LỜI NÓI ĐẦU Bất kỳ một quốc gia nào trên thế giới vấn đề năng lượng giữ một vai trò cực kỳ quan trọng đối với an ninh quốc gia và sự phát triển kinh tế. Năng lượng không những phục vụ cho sản xuất mà còn phục vụ cho con người, trong đó điện năng là một phần vô cùng quan trọng trong hệ thống năng lượng. Bất kỳ một ngành kinh tế nào muốn phát triển cũng cần có điện, vì vậy điện năng phải đi trước một bước. Ngày nay, điện năng là một phần thiết yếu trong sản xuất công nghiệp cũng như trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của con người. Để đảm bảo sản lượng và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường 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 và có hiệu quả những phương tiện bảo vệ, thông tin, đo lường, điều khiển và điều chỉnh tự động trong hệ thống điện. Do đó bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện là một khâu rất quan trọng nhằm đảm bảo các mục tiêu kinh tế và kỹ thuật của hệ thống điện. Trong quá trình vận hành hệ thống điện, không phải lúc nào hệ thống cũng hoạt động ổn định, thực tế chúng ta luôn gặp tình trạng làm việc không bình thường hoặc sự cố như ngắn mạch, quá tải v.v. . mà nguyên nhân có thể do chủ quan hoặc khách quan. Hệ thống rơle bảo vệ sẽ phát hiện và tự động bảo vệ các sự cố, tình trạng làm việc bất thường của hệ thống điện, để từ đó con người có biện pháp xử lý kịp thời. Hiện nay dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ Rơle ngày càng hiện đại, nhiều chức năng và tác động chính xác hơn. Ở nước ta, xu hướng sử dụng rơle số để dần thay thế cho các rơle điện cơ dùng tiếp điểm đã quá cũ kỷ, hoạt động không an toàn và thiếu chính xác. Đề tài: “Nghiên cứu rơle số REG650 ứng dụng bảo vệ cho máy phát nhà máy thủy điện Ialy” với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu để chỉnh định cài đặt thông số cho loại bảo vệ này là rất quan trọng nhằm vận hành nhà máy một cách tin cậy, an toàn và hiệu quả nhất. Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi đã được sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của thầy giáo Th.s Lê Vân, các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ Thống Điện, các anh chị trong nhà máy thủy điện Ialy và các bạn sinh viên. Tuy nhiên, do kiến thức kinh nghiệm về lĩnh vực bảo vệ Rơle trong Hệ thống điện còn hạn chế nên đề tài sẽ có những sai sót là điều không tránh khỏi, rất mong được thông cảm và đóng góp của quý Thầy Cô để tôi có thể nắm vững kiến thức trước khi ra trường. Tôi xin chân thành cảm ơn.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN - - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -o0o - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP I II Họ tên sinh viên : TRẦN VĂN KHÁNH Lớp : 06D1 Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn : ThS LÊ VÂN NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU RƠLE SỐ REG650 ỨNG DỤNG BẢO VỆ CHO MÁY PHÁT NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN IALY NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ TÀI 1) Tổng quan cố máy phát 2) Giới thiệu hệ thống bảo vệ máy phát nhà máy thủy điện IALY 3) Giới thiệu chức rơle số REG650 ABB 4) Tìm hiểu số chức bảo vệ REG650 5) Tính tốn cài đặt cho số bảo vệ III IV V VI CÁC BẢN VẼ 1) Thuyết minh : 108 trang 2) Bản vẽ : Slide NGÀY GIAO NHIỆM VỤ NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ THƠNG QUA BỘ MÔN Ngày tháng năm 2011 TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN (ký ghi rõ họ tên) TS TRẦN VINH TỊNH Ngày tháng năm 2011 Chủ tịch Hội đồng (ký ghi rõ họ tên) Ngày 07 tháng 03 năm 2011 Ngày 28 tháng 05 năm 2011 Ngày tháng năm 2011 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (ký ghi rõ họ tên) ThS LÊ VÂN MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC SỰ CỐ CHÍNH TRONG MÁY PHÁT 1.1 Giới thiệu cố 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Lựa chọn công nghệ 1.1.3 Phát cố pha hư hỏng 1.2 Các kết nối bảo vệ 1.2.1 Rơle so lệch có hãm 1.2.2 Rơle so lệch trở kháng cao 1.2.3 Kết nối với máy phát 1.2.4 Sự phân pha 1.3 Bảo vệ chạm đất cuộn stato 1.3.1 Phối hợp khối kết nối hệ thống 1.3.2 Rơle báo chạm đất 95% 1.3.3 Phát cố chạm đất 1.3.4 Bảo vệ 100% cuộn dây 10 1.4 Bảo vệ dự phòng 11 1.4.1 Sự cố không cân 11 1.4.2 Sự cố đối xứng 12 1.5 Bảo vệ tải 15 1.5.1 Phối hợp RTD 15 1.5.2 Mơ hình nhiệt 16 1.6 Một số bảo vệ khác 16 1.6.1 Bảo vệ chống từ trường 16 1.6.2 Bảo vệ tốc 17 1.6.3 Bảo vệ kích từ máy phát 17 1.6.4 Bảo vệ chống chế độ động máy phát 20 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG BẢO VỆ MÁY PHÁT NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN IALY 23 2.1 Sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện Ialy 23 2.2 Máy phát thủy điện Ialy 23 2.2.1 Đặc điểm thông số kĩ thuật máy phát 23 2.2.2 Các thông số kỹ thuật máy phát 25 2.2.3 Thành phần cấu tạo máy phát 26 2.3 Máy cắt đầu cực 30 2.4 Hệ thống tự dùng nhà máy thủy điện Ialy 31 2.4.1 Hệ thống tự dùng xoay chiều 6,3kV 0,4kV 31 2.4.2 Tự dùng chiều nhà máy 33 2.5 Hệ thống rơle bảo vệ máy phát 35 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CHỨC NĂNG CỦA RƠLE REG650 CỦA ABB 38 3.1 Chức REG650 38 3.2 Bảo vệ dòng điện 39 3.2.1 Bảo vệ dòng pha cấp tác động ( OC4PTOC ) 40 3.2.2 Bảo vệ dòng dư cấp tác động (EF4PTOC) 40 3.2.3 Tính nhạy bảo vệ chống dịng cơng suất thừa có hướng bảo vệ q dịng dư có hướng ( SDEPSDE ) 41 3.2.4 Bảo vệ tải số thời gian tác động( TRPTTR ) 42 3.2.5 Bảo vệ chống trượt cực từ ( CCRPLD ) 42 3.2.6 Bảo vệ q cơng suất - cơng suất thấp có hướng (GOPPDOP/GUPPDUP) 42 3.2.7 Bảo vệ cố kích từ cho máy phát đồng (AEGGAPC) 43 3.2.8 Bảo vệ dòng thứ tự nghịch có thời gian cho máy phát (NS2PTOC) 43 3.2.9 Bảo vệ q dịng với đặc tính thời gian kèm theo khóa điện áp (VR2PVOC) 44 3.3 Bảo vệ điện áp 44 3.3.1 Bảo vệ điện áp thấp cấp tác động (UV2PTUV) 44 3.3.2 Bảo vệ điện áp cấp tác động (OV2PTOV) 44 3.3.3 Bảo vệ điện áp dư cấp tác động (ROV2PTOV) 45 3.3.4 Bảo vệ kích từ (OEXPVPH) 45 3.3.5 Bảo vệ cố chạm đất 95% 100% cuộn dây stato dựa theo sóng hài bậc 45 3.3.6 Bảo vệ cố chạm đất roto 47 3.3.7 Bảo vệ tần số 47 3.3.8 Giám sát hệ thống thứ cấp 48 3.3.9 Điều khiển 49 3.3.10 Logic 50 3.3.11 Giám sát 52 3.3.12 Đo lường 56 3.4 Giao diện người dùng (LHMI) 56 3.5 Những chức REG650 59 3.5.1 Giám sát an toàn với liệt kê kiện bên 59 3.5.2 Đồng hóa thời gian 59 3.5.3 Cài đặt tham số nhóm (ACTVGRPP) 60 3.5.4 Chức kiểm tra (TESTMODE) 60 3.5.5 Chức khóa thay đổi (CHNGLCK) 60 3.5.6 Tình trạng quyền sử dụng (ATHSTAT) 60 3.6 Truyền thông 61 3.6.1 Giao thức truyền thông IEC 61850-8-1 61 3.6.2 Thông tin truyền theo phương ngang theo GOOSE để liên động 64 3.6.3 Giao thức DNP3 61 3.6.4 Giao thức truyền thông