LỜI CẢM ƠN Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến nhất hiện nay. Trong bất kì lĩnh vực nào như sản xuất, sinh hoạt, an ninh... đều cần sử dụng điện năng. Việc đảm bảo sản xuất điện năng để phục vụ cho nhu cầu sử dụng năng lượng là một vấn đề quan trọng hiện nay. Bên cạnh việc sản xuất là việc truyền tải và vận hành hệ thống điện cũng đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện. Do nhu cầu về điện năng ngày càng tăng, hệ thống điện ngày càng được mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm cũng đồng nghĩa với việc khả năng xảy ra sự cố như chạm chập, ngắn mạch cũng tăng theo. Chính vì vậy ta cần thiết kế những thiết bị có khả năng giảm thiểu, ngăn chặn các hậu quả của sự cố có thể gây ra. Một trong những thiết bị phổ biến để thực hiện chức năng đó là rơle. Qua bộ môn bảo vệ rơle chúng ta có thể xây dựng cho mình những kiến thức để có thể bảo vệ được hệ thống điện trước các hậu quả do sự cố trong hệ thống gây ra và đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn, phát triển liên tục bền vững.. Trong quá trình làm đề tài này, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Lê Vân. Dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức của em còn hạn chế, kinh nghiệm tích lũy còn ít nên chắc chắn đề tài khó tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự đánh giá, nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đề tài cũng như kiến thức của bản thân em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Vân đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Đà Nẵng, Ngày 28 tháng 5 năm 2011 Sinh viên thực hiện Dương Bá Khánh TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án tốt nghiệp này gồm có 4 chương : Chương 1 trình bày về mục đích xây dựng, quá trình hình thành và phát triển, cùng những khó khăn trong quá trình vận hành 2 mạch đường dây 500KV BắcNam. Chương 2 đề cập đến đặc điểm của đường dây dài siêu cao áp, tác dụng của tụ bù dọc cùng kháng bù ngang trên đường dây, và những vấn đề ảnh hưởng đến việc bảo vệ rơle. Chương 3 giới thiệu về rơle SEL311L, tổng quan về các chức năng bảo vệ và đi sâu vào bảo vệ so lệch dòng đường dây, mặt khác còn tìm hiểu về việc kiểm tra sự hoạt động của phần tử 87L cũng như xử lý các sự cố hay gặp phải của rơle SEL311L. Chương 4 đưa ra các phương án phân pha và tỉ lệ bù dọc cho đường dây 500kV PleikuCầu Bông.Sau đó chọn ra một phương án để tính toán chỉnh định so lệch dòng và bảo vệ quá dòng dự phòng cho đường dây này.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU RƠLE SỐ SEL – 311L VÀ ỨNG DỤNG BẢO VỆ SO LỆCH CHO ĐƯỜNG DÂY 500KV PLEIKU – CẦU BÔNG GVHD: ThS LÊ VÂN SVTH: DƯƠNG BÁ KHÁNH LỚP 06D1 MSSV: 105101061115 Đà Nẵng, tháng 6/2011 Trang i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -o0o - KHOA ĐIỆN - - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : DƯƠNG BÁ KHÁNH Lớp : 06D1 Ngành : HỆ THỐNG ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn : Th.S LÊ VÂN I NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU RƠLE SỐ SEL – 311L VÀ ỨNG DỤNG BẢO VỆ SO LỆCH CHO ĐƯỜNG DÂY 500 KV PLEIKU – CẦU BƠNG II NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỂ TÀI 1) Tổng quan đường dây 500 kV Bắc Nam 2) Đường dây dài siêu cao áp vấn đề liên quan đến bảo vệ rơle 3) Nghiên cứu rơle số SEL-311L 4) Bảo