Mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo tổng trở của bảo vệ khoảng cách sử dụng phần mềm aspen oneliner

TRẦN MINH DŨNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN KỸ THUẬT ĐIỆN MÔ PHỎNG CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÉP ĐO TỔNG TRỞ CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH SỬ DỤNG PHẦN MỀM ASPEN ONELINER TRẦN MINH DŨNG 2007-2009 Hà nội 2009 HÀ NỘI 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔ PHỎNG CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÉP ĐO TỔNG TRỞ CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH SỬ DỤNG PHẦN MỀM ASPEN ONELINER NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN MÃ SỐ: TRẦN MINH DŨNG Người hướng dẫn khoa học: VS.GS.TSKH TRẦN ĐÌNH LONG HÀ NỘI 2009 LỜI CAM ĐOAN Luận văn tác giả bắt đầu thực từ thức nhận đề tài Ngồi ra, trước đăng ký nhận đề tài, tác giả có số thời gian thu thập tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau: sách, tạp chí, Internet, tài liệu kỹ thuật đơn vị Tập đoàn Điện lực Việt nam Với kết đạt luận văn, tác giả xin cam đoan sản phẩm tác giả thực hoàn thành Tác giả i MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Mục lục i Danh mục ký hiệu chữ viết tắt iv Danh mục bảng biểu v Danh mục hình vẽ vi MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ TRÊN HTĐ MIỀN BẮC 1.1 Giới thiệu HTĐ miền Bắc 1.2 Các phương thức bảo vệ loại rơle sử dụng HTĐ miền Bắc 1.2.1 Các phương thức bảo vệ 1.2.2 Các loại rơle sử dụng HTĐ miền Bắc 1.3 Quản lý vận hành chỉnh định rơle bảo vệ HTĐ Chương - ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI RƠLE KHOẢNG CÁCH ĐANG VẬN HÀNH TRÊN HTĐ MIỀN BẮC 2.1 Nguyên lý làm việc 2.2 Đặc tính làm việc 2.3 Cách thức tính tốn chỉnh định rơle bảo vệ 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến làm việc bảo vệ khoảng cách 13 2.4.1 Sai số máy biến dòng máy biến điện áp 13 2.4.2 Điện trở độ Rqđ chỗ ngắn mạch 14 2.4.3 Hệ số phân bố dòng điện 15 2.4.4 Ảnh hưởng dao động điện 17 2.4.5 Ảnh hưởng tụ bù dọc đường dây 20 2.5 Các phương thức truyền tín hiệu liên động bảo vệ 23 ii khoảng cách 2.5.1 Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép cắt 23 2.5.2 Sơ đồ truyền tín hiệu mở rộng vùng I 24 2.5.3 Sơ đồ so sánh hướng 25 2.6 Các loại rơle khoảng cách sử dụng HTĐ 27 miền Bắc 2.6.1 Rơle khoảng cách SIEMENS 28 2.6.2 Rơle khoảng cách AREVA 41 2.6.3 Rơle khoảng cách SEL 45 2.6.4 Rơle khoảng cách ABB 47 Chương - MÔ PHỎNG HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ BẰNG 49 PHẦN MỀM ASPEN ONELINER 3.1 Mục đích mơ hệ thống rơle bảo vệ 49 3.2 Giới thiệu chung phần mềm ASPEN OneLiner 50 3.3 Phương pháp tính tốn ngắn mạch ASPEN OneLiner 51 3.4 Mô phần tử HTĐ phần mềm ASPEN OneLiner 52 3.4.1 Nút (thanh cái) 52 3.4.2 Máy phát, tải shunts 52 3.4.3 Đường dây truyền tải, tụ/kháng bù dọc 54 3.4.4 Máy biến áp 55 3.4.5 Hỗ cảm thứ tự