IEC60870-5-103 61 3.7 Nguồn dòng áp 61 CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU MỘT SỐ CHỨC NĂNG BẢO VỆ CHÍNH 63 4.1 Bảo vệ so lệch 63 4.1.1 Dấu hiệu nhận biết 63 4.1.2 Chức 63 4.1.3 Khối chức 64 4.1.4 Tín hiệu 64 4.1.5 Cài đặt 65 4.1.6 Nguyên lí làm việc 67 4.2 Bảo vệ cố máy cắt 80 4.2.1 Dấu hiệu 80 4.2.2 Chức 80 4.2.3 Khối chức 81 4.2.4 Tín hiệu 81 4.2.5 Cài đặt 81 4.2.6 Cài đặt giám soát 83 4.2.7 Nguyên lý hoạt động 83 4.3 Mất kích từ LEXPDIS 84 4.3.1Nhận biết 84 4.3.2 Khối chức 84 4.3.3 Tín hiệu LEXPDIS 85 4.3.4 Cài đặt 85 4.3.5 Cài đặt nhóm cho LEXPDIS (mở rộng) 86 4.3.6 Công dụng chức kích từ 86 4.3.7 Hướng dẫn cài đặt 92 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CÀI ĐẶT CÁC LOẠI BẢO VỆ 97 5.1 Các thơng số tính tốn 97 5.1.1 Thông số máy biến áp 97 5.1.2 Thông số máy phát 97 5.2 Bảo vệ so lệch 98 5.3 Tính tốn bảo vệ dòng dự trữ 101 5.4 Tính tốn chức kích từ 102 5.5 Bảo vệ cố máy cắt 105 LỜI NÓI ĐẦU Bất kỳ quốc gia giới vấn đề lượng giữ vai trò quan trọng an ninh quốc gia phát triển kinh tế Năng lượng phục vụ cho sản xuất mà cịn phục vụ cho người, điện phần vô quan trọng hệ thống lượng Bất kỳ ngành kinh tế muốn phát triển cần có điện, điện phải trước bước Ngày nay, điện phần thiết yếu sản xuất công nghiệp sống sinh hoạt hàng ngày người Để đảm bảo sản lượng chất lượng điện cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị làm việc ổn định toàn hệ thống cần phải sử dụng cách rộng rãi có hiệu phương tiện bảo vệ, thông tin, đo lường, điều khiển điều chỉnh tự động hệ thống điện Do bảo vệ phần tử hệ thống điện khâu quan trọng nhằm đảm bảo mục tiêu kinh tế kỹ thuật hệ thống điện Trong trình vận hành hệ thống điện, khơng phải lúc hệ thống hoạt động ổn định, thực tế ln gặp tình trạng làm việc khơng bình thường cố ngắn mạch, tải v.v mà nguyên nhân chủ quan khách quan Hệ thống rơle bảo vệ phát tự động bảo vệ cố, tình trạng làm việc bất thường hệ thống điện, để từ người có biện pháp xử lý kịp thời Hiện phát triển khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ Rơle ngày đại, nhiều chức tác động xác Ở nước ta, xu hướng sử dụng rơle số để dần thay cho rơle điện dùng tiếp điểm q cũ kỷ, hoạt động khơng an tồn thiếu xác Đề tài: “Nghiên cứu rơle số REG650 ứng dụng bảo vệ cho máy phát nhà máy thủy điện Ialy” với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu để chỉnh định cài đặt thông số cho loại bảo vệ quan trọng nhằm vận hành nhà máy cách tin cậy, an toàn hiệu Trong q trình thực đề tài, tơi hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy giáo Th.s Lê Vân, thầy cô giáo môn Hệ Thống Điện, anh chị nhà máy thủy điện Ialy bạn sinh viên Tuy nhiên, kiến thức kinh nghiệm lĩnh vực bảo vệ Rơle Hệ thống điện hạn chế nên đề tài có sai sót điều khơng tránh khỏi, mong thơng cảm đóng góp q Thầy Cơ để tơi nắm vững kiến thức trước trường Tôi xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày 28 tháng năm 2011 SV Thực Trần Văn Khánh Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS Lê Vân CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC SỰ CỐ CHÍNH TRONG MÁY PHÁT 1.1 Giới thiệu cố 1.1.1 Giới thiệu chung Hiện với việc phát triển khoa học kỹ thuật, cải thiện vật liệu chế tạo làm cho tần số máy điện quay thay đổi Những thay đổi tần số làm thay đổi tốc độ máy bảo vệ không nhạy, gây thiệt hại nghiêm trọng phải