vệ so lệch cho đường dây 500 kV Pleiku – Cầu Bông III CÁC BẢN VẼ: Slide IV NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 07 tháng 03 năm 2011 V NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 28 tháng 05 năm 2011 VI THÔNG QUA BỘ MÔN Ngày tháng năm 2011 Ngày TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN tháng năm 2011 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (ký ghi rõ họ tên) (ký ghi rõ họ tên) TS TRẦN VINH TỊNH ThS LÊ VÂN Trang ii Ngày tháng năm 2011 Chủ tịch Hội đồng (ký ghi rõ họ tên) Trang iii LỜI CẢM ƠN Điện dạng lượng phổ biến Trong lĩnh vực sản xuất, sinh hoạt, an ninh cần sử dụng điện Việc đảm bảo sản xuất điện để phục vụ cho nhu cầu sử dụng lượng vấn đề quan trọng Bên cạnh việc sản xuất việc truyền tải vận hành hệ thống điện đóng vai trị quan trọng hệ thống điện Do nhu cầu điện ngày tăng, hệ thống điện ngày mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm đồng nghĩa với việc khả xảy cố chạm chập, ngắn mạch tăng theo Chính ta cần thiết kế thiết bị có khả giảm thiểu, ngăn chặn hậu cố gây Một thiết bị phổ biến để thực chức rơle Qua mơn bảo vệ rơle xây dựng cho kiến thức để bảo vệ hệ thống điện trước hậu cố hệ thống gây đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn, phát triển liên tục bền vững Trong trình làm đề tài này, em nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Lê Vân Dù cố gắng kiến thức em cịn hạn chế, kinh nghiệm tích lũy cịn nên chắn đề tài khó tránh khỏi sai sót Em mong nhận đánh giá, nhận xét, góp ý thầy để đề tài kiến thức thân em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Vân giúp đỡ em hoàn thành đề tài Đà Nẵng, Ngày 28 tháng năm 2011 Sinh viên thực Dương Bá Khánh Trang iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án tốt nghiệp gồm có chương : Chương trình bày mục đích xây dựng, trình hình thành phát triển, khó khăn q trình vận hành mạch đường dây 500KV Bắc-Nam Chương đề cập đến đặc điểm đường dây dài siêu cao áp, tác dụng tụ bù dọc kháng bù ngang đường dây, vấn đề ảnh hưởng đến việc bảo vệ rơle Chương giới thiệu rơle SEL-311L, tổng quan chức bảo vệ sâu vào bảo vệ so lệch dòng đường dây, mặt khác tìm hiểu việc kiểm tra hoạt động phần tử 87L xử lý cố hay gặp phải rơle SEL-311L Chương đưa phương án phân pha tỉ lệ bù dọc cho đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bơng.Sau chọn phương án để tính tốn chỉnh định so lệch dịng bảo vệ dòng dự phòng cho đường dây Trang v MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP .ii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN v MỤC LỤC vi DANH SÁCH HÌNH VẼ ix DANH SÁCH BẢNG xi CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG DÂY 5OO KV BẮC-NAM 1.1 ĐƯỜNG DÂY 500 KV MẠCH 1.1.1 Mục đích xây dựng 1.2 ĐƯỜNG DÂY 500 KV MẠCH 1.3 NHỮNG KHĨ KHĂN VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRONG Q TRÌNH VẬN HÀNH ĐƯỜNG DÂY 500 KV BẮC-NAM 1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐƯỜNG DÂY 500 KV BẮC-NAM CHƯƠNG ĐƯỜNG DÂY DÀI SIÊU CAO ÁP VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN BẢO VỆ RƠ LE 2.1 ĐƯỜNG DÂY DÀI SIÊU CAO ÁP 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Đặc điểm đường siêu cao áp 2.1.3 Tụ bù dọc 12 2.1.4 Kháng bù ngang 15 2.2 CÁC VẤN ĐỀ VỀ BẢO VỆ RƠLE 18 2.2.1 Nhiệm vụ bảo vệ rơle 18 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ rơle 18 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU VỀ RƠLE SEL-311L 25 3.1 TỔNG QUAN VỀ RƠLE SEL-311L 25 3.1.1 Giới thiệu 25 3.1.2 Thông số kỹ thuật rơle 30 3.2 THIẾT LẬP 33 3.2.1 Sự kết nối 33 Trang vi 3.2.2 Lắp đặt rơle 37 3.3 CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ CỦA SEL-311L 38 3.3.1 Phần tử khoảng cách 39 3.3.2 Đặc tuyến dao động điện 41 3.3.3 Bảo vệ dòng 41 3.3.4 Thành phần điện áp 42 3.3.5 Thành phần kiểm tra đồng 43 3.3.6 Phần tử tần số 44 3.3.7 Logic điện áp 45 3.3.8 Logic phát xâm nhập tải 46 3.4 BẢO VỆ SO LỆCH DÒNG TRÊN ĐƯỜNG ĐÂY 46 3.4.1 Tổng quan 46 3.4.2 Lý thuyết hoạt động 47 3.4.3 Yêu cầu máy biến dòng 49 3.4.4 Cài đặt vùng hãm phần tử giám sát 50 3.4.5 Việc thiết lập nhà sản xuất đưa đến độ nhạy cao ngắn mạch 57 3.4.6 SEL-5601 đồ mặt phẳng alpha 59 3.4.7 Cài đặt liên quan đến phần tử 87L 61 3.4.8 Bảo vệ nút với rơle SEL-311L 66 3.5 LOGIC CẮT 69 3.5.1 Cắt dòng so lệch 70 3.5.2 Logic cắt Switch-onto- fault (SOTF) 71 3.6 KIỂM TRA VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ 75 3.6.1 Kiểm tra phần tử 87L mặt phẳng anpha 75 3.6.2 Tính tự kiểm tra rơle 84 3.6.3 Khắc phục cố rơle 84 CHƯƠNG BẢO VỆ SO LỆCH CHO ĐƯỜNG DÂY 500KV 89 PLEIKU-CẦU BÔNG 89 4.1 TỔNG QUAN 89 4.2 THÔNG SỐ ĐƯỜNG DÂY 89 4.3 LỰA CHỌN TIẾT DIỆN DÂY KẾT HỢP THÔNG SỐ BÙ DỌC 90 Trang vii 4.4 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH: 98 4.4.1 Tính tốn ngắn mạch pha 98 4.4.2 Tính tốn ngắn mạch pha 101 4.5 CHỈNH ĐỊNH BẢO VỆ SO LỆCH 104 4.5.1 Chọn tỷ số biến dòng dùng cho bảo vệ đường dây 104 4.5.2 Cài đặt liên quan đến phần tử 87L 104 4.6 TÍNH TỐN BẢO VỆ Q DỊNG 105 4.6.1 Bảo vệ dòng có đặc tính thời gian độc lập 105 4.6.2 Bảo vệ dòng cắt nhanh 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 Trang viii DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 2.1: mơ hình hệ thống điện đơn giản có tụ điện mắc nối tiếp 13 Hình 2.2: Đặc tính P(δ) ứng với trường hợp khơng có tụ bù dọc (a) có tụ bù dọc (b) 13 Hình 2.3: Phân bố điện áp dọc đường dây siêu cao áp cắt tải đầu 17 Hình 3.1: Các đầu vào đầu rơle SEL-311L 26 Hình 3.2 Giao diện truyền thông rơle SEL-311L 27 Hình 3.3: Ví dụ kết nối truyền thông rơle SEL-311L 28 Hình 3.4: Ứng dụng loại nút với kênh dự phịng nóng tải rẽ nhánh 29 Hình 3.5: Ứng dụng loại nút với điện áp đầu 29 Hình 3.6: Ứng dụng loại nút với kênh thông tin chức 30 Hình 3.7: SEL-311L có thành phần bảo vệ so lệch dòng, bảo vệ khoảng cách bảo vệ q dịng, tự động đóng lại, kiểm tra đồng cho đường dây truyền tải (thiết lập APP = 87L21 87L21P) 34 Hình 3.8: vị trí nhảy, kết nối phần mạch SEL311L 36 Hình 3.9: Kích thước bảng điều khiển ngắt điện rơle SEL-311L 37 Hình 3.10: Sơ đồ mặt trước mặt sau bảng điều khiển điển hình SEL-311L giá nằm ngang kích thước 3U 38 Hình 3.11: Logic điện áp 45 Hình 3.12: Nguyên lý so lệch dòng đường dây SEL 311 46 Hình 3.13: Mặt phẳng alpha biểu diễn tỉ lệ phức dòng từ xa đến chỗ 47 Hình 3.14: Vùng hãm SEL-311L bao quanh điểm ngắn mạch 48 Hình 3.15: Thiết lập góc 87LANG mặt phẳng alpha dựa vào góc lớn ngắn mạch 51 Hình 3.16: Sự bão hịa CT gây góc lệch giảm độ lớn 53 Hình 3.17 Tốc độ cắt phần tử pha 87L cho dòng ngắn mạch đối xứng với 87LANG=195 87LR=6 sử dụng trực tiếp kết nối sợi quang 55 Hình 3.18: Tốc độ cắt phần tử pha 87LG 87L2 cho dòng ngắn mạch