không đường dây 59 3.5 Mơ tính tốn ngắn mạch ASPEN OneLiner 60 3.6 Mô hệ thống rơle bảo vệ ASPEN OneLiner 60 3.6.1 Các rơle q dịng khoảng cách có sẵn 61 phần mềm ASPEN OneLiner 3.6.2 Mô rơle dòng khoảng cách 61 phần mềm ASPEN OneLiner 3.6.3 Sơ đồ khối trình mơ rơle khoảng cách 64 iii Chương - ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ASPEN ONELINER ĐÁNH GIÁ 68 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHÉP ĐO TỔNG TRỞ TRONG RƠLE KHOẢNG CÁCH 4.1 Lựa chọn lưới điện cần mô 68 4.2 Mô loại rơle khoảng cách 68 4.2.1 Rơle khoảng cách SIEMENS 68 4.2.2 Rơle khoảng cách ABB 69 4.2.3 Rơle khoảng cách AREVA 70 4.2.4 Rơle khoảng cách SEL 70 4.3 Mơ tính tốn điện trở hồ quang 4.3.1 Sơ đồ khối tính tốn điện trở hồ quang 71 4.3.2 Kết tính tốn điện trở hồ quang 73 4.3.3 Kết tính tốn tổng trở rơle đo 75 4.3.4 Ảnh hưởng điện trở cố đất đến tổng trở rơle 82 đo 4.4 Tính tốn tổng trở rơle theo phương án kết lưới HTĐ 4.4.1 Các phương án kết lưới 82 4.4.2 Kết tính tốn 83 4.4.3 Nhận xét kết tính toán 87 4.5 Kiểm tra làm việc chọn lọc bảo vệ khoảng cách 94 4.5.1 Sự cố đường dây Tràng Bạch – Hoành Bồ 94 4.5.2 Sự cố đường dây Hoành Bồ - Quảng Ninh, mạch 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 99 iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ANSI American National Standards Viện tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ Institute EVN Electricity of Vietnam Tập đoàn điện lực Việt Nam IEC International Electrotechnical Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế Commission IEEE Institut of Electrical and Viện Kỹ thuật Điện Điện tử Electronics Engineers HTĐ Hệ thống điện TBA Trạm biến áp MBA Máy biến áp MFĐ Máy phát điện NMĐ Nhà máy điện NMNĐ Nhà máy nhiệt điện NMTĐ Nhà máy thủy điện RLBV Rơle bảo vệ v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Tên bảng biểu Trang Bảng 1.1 Các loại rơle sử dụng HTĐ miền Bắc Bảng 1.2 Thống kê rơle hư hỏng hãng rơle phổ biến Bảng 1.3 Thống kê tỉ lệ rơle hư hỏng hãng rơle Bảng 2.1 Khoảng cách tính tốn theo cấp điện áp 15 Bảng 2.2 Các loại rơle khoảng cách nhà sản xuất khác 28 Bảng 2.3 Các giá trị dòng điện điện áp sử dụng 33 xác định hướng Bảng 4.1 Thông số đường dây 220kV khu vực tính tốn 69 Bảng 4.2 Thơng số tổng trở đơn vị số loại dây 69 đường dây 220kV Bảng 4.3 Các loại rơle khoảng cách trang bị cho 70 đường dây 220kV Bảng 4.4 Điện trở hồ quang với dạng cố vị trí 75 cố khác Bảng 4.5 Tổng trở rơle đo đầu Tràng Bạch với dạng 77 vị trí cố Bảng 4.6 Tổng trở rơle đo Tràng Bạch theo mạch vòng 77 cố pha đất (2LG) Bảng 4.7 Tổng trở đo đầu Tràng Bạch cố pha-pha, PA1 84 Bảng 4.8 Tổng trở đo đầu Tràng Bạch cố pha-đất, PA1 85 Bảng 4.9 Tổng trở đo đầu Tràng Bạch cố pha-pha, PA2 86 Bảng 4.10 Tổng trở đo đầu Tràng Bạch cố pha-đất, PA2 86 Bảng 4.11 Tổng trở đo đầu Tràng Bạch cố pha-pha, PA3 86 Bảng 4.12 Tổng trở đo đầu Tràng Bạch cố pha-đất, PA3 