ngừng máy để sửa chữa thời gian dài Do cố phải phát kịp thời nhanh chóng lập để tránh thiệt hại nghiêm trọng gây nên cố phức tạp diện rộng Những tình trạng bất thường xuất thiết bị quay bao gồm: Sự cố cuộn dây Quá tải Quá nhiệt dây quấn ổ đỡ Vượt tốc độ Mất kích từ Chế độ động Dịng cơng suất ngược Vận hành pha dịng khơng cân Mất đồng Dao động mức đồng Một cố xảy khơng ngắt máy phát, hoạt động cần thiết nhà máy điện Ta khắc phục cố máy hoạt động, tình trạng phát nhờ hệ thống cảnh báo Tuy nhiên, hầu hết cố loại bỏ nhanh chóng khỏi q trình làm việc máy điện Đối với cố đặc biệt, vận hành chi phí bảo trì hệ thống bảo vệ cấp bảo vệ mà hệ thống bảo vệ, phải tính tốn cố gặp phải khơng có bảo vệ ứng dụng Số lượng bảo vệ ứng dụng, tùy theo loại bảo vệ ứng dụng máy điện SVTH: Trần Văn Khánh –Lớp 06D1-Khoa Điện-Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS Lê Vân 1.1.2 Lựa chọn công nghệ Việc chọn rơle dùng để áp dụng cho cố trên, rơle có sẵn chức riêng biệt hồn chỉnh có chứa tất bảo vệ thích hợp, đồng thời có thêm chức thu thập liệu Việc chọn chủng loại rơle: Điện cơ, chất bán dẫn vi xử lí phụ thuộc vào mục đích sử dụng thêm vào rơle cài đặt mới, chức mới… Mặc dù rơle điện rơle bán dẫn chức chứng minh độ tin cậy, linh hoạt tính hiệu quả, nhiên xu hướng đạt đến ứng dụng loại rơle với vi xử lí tích hợp tổng thể Với loại rơle có chức tự ghi kiện, dao động kí, tự giám sát, truyền thơng, đặc tính phù hợp tính khác mà hệ thống vi xử lí định hướng đáp ứng 1.1.3 Phát cố pha hư hỏng Sự cố nội thiết bị điện thông thường bắt đầu chạm đất số cuộn dây stator ảnh hưởng đến pha khác Bảo vệ so lệch có tác dụng chống lại lây lan cố nhiều pha Trong bảo vệ so lệch, dòng điện pha, phần máy, so sánh mạch so lệch Dòng so lệch thơng thường dịng khởi động rơle Hình 1.1: Sơ đồ kết nối rơle so lệch Hình 1.1 cho thấy mạch bảo vệ rơle pha Trong q trình vận hành thơng thường hay có cố bên ngồi biến dịng, dịng Ip vào thiết bị tương đương với dòng Ip khỏi thiết bị tất pha Bỏ qua rò rỉ dòng điện nhỏ SVTH: Trần Văn Khánh –Lớp 06D1-Khoa Điện-Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS Lê Vân bên Dòng điện thứ cấp biến dịng biến đổi hồn tồn thành dịng điện sơ cấp ngoại trừ dịng điện từ hóa Ie Dịng điện vào rơle Ie1- Ie2 dịng từ hóa Với loại máy biến dịng, dịng điện nhỏ loại tải Nếu cố xảy hai biến dịng, có chênh lệch dòng vào rơle Hay dòng điện cố tổng chạy rơle, điều kiện để khởi động Nếu có biến dịng lý tưởng, rơ le dòng mạch so lệch ứng dụng để nhận biết nhạy nhanh chóng Tuy nhiên thực tế khơng thể lúc hai biến dịng biến đổi xác dịng điện thứ cấp với dòng sơ cấp Sự sai lệch nhà sản xuất hay khác biệt phụ tải thứ cấp chiều dài dây dẫn không đồng rơle không đồng công suất thiết bị đo hay kết nối thiết bị thành khối hai nguyên nhân Dòng điện so lệch dịng chạy rơle Mặc dù thơng thường dịng nhỏ, đáng kể có ngắn mạch ngồi Một rơle q dịng cài đặt lớn giá trị dòng điện cố bên vùng tác động để nâng cao độ tin cậy Trong cân bản(khơng có thành phần chiều dòng sơ cấp), dòng khơng vượt q 10A biến dịng nhóm C sử dụng với tỉ số biến dòng tải chọn cho dịng điện thứ cấp khơng vượt q 100A pha cố 1.2 Các kết nối bảo vệ 1.2.1 Rơle so lệch phần trăm (có hãm) Rơle so lệch phần trăm (có hãm) có tác dụng giải vấn đề độ nhạy tác động chậm Rơle hoạt động dựa vào dòng so lệch biến dòng đặt bên