.013) PđmF  0.0315PđmF Với: + Ktc hệ số tin cậy + P1 công suất tổn hao nhỏ tuabin điều kiện truyền công suất ngược + P2 công suất tổn hao nhỏ máy phát điều kiện truyền công suất ngược + PđmF công suất định mức máy phát  Công suất tham khảo rơle: PN P  đmF  0.85 U N  I N SđmF  Công suất ngược cài đặt: Trang 85 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thơng số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát P  Setting    0.0315  Pop  0.0315  PN U đmF  I đmF U VT1  I CT1 13.8  5417.8  0.028 13.8  6000  Các thông số khác: + Angle = 30 (deg) + Drop-Ratio = 60% + Delay = (s)  Vậy thông số cài đặt: 4.10 a + P-setting -0.028 PN + Angle 30 Deg + Drop-ratio 60 % + Delay s Bảo vệ tải đối xứng (49S) Ứng dụng: dùng để bảo vệ có cố tải máy phát thời gian dài, hỏng mạch nước làm mát máy phát b Đặc điểm:  Phát dòng khởi động  Đo lường ba pha  Khơng nhạy với thành phần chiều, sóng hài c Đầu vào, đầu đo lường  Đầu vào CT/VT: dòng điện máy biến dòng  Đầu vào nhị phân: khóa  Đầu ra: tác động, ngắt  Đo lường: biên độ dịng điện  Đặc tính hoạt động bảo vệ dòng thời gian độc lập Trang 86 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát Hình 4.13: Đặc tính hoạt động bảo vệ q dịng thời gian độc lập Hình 4.14: Đặc tính hoạt động bảo vệ dòng thời gian phụ thuộc d Thông số cài đặt Bảng 4.13: Thông số cài đặt bảo vệ tải đối xứng (49S) Thông số cài đặt Đơn vị Min Max Bước cài đặt I-setting IN 0.02 20 0.01 Delay s 0.02 60 0.01 K1-setting s 0.01 200 0.02 I-start IB 0.01 Trang 87 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát t-min s 10 0.1 Giải thích: + I-setting: dòng điện cài đặt tác động bảo vệ dòng thời gian độc lập + Delay: thời gian việc tác động ngắt + K1-setting: bội số + I-start: dòng điện khởi động bảo vệ dòng thời gian phụ thuộc + T-min: thời gian ngắt nhỏ e Tính tốn thơng số cài đặt  Bảo vệ dòng thời gian độc lập  Giá trị dòng điện tác động: I  Setting  K tc 1.05   1.1 (I N ) K r 0.95 Với: + Ktc hệ số tin cậy + Kr số giảm  Bảo vệ dòng thời gian phụ thuộc  Dòng hoạt động nhỏ rơle ứng với giá trị tác động bảo vệ dòng thời gian độc lập: I op  K co  I op  K co  K tc  I đmF K r  nCT Với Kco số hoạt động  Giá trị dòng điện khởi động: I  Start   I op.min I đmF n CT  K co  K tc  I đmF  n CT I đmF  K r  n CT K co  K tc 1.05  1.05  Kr 0.95  1.16(I đmF )  Dòng hoạt động lớn rơle có cố đầu cực máy phát: Trang 88 Chương 4: Tính tốn, cài đặt thông số cho rơle số REG216 để bảo vệ máy phát I op.max  I đmF 5417.8   5.48 " K bh  X d  n CT 0.8  0.206  6000 Với: Kbh hệ số bão hòa máy biến dòng, X’’d trở kháng siêu độ máy phát, nct tỷ số máy biến dòng  Thời gian hoạt động nhỏ nhất: t   K1 Iop max   37.5  1.29 s 5.482   Vậy thông số cài đặt: + I-setting 1.1 IN + Delay s + K1-setting 37.5 s + I-start 1.16 IB + T-min 1.29 s Trang 89 Kết luận chung KẾT LUẬN CHUNG Qua trình tìm hiểu thực