đối xứng với 87LANG=195 87LR=6 sử dụng trực tiếp kết nối sợi quang 56 Trang ix Hình 3.19: Độ nhạy ngắn mạch chạm đất phần tử 87L2 87LG với 87L2P=0,5 87LGP=0,5 57 Hình 3.20: SEL-5601 chụp hình đồ thị mặt phẳng alpha ngắn mạch ngồi với CT bão hịa nút 59 Hình 3.21 SEL-5601 chụp hình đồ thị mặt phẳng alpha ngắn mạch với CT bão hòa nút 60 Hình 3.22: SEL-5601 chụp hình đồ thị mặt phẳng alpha ngắn mạch ngồi với CT khơng bão hịa 60 Hình 3.23: Rơle SEL-311L ứng dụng với tỉ lệ CT khác 61 Hình 3.24: ngắn mạch đường dây nút sinh dịng từ nút 67 Hình 3.25:ngắn mạch ngồi đường dây nút với dịng vào nút 68 Hình 3.26: đường dây nút với ngắn mạch lỗi kênh truyền 69 Hình 3.27: SEL-311L bảo vệ đường dây nút sử dụng kênh truyền thơng 69 Hình 3.28: logic mở cực (trên) logic đóng vào điểm có ngắn mạch(dưới) 72 Hình 3.29: điểm kiểm tra xác phần tử mặt phẳng alpha77 Hình 4.1: Đặc tính P-V 500kV TBA Tân Uyên, 91 Sông Mây, Phú Lâm, Cầu Bơng, Đức Hồ trường hợp phân pha dây ACSR330, 91 tỷ lệ bù dọc 55% 91 Hình 4.2: Đặc tính P-V 500kV TBA Tân Uyên, 92 Sơng Mây, Phú Lâm, Cầu Bơng, Đức Hồ trường hợp phân pha dây ACSR330, 92 tỷ lệ bù dọc 60% 92 Hình 4.3: Đặc tính P-V 500kV TBA Tân Uyên, 94 Sông Mây, Phú Lâm, Cầu Bơng, Đức Hồ trường hợp phân pha dây ACSR500, 94 tỷ lệ bù dọc 75% 94 Hình 4.4: Đặc tính P-V 500kV TBA Tân Uyên, 95 Sông Mây, Phú Lâm, Cầu Bông, Đức Hoà trường hợp phân pha dây ACSR330, 95 tỷ lệ bù dọc 75% 95 Trang x Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông Phân pha dây với tiết diện đường dây tương ứng 4xACSR500: Đối với trường hợp này, tính tốn cập nhật bảng 4.3 : Bảng 4.3: Công suất đường dây 500kV lượng công suất huy động cho miền Nam ứng với phương án bù khác Đường dây 4xACSR500-Năm 2015 Đường dây 500kV (MW) TT Tỷ lệ bù Công suất huy ĐăkNông- Pleiku-Cầu động cho miền Cầu Bông Bông Nam (MW) 1534.9 1645.9 1025.4 4942.4 Bù 60% 1500 1610.7 1102.5 4945.6 Bù 65% 1465.5 1573.6 1206.1 4974.4 Bù 70% 1422.2 1527.6 1329.2 5004 Bù 75% 1359.1 1462.5 1484.8 5024.6 dọc Pleiku-Di Linh Bù 55% Hình 4.3: Đặc tính P-V 500kV TBA Tân Uyên, Sông Mây, Phú Lâm, Cầu Bơng, Đức Hồ trường hợp phân pha dây ACSR500, tỷ lệ bù dọc 75% Trang 94 Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông Phân pha dây với tiết diện đường dây tương ứng 6xACSR330: Đối với trường hợp này, tính tốn cập nhật bảng 4.4 : Hình 4.4: Đặc tính P-V 500kV TBA Tân Uyên, Sông Mây, Phú Lâm, Cầu Bông, Đức Hoà trường hợp phân pha dây ACSR330, tỷ lệ bù dọc 75% Bảng 4.4: Công suất đường dây 500kV lượng công suất huy động cho miền Nam ứng với phương án bù khác Đường dây 6xACSR330-Năm 2015 Đường dây 500kV (MW) TT Tỷ lệ bù Công suất huy ĐăkNông- Pleiku-Cầu động cho miền Cầu Bông Bông Nam (MW) 1504.9 1613.7 1120.8 4973 Bù 60% 1477.1 1583.1 1212.4 5003.8 Bù 65% 1432 1537.7 1310.2 5006.1 Bù 70% 1392.4 1493.9 1443.7 5052.6 Bù 75% 1333.5 1434 1577 5060.5 dọc Pleiku-Di Linh Bù 55% Qua kết tính toán ghi nhận bảng 4.1, 4.2, 4.3 4.4 thấy rằng, tỷ lệ bù dọc 75% đường dây phân pha 4xAC330, 4xAC400 4xAC500 cho kết khả huy động công suất gần Trang 95 Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông Nếu tạm chọn tỷ lệ bù dọc 75% để xem xét đường dây phân pha 4xAC330 khả tải cực đại theo giới hạn ổn định điện áp 1434.7MW, đường dây phân pha 4xAC400 1462.1MW, đường dây phân pha 4xAC500 1484.8MW đường dây