thiết bị cần bảo vệ Với cố bên bên ngồi bên biến dịng (ngồi vùng tác động) rơle nhạy Dịng điện để rơle hoạt động tăng thơng qua giá trị dịng điện cố Tỉ lệ tăng số, rơle so lệch máy phát Ngoài tỉ lệ tăng giá trị dịng cố bên ngồi Rơle so lệch máy phát có sẵn giá trị tỉ lệ phần trăm khác Như 10%, 25% giá trị phần trăm khác Giá trị phần trăm khác dòng phần trăm hạn chế dòng nhỏ yêu cầu cho hoạt động rơle Giá trị đặt (giá trị dòng bên cuộn hãm bên ngồi cuộn tác động) dịng u cầu vừa đủ để rơle hoạt động Đó giá trị tiến tới giới hạn rơle so lệch SVTH: Trần Văn Khánh –Lớp 06D1-Khoa Điện-Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS Lê Vân phần trăm có giá trị thấp cỡ 0,1A Thời gian tác động nhỏ rơle bán dẫn, cỡ 25ms với rơle bán dẫn so với 80- 160 ms với rơle điện Hình 1.2: Sơ đồ thể rơle so lệch Những Rơle vi xử lí đa chức khơng có cuộn dây tác động theo vật lí, khác dịng hãm tính tốn theo tốn học cách giải thuật toán bảo vệ Trong tất sơ đồ so lệch, để hoạt động tốt sử dụng máy biến dịng với đặc tính tránh kết nối với thiết bị khác mạch 1.2.2 Rơle so lệch trở kháng cao Rơle so lệch trở kháng cao hoạt động nhờ so sánh dòng hai biến dòng đặt hai bên máy phát, rơle hoạt động cố xảy vùng tác động Điện áp xuất qua rơle giới hạn cố bên đến điện áp rơi sản sinh dòng điện thứ cấp lớn chạy theo chiều từ rơle đến biến dòng bão hòa qua điện trở nội Trong cố nội bộ, điện áp đến gần với điện áp hở mạch (thường bị giới hạn biến trở nội rơ le) Thông thường, rơle không nhạy rơle so lệch phần trăm bảo đảm SVTH: Trần Văn Khánh –Lớp 06D1-Khoa Điện-Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS Lê Vân OperationZ1, OperationZ2 (vùng vận hành Z1, Z2): cài đặt vùng theo On hay Off Sự cài đặt tổng trở vùng cho hình 4.21 Hình 4.21: Cài đặt tổng trở cho vùng tác động nhanh Z1 hay vùng tác động chậm Z2 Tổng trở cho dạng đơn vị dạng ` XOffsetZ1 ZOffsetZ2, độ lệch vịng trịn tổng trở trục X có giá trị âm X DirAngle cho độ với giá trị âm góc phần tư thứ Thơng thường -13o SVTH: Trần Văn Khánh - Lớp 06D1-Khoa Điện- Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 94 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS Lê Vân Hình 4.23: Cài đặt cho XoffsetDirLine DirAngle ` Hình 4.24: Sơ đồ khối logic đơn giản cho chức bảo vệ kích từ SVTH: Trần Văn Khánh - Lớp 06D1-Khoa Điện- Trường ĐHBK Đà Nẵng Trang 95 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS.Lê Vân CHƯƠNG TÍNH TỐN CÀI ĐẶT CÁC LOẠI BẢO VỆ 5.1 Các thơng số tính tốn Hình 5.1: Sơ đồ kết nối Rơle REG650 5.1.1 Thông số máy biến áp Thông tin Dữ liệu Công suất máy biến áp 72x3 MVA Điện áp cuộn cao 525 kV Điện áp cuộn hạ 15,75 kV Kiểu nối dây Y/∆-11 Un% 12% 5.1.2 Thông số máy phát Thông tin Dữ liệu Công suất máy phát 180MW Điện áp định mức máy phát 15,75 kV cosφ 0,85 SVTH:Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 97 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS.Lê Vân Xd 1,31 Xd’ 0,337 Xd’’ 0,215 5.2 Bảo vệ so lệch 0,091 500KV 0,602 0,602 0,602 0,602 1,02 1,02 1,02 1,02 1,13 1,13 1,13 1,13 N1 Hình 5.2: Sơ đồ thay thứ tự thuận nhà máy Ialy * Tính ngắn mạch điểm ngắn mạch N1 : - Tính tốn gần đơn vị tương đối (đvtđ) : Scb=1000 [MVA] ; Ucb=Utb Ta có : U cbI = 15,75 kV U cbII = 500 kV + Các dòng điện : I cbI = I cbII = S cb 3U cbI S cb 3U cbII = 1000 = 36,66 [kA] 15,75 1000 = = 1,155 [kA] 500 + Tính tốn thông số đvtđ : - Hệ thống : I N(3) 12,02 = = 10,4 I cbII 1,155 1 = = 0,096 X HT = I N 10,4 IN = - Máy phát : E '' = (U cos ) (U sin IX d'' ) = (1 0,85) (1 0,53 0,215) = 1,13 SVTH:Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 98 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 X F = X d'' GVHD: ThS.Lê Vân S cb 1000 = 0,215 = 1,02 211,765 S đm - Máy biến áp : U N % S cb 13 1000 = = 0,602 100 S đm 100 72 X BA = + Sơ đồ thay tính tốn : 0,091 500KV 0,602 0,811 1,622 N 1,02 1,13 1,13 1.13 N 1,13 1,02 0,683 1,02 Hình 5.3: Sơ đồ thay tính tốn + Dịng ngắn mạch từ máy phát G1: I Ntd = E" 1,13 = = 1,107 X F 1,02 I N( 31) I Ntd I cbI 1,107 36,66 40,61 [kA] + Dòng ngắn mạch từ hệ thống máy phát G2, G3, G4 : I Ntd Etd 1,02 1,493 X td 0,683 I N(32) I Ntd I cbI 1,493 36,66 54,75 [kA] + Dòng ngắn mạch pha tổng : I N(3) I N( 31) I N(32) 40,61 54,75 95,36 [ kA] + Dòng ngắn mạch pha điểm ngắn mạch N : I N( ) ( 3) IN 95,36 82,6 [kA] 2 - Dòng điện định mức máy phát : SVTH:Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 99 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 I đm S đm 3U đm 211,765 15,75 GVHD: ThS.Lê Vân 7,763 [kA] * Tính tốn cài đặt cho bảo vệ so lệch : - Đường đặc tính làm việc rơle so lệch, giới thiệu chương : Hình 5.4 : Đặc tính làm việc bảo vệ so lệch + Đoạn AB biểu thị dòng điện khởi động ngưỡng thấp rơle so lệch + Đoạn BC biểu thị đặc tính có kể đến sai số rơle, sai số máy biến dịng sai số điều chỉnh điện áp tải gây nên + Đoạn CD biểu thị đặc tính phụ thuộc vào bão hòa máy biến dòng + Các điểm A, B, C chọn tài liệu hướng dẫn cài đặt loại rơle + Các độ dốc đoạn BC CD chọn theo tài kiệu hướng dẫn cài đặt loại rơle - Cụ thể : A 0; I d I d chọn 0,25 PU (per unit- đơn vị tương đối), tức : I d 0,1I đm 0,25 7,763 1,94 [kA] B I H ; I d I H chọn 1,25 PU, tức : I H 1,25I đm 1,25 7,763 9,7 [kA] C I H ; I SL1 I H chọn PU, tức : SVTH:Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 100 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS.Lê Vân I H I đm 7,763 15,53 [kA] Độ dốc đoạn BC chọn 10%, tức : Hệ số góc đoạn BC, k1 =0,1 Đoạn BC có dạng : y1 = 0,1x1 +0,125 [PU] Độ dốc đoạn CD chọn 30%, tức : Hệ số góc đoạn CD, k2 =0,3 Đoạn CD có dạng : y2 = 0,3x2 - 0,275 [PU] D I H ; I Unre I Unre chọn 10PU, tức : I Unre 10 7,763 77,63 [kA] Từ phương trình đoạn CD ta suy : IH3 10 0,275 34,2 [ PU ] 0,3 * Khi có ngắn mạch vùng tác động : - Dòng điện hãm : I H I N(31) I N(32) 40,61 54,75 95,36[kA] 12,3PU - Dòng so lệch : I SL I N(31) I N(32) 40,61 54,75 95,36[kA] 12,3PU - Dòng khởi động ứng với dòng ngắn mạch pha bảo vệ so lệch, tính theo đặc tính hãm: Dựa vào đường thẳng CD giá trị I H 12,3PU , ta suy : I KĐ 12,3 0,3 0,275 3,41PU 26,47[kA] - Dòng khởi động ứng với dòng ngắn mạch pha đầu cực máy phát bảo vệ so lệch, tính theo đặc tính hãm : Dựa vào đường thẳng CD giá trị I H 82,6 [kA] 10,64 PU ( 2) I KĐ 10,64 0,3 0,275 2,92 PU 22,67 [kA] * Kiểm tra độ nhạy : K nh I N( 2) 82,6 3,64 ( 2) I KĐ 22,67 Vậy độ nhạy đảm bảo u cầu 5.3 Tính tốn bảo vệ q dòng dự trữ - Dòng khởi động Rơle xác định theo biểu thức :; I kđđ k tc k sd k mm I đmF k tv ni Trong : + k tc : hệ số tin cậy, chọn k tc =1,2 + k sd : hệ số sơ đồ, k sd + k mm : hệ số mở máy trung bình, chọn k mm 1,5 + k tv : hệ số trở rơle, chọn k tv 0,98 + ni : tỉ số biến đổi máy biến