87 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Tên hình vẽ Trang Hình 2.1 Nguyên lý đo lường tổng trở Hình 2.2 Những đặc tính khởi động tổng trở thường gặp Hình 2.3 Phối hợp tổng trở khởi động thời gian vùng 10 tác động bảo vệ khoảng cách Hình 2.4 Ảnh hưởng hệ số phân bố dòng điện KI đến đo lường 16 tổng trở rơle khoảng cách Hình 2.5 Sự thay đổi tổng trở đo rơle có 18 dao động điện Hình 2.6 Phát dao động điện 19 Hình 2.7 Điện kháng đo đầu đường dây phụ thuộc dung lượng bù 21 vị trí 22 Hình 2.8 Bảo vệ khoảng cách đường dây có tụ bù dọc 22 Hình 2.9 Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép cắt 24 Hình 2.10 Sơ đồ truyền tín hiệu mở rộng vùng I 25 Hình 2.11 Sơ đồ truyền tín hiệu khóa 26 Hình 2.12 Cấu trúc phần cứng rơle kỹ thuật số 7SA522 29 Hình 2.13 Mạch vịng ngắn mạch pha-pha A-B 30 Hình 2.14 Mạch vịng ngắn mạch pha-đất C-O 30 Hình 2.15 Đặc tính đa giác 31 Hình 2.16 Xác định hướng với điện áp vng góc 32 Hình 2.17 Đặc tính hướng mặt phẳng R-X 34 Hình 2.18 Đặc tính MHO 34 Hình 2.19 Đặc tính MHO phân cực 35 Hình 2.20 Đặc tính tác động đa giác rơle 7SA511 37 Hình 2.21 Đặc tính tác động đa giác rơle 7SA513 38 vii Hình 2.22 Đặc tính tác động đa giác rơle 7SA522 V4.2 39 Hình 2.23 Đặc tính đa giác rơle P441, P442, P444 40 Hình 2.24 Đặc tính tổng trở rơle P443, P445 42 Hình 2.25 Đặc tính đa giác rơle EPAC3000 43 Hình 2.26 Đặc tính tổng trở rơle P437 44 Hình 2.27 Đặc tính đa giác rơle SEL321 46 Hình 2.28 Đặc tính đa giác rơle REL100 47 Hình 2.29 Đặc tính đa giác rơle REL511, REL521 48 Hình 3.1 Thành phần thứ tự thuận, nghịch, khơng máy phát 53 Hình 3.2 Thành phần thứ tự thuận, nghịch, không đường dây 54 Hình 3.3 Cấu hình MBA cuộn dây 57 Hình 3.4 Cấu hình MBA cuộn dây 59 Hình 3.5 Mơ cố 60 Hình 3.6 Mơ cố đường dây 61 Hình 3.7 Lựa chọn tham số đặc tính q dịng ASPEN 63 OneLiner Hình 3.8 Sơ đồ khối mơđun thể tham số rơle 64 Hình 3.9 Sơ đồ khối mơđun tính tốn mơ hoạt động rơle 65 Hình 3.10 Sơ đồ khối mơđun vẽ đường đặc tính rơle 66 Hình 3.11 Sơ đồ khối mơđun tính tốn thể vectơ tổng trở 67 ngắn mạch Hình 4.1 Sơ đồ kết dây 220kV khu vực Tràng Bạch-Hoành Bồ 71 -Quảng Ninh 72 Hình 4.2 Sơ đồ khối tính tốn mơ điện trở hồ quang 72 Hình 4.3 Quan hệ điện trở hồ quang theo vị trí cố dạng 76 cố Hình 4.4 Tổng trở rơle theo mạch vòng đo lường với cố pha-đất 78 ... 13 2.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc đo lường tổng trở cố bảo vệ khoảng cách như: sai số máy biến dòng, biến điện áp, điện trở độ... trình tính tốn Vì vậy, tác giả lựa chọn nghiên cứu đề tài ? ?Mô yếu tố ảnh hưởng đến phép đo tổng trở bảo vệ khoảng cách sử dụng phần mềm ASPEN OneLiner? ?? nhằm đánh giá làm việc rơle khoảng cách có... lệch bảo vệ khoảng cách - Một bảo vệ so lệch, bảo vệ khoảng cách bảo vệ q dịng có hướng Các phương thức từ thứ hai trở chủ yếu sử dụng bảo vệ cho đường dây 220kV, phương thức sử dụng - bảo vệ so