tế Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ đợt thực tập tốt nghiệp trình thực đồ án tốt nghiệp (tìm hiểu đặc điểm, cấu trúc, chức rơle số REG216 dạng bảo vệ máy phát điện để tính tốn, cài đặt thơng số bảo vệ cho máy phát Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ), em rút số kết luận kết đạt được, hạn chế hướng ứng dụng rơle REG216 để bảo vệ máy phát cho Nhà máy Thủy điện, là: Những kết đạt sau hoàn thành đồ án tốt nghiệp này: - Nắm đặc điểm, cấu trúc chức bảo vệ rơle số REG216 - Hiểu rõ dạng cố loại bảo vệ máy phát điện - Biết quy trình tính tốn cài đặt thơng số cho rơle số để bảo vệ máy phát điện Nhà máy Thủy điện Những hạn chế tồn đồ án tốt nghiệp này: - Chưa tính tốn hết chức bảo vệ rơle REG216 để bảo vệ cho máy phát điện thiết bị điện tổ máy Nhà máy Thủy điện Sơng Ba Hạ - Chưa sử dụng phần mềm CAP 2/316 kèm rơle để kiểm tra lại thông số tính tốn, cài đặt cho rơle REG216 Hướng ứng dụng rơle số REG216: Hơn 2700 hệ thống bảo vệ máy phát điện giao cho tất nơi giới kể từ năm 1964, có tổng cộng 1400 hệ thống bảo vệ rơle số REG 216 cung cấp nay, dẫn chứng cụ thể để chứng minh cho tính ưu việt rơle số REG216 hãng ABB sản xuất Với khả thích ứng, hoạt động ổn định, phù hợp với nhu cầu khách hàng hỗ trợ lập trình thêm chức theo yêu cầu, rơle số REG216 đáp ứng tốt nhiệm vụ bảo vệ hệ thống tổ máy Nhà Máy thủy điện, đặc biệt bảo vệ máy phát điện cơng suất lớn Vì vậy, việc tìm hiểu ứng dụng rơle số REG216 bảo vệ máy phát Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ sở để ứng dụng vào việc bảo vệ hệ thống tổ máy Nhà máy Thủy điện thời gian tới Trang 90 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] REG216, REG216C Compact, Numerical Generator Protection, Numerical Control Unit – Operating Instructions [2] J.Lewis Blackburn, Thomas J.Domin - Protective Relaying, Principles and Applications (third edition), 2006 [3] Donald Reimert, Protective Relaying for Power Generation Systems, 2006 [4] Lê Kim Hùng, Đoàn Ngọc Minh Tú - Bảo vệ Rơle & Tự động hoá hệ thống điện, NXB Giáo Dục, 1998 [5] Nguyễn Hoàng Việt - Bảo vệ Rơle & Tự động hoá hệ thống điện, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2003 [6] Trần Văn Chính, Nguyễn Hồng Anh, Bùi Tấn Lợi, Võ Quang Sơn – Máy Điện 2, 2008 Trang 92 ... Tổng quan nhà máy thủy điện Sông Ba Hạ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SƠNG BA HẠ 1.1 Các hạng mục cơng trình nhà máy Nhà máy Thuỷ điện Sông Ba Hạ nằm bậc thang cuối sông Ba - thủy điện lớn... Thuật Điện Như vậy, việc ? ?Tìm hiểu rơle số REG216 ứng dụng để bảo vệ máy phát Nhà máy Thủy điện Sông Ba Hạ? ?? đáp ứng phần toàn nhu cầu lớn Nội dung đề tài gồm: Chương 1: Trình bày tổng quan Nhà máy. .. máy Thủy điện Sông Ba Hạ, thơng số thiết bị điện hệ thống bảo vệ rơle tổ máy Chương 2: Tìm hiểu cố dạng bảo vệ thường dùng để bảo vệ máy phát điện Chương 3: Giới thiệu đặc điểm, cấu trúc ứng dụng