dòng, ni 1600 + I đmF : dòng điện định mức máy phát, I đmF 6,673[kA] Như : I kđđ 1,2 1,5 6,673 7,66 10 3 [kA] 0,98 1600 SVTH:Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 101 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS.Lê Vân - Dòng khởi động thực tế Rơle bảo vệ dòng cực đại : I kđđ I kđđ ni 7,66 10 3 1600 12,25 [kA] k sd - Kiểm tra độ nhạy bảo vệ : k nh I N( 2) 35,17 2,87 >1,5 I kđđ 12,25 Vậy bảo vệ đảm bảo độ nhạy cần thiết 5.4 Tính tốn chức kích từ Tính tốn Zbase Zbase Ubase / U 2base 15, 752 1,17 Ibase Sbase 180 / 0.85 Cài đặt cho vùng bảo vệ vùng cắt nhanh phát xảy kích từ vùng ngắt sau khoảng thời gian trễ máy phát nằm biên giới ổn định tĩnh Hình 5.5: Đặc tính kích từ Bật Operation sang On Bật OperationZ1 OperationZ2 sang On SVTH:Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 102 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS.Lê Vân Hình 5.6: Cài đặt thơng số cho vùng kích từ thấp XoffsetZ1 XoffsetZ2 độ lệch vòng tròn tổng trở so với trục X có giá trị âm X0 Và mặc định cài đặt 0,0% DirAngle cài đặt theo độ với giá trị âm góc phần tư thứ Và giá trị mặc định -13o Hình 5.7 Đặc tính hãm có hướng SVTH:Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 104 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS.Lê Vân 5.5 Bảo vệ cố máy cắt Trong thiết kế loại trừ cố hệ thống tiêu chuẩn N-1 thường sử dụng Tiêu chuẩn có nghĩa cố cần phải loại trừ chí phần tử loại trừ cố hệ thống bị cố Một phần tử quan trọng máy cắt Đó nguyên nhân riêng tiết kiệm mà không cho phép lan rộng mạch máy cắt cho thành phần bảo vệ Do đó, việc bảo vệ cố máy cắt sử dụng Phương pháp Re-trip Retrip Off Kiểu chức Mô tả N/A Chức cắt lặp lại không hoạt động Current Một pha dòng điện phải lớn giá trị khởi động cho phép re-trip Re-trip có hiệu lực vị trí máy cắt CB Pos Check Contact máy cắt cịn đóng sau khoảng thời gian re-trip trôi qua Currrent&Contact Current No CB Pos Check Contact Currrent&Contact Re-trip có hiệu lực mà khơng kiểm tra vị trí tiếp điểm máy cắt Re-trip có hiệu lực mà khơng kiểm tra vị trí tiếp điểm máy cắt Re-trip có hiệu lực mà khơng kiểm tra vị trí tiếp điểm máy cắt Cả hai phương pháp Bảo vệ cố máy cắt đưa lệnh cắt dự trữ đến máy cắt lân cận trường hợp cắt không thành công Sự phát cố để ngăn dòng điện qua máy cắt cách đo lường dịng hay phát tín hiệu cắt trì (khơng điều kiện) CCRBRF đưa lệnh cắt lặp lại, tín cắt lần thứ gửi đến mạch bảo vệ máy cắt Chức cắt lặp lại sử dụng để tăng xác suất cắt máy cắt sử dụng để tránh lệch cắt dự trữ máy cắt trường hợp bị lỗi q trình bảo dưỡng kiểm tra Các thơng số cài đặt thông qua HMI nội hay PCM600 BuTripMode: Cắt dự phòng cho việc đưa vào dòng đủ để phát cố SVTH:Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 105 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS.Lê Vân IP>: Mức độ dòng để phát cố máy cắt theo % Ibase Thông thường 10%Ibase I>BlkCont: Nếu liên lạc dựa theo phát cố máy cắt sử dụng chức bị khóa pha dịng điện lơn giá trị cài đặt Thông thường cài đặt khoảng 5-200% Ibase IN>: Dòng điện dư để phát cố máy cắt thoe % Ibase Trong hệ thống nối đất trở kháng cao dịng diện dư cố chạm đất thơng thường nhỏ dịng ngắn mạch Để phát cố máy cắt tron cố chạm đất pha cần thiết phải sử dụng dịng điện dư Thơng thường cài đặt khoảng 5-200% Ibase t1: Thời gian trễ cắt lặp lại (re-trip) Thông