phân pha 6xAC330 1577MW Như chênh lệch công suất tải lớn đường dây phân pha 6xAC330 so với đường dây 4xAC330 với giá trị khoảng 142.3MW lúc công suất huy động cho miền Nam tăng lên khoảng 30.8MW Như tính tốn năm 2015 cho thấy việc tăng tiết diện từ 4xAC330 lên 6xAC330 không kinh tế Thực tế cho thấy lưới liện 500kV lưới điện liên kết, công suất tải đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông không phụ thuộc vào công suất tải định mức đường dây (theo khả phát nhiệt đường dây) mà phụ thuộc theo giới hạn tải ổn định điện áp hệ thống Ngồi đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bơng, cấp điện cho miền Nam cịn có đường dây 500kV Pleiku-Di Linh-Tân Định, Pleiku-ĐăkNơng-Cầu Bơng, ứng với giới hạn tải cực đại theo điều kiện ổn định điện áp gia tăng tải đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông làm giảm tải tuyến đường dây 500kV Pleiku-Di Linh-Tân Định, Pleiku-ĐăkNông-Cầu Bông ngược lại Các tính tốn thả điện áp 500kV TBA 500kV giới hạn chất lượng điện áp ≥-10%Uđm đến ≥-12%Uđm không quan tâm đến giới hạn tải định mức dàn tụ bù dọc Nếu theo khả tải cho phép dàn tụ bù dọc đường ĐăkNơng-Cầu Bơng lượng cơng suất truyền tải thực tế cịn thấp đặc biệt thấp yêu cầu đảm bảo tiêu chí điện áp 500kV dải ±5%Uđm Như thấy khơng cần thiết phải phân pha đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bông với tiết diện lớn với tiết diện dây 4xACSR330 đảm bảo yêu cầu vận hành hệ thống Để tính tốn lựa chọn giá trị tụ bù dọc tối ưu, đề án tiến hành tính tốn phân tích hệ thống với phương án bù khác ứng với tiết diện đường dây 4xACSR330: + Phương án 1: Bù 60% ứng với đặt tụ bù dọc 34.7 Ω đầu đường dây + Phương án 2: Bù 65% ứng với đặt tụ bù dọc 37.6 Ω đầu đường dây + Phương án 3: Bù 70% ứng với đặt tụ bù dọc 40.5 Ω đầu đường dây + Phương án 4: Bù 75% ứng với đặt tụ bù dọc 43.6 Ω đầu đường dây Trang 96 Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông Giá trị bù hợp lý dựa tối ưu tổn thất công suất hệ thống chênh lệch công suất tải đường dây 500kV cấp nguồn cho miền Nam Bảng 4.5: Chênh lệch tổn thất toàn Quốc phương án bù khác Tổn thất công suất Chênh lệch so HTĐ VN với bù 75% Bù 60% 951.7 9.9 Bù 65% 946.7 4.9 Bù 70% 943.6 1.8 Bù 75% 941.8 TT Tỷ lệ bù dọc Với tỷ lệ bù dọc tính tốn cho thấy cơng suất tải cân mạch mức bù 70% Xem xét tổn thất công suất hệ thống cho thấy giá trị tổn thất giảm dần từ tỷ lệ bù 55% đến 75% xét phương diện tối ưu tổn thất hệ thống tỷ lệ bù 75% xem bù phù hợp Tuy nhiên chênh lệch tổn thất tỷ lệ bù dọc 75% 70% thấp Xét trường hợp cố đường dây 500kV Pleiku-Di Linh Pleiku-ĐăkNông: Với mức huy động 3200MW cho miền Nam năm 2015 cho thấy trường hợp cố đường dây 500kV Pleiku-Di Linh, đường dây 500kV ĐăkNông-Cầu Bông bị tải dàn tụ 30Ohm-2000A ĐăkNông (công suất tải cực đại cho phép tụ 2000A 1732MVA) tỷ lệ bù từ 55% đến gần 70% Tuy nhiên tỷ lệ bù 70% 75% lại thoả mãn yêu cầu truyền tải Bảng 4.6: Công suất tải đường dây 500kV ĐăkNơng-Cầu Bơng-năm 2015 STT Trường hợp tính Tỷ lệ bù toán dọc Trường cố DZ 500kV Pleiku-Di Linh Đường dây 500kV ĐăkNông – Cầu Bông Công suất tải Mức mang tải Bù 60% 1862.8-j268.2 109% Bù 65% 1790.8-j247.4 104% Bù 70% 1709.9-j221.8 100% Bù 75% 1611.7-j187.1 94% Trang 97 Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông Với trường hợp cố đường dây 500kV Pleiku-Di Linh, Pleiku-ĐăkNông: trường hợp tỷ lệ bù dọc đường dây 500kV 70% cho thấy công suất tải mạch đường dây 500kV cịn lại cân đối (xem hình 4.2 4.3) Từ tính tốn đề án lựa chọn tỷ lệ bù dọc 70% tỷ lệ bù cho đường dây 500kV Pleiku-Cầu Bơng, qua lắp đặt dàn tụ 40.5Ohm-2000A lắp đặt hai đầu trạm 4.4 TÍNH TỐN NGẮN MẠCH: Đồ án sử dụng chương trình PSS/E (Power System Simulator for Engineer) hãng PTI (Mỹ) để tính tốn dịng ngắn mạch liên quan đến đấu nối đến TBA 500kV liên quan, nhằm xem lựa chọn thông số làm việc thiết bị trạm đảm bảo yêu cầu vận hành cho phép Dòng điện ngắn mạch ba pha pha thời điểm năm cho bảng sau: Bảng 4.7: Dòng điện ngắn mạch năm 2015 Thanh 500kV Ngắn mạch pha AN(I+) Ngắn mạch pha X BUS X /I+/ 560 [PLEIKU ] AMPS 28874.2 -108.93 23815.9 -111.46 980 [CAUBONG] AMPS 35187.5 -117.36 29602.3 -115.92 720 [DILINH ] AMPS 18947.9 -112.23 10426.6 -113.80 880 [DAKNONG] AMPS 19801.9 13410.3 -113.51 -109.94 /IA/ 4.4.1 Tính tốn ngắn mạch pha Từ số liệu cho ta có: Tổng dịng ngắn mạch pha Pleiku: INP = 28874,2 (A) Tổng dòng ngắn mạch pha Cầu Bông: INCB = 35187,5 (A) Với L = 436,7 (Km), XĐZ = 0,266267 (Ω/Km) XĐZ = 0,266267 436,7 = 116 (Ω) Xét trường hợp bù 70% tương đương bù 40,5 Ω đầu XĐZ = 116 - 40,5 = 35 Ω Trang 98 AN(IA) Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông 500 9,997 (Ω) 3.I NP Từ INP = 28874,2 (A) X 1 Từ INCB = 35187,5 (A) X 500 8,204 (Ω) 3.I NCB Pleiku Cầu Bông N1 N2 HT1 HT2 Ngắn mạch Pleiku: XHT1 HT1 N1 HT2 X đt XHT2 + XĐZ X HT 1. X HT X ĐZ X 1 9,997 X HT X HT X ĐZ (1) Ngắn mạch Cầu Bông: XHT1 + XĐZ HT1 N2 HT2 X đt XHT2 X HT X HT X ĐZ X 8,204 X HT X HT X ĐZ Trang 99 (2) Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông X HT 12,858 X HT 9,9 Từ (1) (2) suy ra: Ta có sơ đồ thay sau: X ĐZ 35 X HT 15,858 X HT 9,9 HT1 HT2 4.4.1.1 Khi ngắn mạch Pleiku: X ĐZ 35 X HT 15,858 X HT 9,9 HT2 HT1 N1 I N 11 500 500 22,451 (KA) = 22451 (A) X HT 3.12,858 I N 12 500 500 6,42929 (KA) = 6429,29 (A) 3. X HT X ĐZ 3.9,9 35 4.4.1.2 Khi ngắn mạch ngồi Cầu Bơng: X ĐZ 35 X HT 15,858 X HT 9,9 HT1 HT2 N2 I N 21 500 500 6,0319 (KA) = 6031,9 (A) 3. X HT X ĐZ 3.12,858 35 I N 22 500 500 29,159 (KA) = 29159 (A) X HT 3.9,9 4.4.1.3 Khi ngắn mạch đường dây Pleiku – Cầu Bông: X HT 15,858 X ĐZ 35 / X ĐZ 35 / X HT 9,9 HT1 N3 I N 31 500 X 3. X HT ĐZ 500 35 3.12,858 2 Trang 100 9,509 (KA) = 9509 (A) Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông I N 32 500 X 3. X HT ĐZ 500 35 3. 9,9 2 10,535 (KA) = 10535 (A)s 4.4.2 Tính tốn ngắn mạch pha Từ bảng số liệu cho ta có: Tổng dịng ngắn mạch pha Pleiku: 1 I NP 23815,9 (A) Tổng dòng ngắn mạch pha Cầu Bông: 1 I NCB 29602,3 (A) I N1 Từ phương trình: U U 3 X 1 X 2 X 0 X 1 X 0 → X 0 U X 1 I N1 1 Từ I NP 23815,9 (A) U 500 2.9,997 42,98 (Ω) 1 X 11 I NP 23815,9 → X 01 1 Từ I NCB 29602,3 (A) → X 0 U 1 I NCB X 1 500 2.8,204 34,26 (Ω) 29602,3 Khi ngắn mạch pha Pleiku: X0HT1 X 01 X0ĐZ X HT X HT X ĐZ 42,98 X HT X HT X ĐZ Trang 101 X0HT2 (3) Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông Khi ngắn mạch pha Cầu Bông: X0HT1 X 0 X0ĐZ X0HT2 X HT X HT X ĐZ 34,26 X HT X HT X ĐZ (4) X HT 60,476 X HT 43,2 Từ (3) (4) suy ra: 4.4.2.1 Khi ngắn mạch pha Pleiku: I N111 3 U 500 3 17,403 (kA) = 17403 (A) X 1HT X HT 2.12,858 60,476 I N112 3 U 500 3 6,302 (kA) X 1HT X HT X 1ĐZ X ĐZ 2.9,9 43,2 2.35 105 = 6302 (A) 4.4.2.2 Khi ngắn mạch pha Cầu Bông: I N121 U 500 3 5,472 kA X 1HT X HT X 1ĐZ X ĐZ 2.12,858 60,476 2.35 105 = 5472 (A) I N122 U 500 3 23,8095 (kA) = 23809,5 (A) X 1HT X HT 2.9,9 43,2 4.4.2.3 Khi ngắn mạch pha đường dây Pleiku - Cầu Bông: X 0HT 60,476 X 0ĐZ 105 / X ĐZ 105 / Trang 102 X 0HT 43,2 Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông U I N131 3 X 1HT X HT X 1ĐZ X ĐZ 2 500 3 2.12,858 60,476 2.35 105 2 = 8,6359 (kA) = 8635,9 (A) I N132 3 U X 1ĐZ X ĐZ X 1HT X HT 2 3 500 9,966 (kA) 2.35 105 2.9,9 43.2 2 = 9966 (A) Bảng 4.8: dòng ngắn mạch pha Điểm ngắn mạch Dòng ngắn mạch Dòng ngắn mạch Tỉ lệ chỗ (IL) từ xa (IR) (A) (A) IR IL -6429,29 6429,29 -1 6031,9 -6031,9 -1 9509 10535 1,107 Dòng ngắn mạch Dòng ngắn mạch Tỉ lệ chỗ (IL) từ xa (IR) (A) (A) IR IL -6302 6302 -1 5742 -5742 -1 8635,9 9966 1,154 Ngắn mạch Pleiku Ngắn mạch Cầu Bông Ngắn mạch đường dây Bảng 4.9: dòng ngắn mạch pha: Điểm ngắn mạch Ngắn mạch Pleiku Ngắn mạch Cầu Bông Ngắn mạch đường dây Trang 103 Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bông 4.5 CHỈNH ĐỊNH BẢO VỆ SO LỆCH 4.5.1 Chọn tỷ số biến dòng dùng cho bảo vệ đường dây - Tỷ số biến đổi máy biến dịng chọn theo cơng thức : nI Isdd I tdd Chọn Itdd = A - Dòng Isdd chọn theo công thức Isdd = Ilvmax = 1,66 (kA) = 1660 (A) nI I sdd 1660 332 I tdd 4.5.2 Cài đặt liên quan đến phần tử 87L Chỉnh định Giải thích CTR=332 tỉ lệ máy biến dòng 332 khả dụng cho tất so lệch dòng đường dây vào APP = 311L bảo vệ, phối hợp tải rẽ nhánh, phần tử dự phịng có hướng khơng hướng, khoảng cách, bảo vệ thí điểm E87L = EHSDTT = Y EDD = Y ứng dụng bảo vệ nút khả dụng chuyển đổi trực tiếp tín hiệu cắt kênh thông tin 87L khả dụng cho việc giám sát chỗ phần tử 87L với cảm biến nhiễu dịng chỗ ATP = N vơ hiệu hóa phần tử phối hợp tải rẽ nhánh PCHAN = X kênh X sử dụng cho bảo vệ 87L EHSC = Y kênh Y sử dụng dự phịng nóng cho bảo vệ 87L 87LPP = hãm dòng so lệch pha thứ cấp thấp 6A 87L2P = 0,5 hãm 3I thấp 0,5 A thứ cấp 87LGP = 0,5 hãm 3I thấp 0,5 A thứ cấp 87LANG = 1950 góc vùng hãm 87LR = bán kính ngồi vùng hãm 1/87RL = 1/6 bán kính vùng hãm Trang 104 Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bơng OPO = 27 4.6 TÍNH TỐN BẢO VỆ Q DỊNG 4.6.1 Bảo vệ q dịng có đặc tính thời gian độc lập Ưu điểm dạng bảo vệ cách tính tốn cài đặt bảo vệ đơn giản dễ áp dụng Thời gian đặt bảo vệ phải phối hợp với cho cắt ngắn mạch cách nhanh mà đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ Giá trị dòng điện khởi động bảo vệ Ikd trường hợp xác định bởi: I kđ kat k mm I lv max ktv Trong đó: Kat: hệ số an tồn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm có ngắn mạch ngồi sai số tính dịng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% BI 20% tổng trở nguồn bị biến động) Kmm: hệ số mở máy, lấy Kmm= (1.5 ÷ 2,5) Ktv: hệ số trở chức bảo vệ q dịng, lấy khoảng (0,85 ÷ 0,95) Sở dĩ phải sử dụng hệ số Ktv xuất phát từ yêu cầu đảm bảo làm việc ổn định bảo vệ có nhiễu loạn ngắn (hiện tượng tự mở máy động sau TĐL đóng thành cơng) hệ thống mà bảo vệ không tác động Ilvmax: dòng làm việc cực đại qua bảo vệ theo hướng phù hợp với hướng tác động phận định hướng cơng suất (từ góp vào đường dây) I lv P 1297,6 1,66 (kA) 3.U cos 3.500.0,9 Dòng khởi động bảo vệ role cho đường dây Pleiku-Cầu Bông: I kđ 1,15.2.1,66 4,24 (kA) 0,9 Độ nhạy bảo vệ Pleiku: Kn I N 5,472 1,35 I kđ 4,24 Độ nhạy bảo vệ Cầu Bông: Kn I N 6,032 1,425 I kđ 4,24 Trang 105 Bảo vệ so lệch cho đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bơng 4.6.2 Bảo vệ q dịng cắt nhanh Chúng ta nhận thấy bảo vệ q dịng thơng thường gần nguồn thời gian cắt ngắn mạch lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn thường mức độ nguy hiểm cao cần loại trừ nhanh tốt Để bảo vệ đường dây trường hợp người ta dùng bảo vệ q dịng cắt nhanh (50), bảo vệ cắt nhanh có khả làm việc chọn lọc lưới có cấu hình với nguồn hay nhiều nguồn cung cấp Ưu điểm cách ly nhanh cố với công suất ngắn mạch lớn gần nguồn Tuy nhiên vùng bảo vệ không bao trùm hồn tồn đường dây cần bảo vệ, nhược điểm lớn loại bảo vệ Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt bảo vệ dòng cắt nhanh phải chọn cho lớn dòng ngắn mạch cực đại (ở dòng ngắn mạch pha trực tiếp) qua chỗ đặt rơle có ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ Sau tính tốn giá trị đặt bảo vệ cho mạng điện đồ án Đối với mạng điện hình tia nguồn cung cấp giá trị dòng điện khởi động bảo vệ đặt góp A xác định theo cơng thức: Ikd =kat INngoai max Trong đó: Kat: hệ số an tồn, tính đến ảnh hưởng sai số tính tốn ngắn mạch, cấu tạo rơle, thành phần khơng chu kì dịng ngắn mạch biến dòng Với rơle điện Kat = (1,2 ÷ 1,3), cịn với rơle số Kat = 1,15 INngồi max: dịng ngắn mạch pha trực tiếp lớn qua bảo vệ ngắn vùng bảo vệ Ở dòng ngắn mạch pha trực tiếp góp B Ưu điểm: Làm việc khơng giây ngắn mạch gần góp Nhược điểm: Chỉ bảo vệ phần đường dây 70 – 80% Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch chế độ làm việc hệ thống Chính bảo vệ q dịng cắt nhanh khơng thể bảo vệ phần tử mà kết hợp với bảo vệ khác - Chọn dòng điện khởi động cho bảo vệ dòng cắt nhanh Pleiku: Ikđ1 = kat INgmaxB = 1,2 6031,9 = 7238,28 (kA) - Dòng điện khởi động bảo vệ dòng cắt nhanh Cầu Bông: Ikđ2 = kat INgmaxA = 1,2 6429,29= 7715,12 ( kA) Trang 106 Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Schweitzer Engineering Laboratories SEL-311L-0, -6 Relay Instruction Manual [2] Lê Kim Hùng - Đoàn Ngọc Minh Tú (1998) Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện NXB GiáoDục [3] Nguyễn Hoàng Việt (2007) Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện NXB Đại Học Quốc Gia, TP.Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Hồng Thái-Vũ Văn Tẩm (2003) Rơle số Lý thuyết ứng dụng NXB Giáo Dục [5] Lã Văn Út Ngắn mạch hệ thống điện NXB Giáo Dục [6] Công ty tư vấn xây dựng điện Báo cáo kinh tế - kỹ thuật đường dây 500kV Pleiku – Cầu Bơng [7] web bách khoa tồn thư mở wikipedia Đường dây 500 kV Bắc – Nam Trang 107 Đồ án tốt nghiệp Trang 108 ... 25 Nghiên cứu rơle số SEL – 311L Hình 3.1: Các đầu vào đầu rơle SEL- 311L Trang 26 Nghiên cứu rơle số SEL – 311L Hình 3.2 Giao diện truyền thông rơle SEL- 311L Trang 27 Nghiên cứu rơle số SEL – 311L. .. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU RƠLE SỐ SEL – 311L VÀ ỨNG DỤNG BẢO VỆ SO LỆCH CHO ĐƯỜNG DÂY 500 KV PLEIKU – CẦU BƠNG II NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỂ TÀI 1) Tổng quan đường dây 500 kV Bắc Nam 2) Đường dây dài siêu... đầu cho việc ứng dụng cụ thể rơle Trang 33 Nghiên cứu rơle số SEL – 311L Hình 3.7: SEL- 311L có thành phần bảo vệ so lệch dịng, bảo vệ khoảng cách bảo vệ dòng, tự động đóng lại, kiểm tra đồng cho