số cài đặt khoảng 0-60s theo bậc 0,001s thông thường đặt khoảng 0-50ms t1= tcbopen + tBFP-reset + tmargin tcbopen: thời gian cắt máy cắt tBFP-reset: thời gian lớn cho bảo vệ cố máy cắt phát chức máy cắt (chỉ tiêu dịng reset) tmargin: sai số an tồn t1= 70ms + 10ms + 20ms =100ms t2: thời gian trễ cắt dự trữ, thời gian cài đặt nhỏ tốt thông thường cài đặt khoảng 90-200ms t2>= t1 + tcbopen + tBFP-reset + tmargin = 100ms +70ms + 10ms +10ms = 190ms Thông thường yêu cầu thời gian tổng phải nhỏ thời gian giới hạn Thời gian giới hạn thường phụ thuộc vào khả trì ổn định độ trường hợp cố gần nhà máy điện SVTH:Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 106 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS Lê Vân KẾT LUẬN Trong hệ thống điện, phận nguồn phát đóng vài trị quan trọng Nó cung cấp nguồn hoạt động cho toàn thiết bị có hệ thống Do cơng việc nghiên cứu, phân tích cố đồng thời đưa phương án bảo vệ cho nguồn phát quan trọng Yêu cầu bảo vệ phải tác động nhanh, chọn lọc tin cậy Trên sở đó, sinh viên chuẩn bị trường việc trang bị cho kiến thức tầm quan trọng nguồn phát cần thiết Việc nắm vững nguyên lý, chế độ vận hành, phân tích cố xảy máy phát để từ lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp, điều trang bị cho sinh viên hành trang vững vàng trường Đề tài “ Nghiên cứu rơle số REG650 ứng dụng bảo vệ máy phát nhà máy thủy điện Ialy”, nội dung đề tài nêu bật lên cố thường xảy trình vận hành máy phát, đồng thời nêu lên chức bảo vệ rơle số REG650 hãng ABB ứng dụng bảo vệ cho máy phát nhà máy thủy điện Ialy, qua thực tính tốn cài đặt cho vài chức bảo vệ chính: so lệch, kích từ, cố máy cắt, bảo vệ q dịng Trong q trình tìm hiểu nghiên cứu cịn có sai sót không tránh khỏi, mong Thầy Cô môn góp ý để em có thêm kiến thức vững trước trường SVTH: Trần Văn Khánh- Lớp 06D1- Khoa Điện- ĐHBK Đà Nẵng Trang 107 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS Lê Vân TÀI LIỆU THAM KHẢO Protective Relaying Theory and Applications, Walter A.Elmore, Marcel Dekker, Inc.2004 Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện – TS.Trần Quang Khánh, Nhà xuất Giáo Dục, 2004 Bảo vệ rơle tự động hóa Hệ Thống Điện – Lê Kim Hùng, Đoàn Ngọc Minh Tú, Nhà xuất Giáo dục 1998 Rơle số - Lý thuyết ứng dụng – Nguyễn Hồng Thái – KS.Vũ Văn Tẩm, Nhà xuất Giáo dục 2003 Bảo vệ phần tử Hệ Thống Điện – PGS TS Lê Kim Hùng, Nhà xuất Giáo Dục Đoàn Tiến Cường, Nguyễn Lê Hùng (2007) Quy trình vận hành xử lý cố máy phát thủy lực, Nhà máy thủy điện Ialy, – 25 Generator protection REG650, ABB Website: http://www.abb.com, http://indiastudychannel.com, …v.v SVTH: Trần Văn Khánh-Lớp 06D1- Khoa Điện-ĐHBK Đà Nẵng Trang 108 ... Nẵng Trang 22 Nghiên cứu chức bảo vệ REG650 GVHD: ThS Lê Vân CHƯƠNG GIỚI THIỆU HỆ THỐNG BẢO VỆ MÁY PHÁT NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN IALY 2.1 Sơ đồ nối điện nhà máy thủy điện Ialy Là nhà máy thủy điện lớn với... hành chi phí bảo trì hệ thống bảo vệ cấp bảo vệ mà hệ thống bảo vệ, phải tính tốn cố gặp phải khơng có bảo vệ ứng dụng Số lượng bảo vệ ứng dụng, tùy theo loại bảo vệ ứng dụng máy điện SVTH: Trần... cho rơle điện dùng tiếp điểm cũ kỷ, hoạt động khơng an tồn thiếu xác Đề tài: ? ?Nghiên cứu rơle số REG650 ứng dụng bảo vệ cho máy phát nhà máy thủy điện Ialy? ?? với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu để