PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG RƠLE HỌ REX670 BẢO VỆ CHO TRẠM 220 KV ĐỒNG NAI 4

1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -* * LÊ XUÂN TẤN PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG RƠLE HỌ REX670 BẢO VỆ CHO TRẠM 220 KV ĐỒNG NAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -* * LÊ XUÂN TẤN PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG RƠLE HỌ REX670 BẢO VỆ CHO TRẠM 220KV ĐỒNG NAI Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số : 60 52 02 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Ngƣờı hƣớng dẫn khoa học: GSTS LÊ KIM HÙNG Đà Nẵng – Năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Tồn nội dung luận văn tơi tính tính tốn, phân tích Các số liệu, kết luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Nếu sai với lời cam đoan trên, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Tác giả luận văn Lê Xuân Tấn ii TÓM TẮT LUẬN VĂN PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG RƠLE HỌ REX670 BẢO VỆ CHO TRẠM 220KV ĐỒNG NAI Học viên : Lê Xuân Tấn Chuyên ngành : Kỹ thuật điện Mã số: 60520202 Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN Khóa: K33 Tóm tắt – Trạm phân phối điện 220kV Đồng Nai trạm phân phối nối Nhà máy Thủy điện Đồng Nai có cơng suất 340MW vào lƣới điện Quốc Gia thông qua 02 đƣờng dây truyền tải 220kV tới trạm 500kV Đắk Nông Đây trạm phân phối có vị trí quan trọng việc cấp điện cho lƣới điện Miền Nam nhƣ cho khu vực Miền Trung, Tây Nguyên, đặc biệt tháng cao điểm mùa khô Tác giả chọn đề tài luận văn “Phân tích đánh giá chức rơle họ REX670 bảo vệ cho trạm 220kV Đồng Nai 4” luận văn giới thiệu tổng quan Công ty Thủy điện Đồng Nai, giới thiệu trạm 220kV Đồng Nai nhƣ sơ đồ hệ thống bảo vệ trạm đồng thời giới thiệu rơ le REX670 phân tích chức bảo vệ rơ le REC670, RED670, REL670 Tiếp theo luận văn vào việc thí nghiệm, mơ chức bảo vệ, kiểm tra làm việc xác, tin cậy rơ le REC670, RED670, REL670 sử dụng bảo vệ cho trạm 220kV Đồng Nai Phần cuối luận văn tiến hành mô số chức bảo vệ rơ le RED 670 để kiểm tra làm việc rơ le bảo vệ cố phần mềm Simulink Từ khóa: Bảo vệ so lệch, Đƣờng dây 220kV, Máy cắt, Hệ thống bảo vệ, Trạm phân phối 220kV; ANALYSIS AND EVALUATION RELAY FUNCTIONS OF FAMILY REX670 PROTECTION FOR DONG NAI 220KV SWITCHYARD Abstract – Dong Nai 220kV Switchyard connect the Dong Nai Hydropower (Rate Power 340MW) to the Power System of Viet Nam by two transmission line to Dak Nong 500kV Distribution Station This distribution station is very important in supplying electricity to the Southern grid as well as to the Central and Highland areas, especially in the dry months The author selects the thesis topic "Analysis And Evaluation relay functions of family REX670 Protection for Dong Nai 220kV Distribution Station" which first introduces the overview of Dong Nai Hydropower Company, introduction of 220kV Dong Nai as well as the protection system diagram of the station and introduction of REX670 relays and analysis of the protection functions of the REC670, RED670, REL670 relays Following the thesis, the simulated protection functions of the REC670, RED670 and REL670 relays are used to protect the 220kV Dong Nai Distribution Station The last part of the thesis simulates some of the protection functions of the RED 670 to check the working of the fault relays by Simulink software Keywords: Differential protection, 220kV transmission line, Circuit breaker, System protection, 220kV distribution station; iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i TÓM TẮT LUẬN VĂN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC HÌNH .vi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn .2 Dự kiến kết đạt đƣợc Bố cục CHƢƠNG HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM PHÂN PHỐI 220kV ĐỒNG NAI VÀ PHÂN TÍCH CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ CHO TRẠM .4 1.1 Giới thiệu Công Ty Thủy Điện Đồng Nai 1.2 Hệ thống bảo vệ trạm phân phối 220kV Đồng Nai .4 1.2.1 Sơ đồ nối điện NMTĐ Đồng Nai .4 1.2.2 Hệ thống bảo vệ trạm phân phối 220kV Đồng Nai .4 1.3 Tìm hiểu rơ le số họ REX670 1.3.1 Giới thiệu chung 1.3.2 Cấu tạo chung REX670 1.3.3 Một số Module relay REX670 .7 1.4 Rơ le REL670 1.4.1 Chức bảo vệ khoảng cách 21/21N .10 1.4.2 Chức bảo vệ q dịng có hƣớng 67/6N .13 1.4.3 Chức bảo vệ điện áp 59 15 1.5 Rơ le RED670 15 1.5.1 Chức bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 87L .15 1.5.2 Chức bảo vệ q dịng có hƣớng 67/6N .20 1.6 Rơ le REC670 20 1.6.1 Chức bảo vệ lỗi máy cắt 50BF 20 1.6.2 Tự động đóng lặp lại có kiểm tra đồng (25/79) .22 1.7 Kết luận Chƣơng 24 iv CHƢƠNG THỬ NGHIỆM KIỂM TRA LÀM VIỆC CỦA CÁC CHỨC NĂNG VỚI PHẦN MỀM THỬ NGHIỆM RƠ LE PCM 600 .25 2.1 Chức bảo vệ khoảng cách 21 25 2.1.1 Thông số mạch bảo vệ khoảng cách 21 25 2.1.2 Thử nghiệm chức năng: 25 2.2 Chức bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 87L .34 2.2.1 Thông số mạch bảo vệ so lệch 87L 34 2.2.2 Thử nghiệm chức năng: 34 2.3 Thử nghiệm chức bảo vệ điện áp đƣờng dây 59 .36 2.3.1 Thử nghiệm chức 36 2.3.2 Thơng số thí nghiệm .36 2.4 Thử nghiệm chức bảo vệ q dịng có hƣớng 67/67N 38 2.4.1 Thử nghiệm chức năng: 38 2.4.2 Thơng số thí nghiệm: 39 2.5 Kết luận chƣơng 41 CHƢƠNG ĐÁNH GIÁ SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG RƠ LE KHI SỰ CỐ ĐƢỜNG DÂY 220kV ĐỒNG NAI – ĐẮK NÔNG 42 3.1 Mô số chức bảo vệ RED670 cố phần mềm Simulink .42 3.1.1 Tổng quan Matlab Simulink 42 3.1.2 Mô chức bảo vệ 87L cho đƣờng dây 220kV Đồng Nai – Đắk Nông 43 3.1.3 Mô chức bảo vệ 67 rơ le RED670 55 3.2 Đánh giá làm việc hệ thống rơ le bảo vệ trạm cố đƣờng dây 274 Đồng Nai – Đắk Nông 58 3.2 Kết luận Chƣơng 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .60 TẢI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Bảng 1.1: Tên bảng Giá trị cài dặt chức 21 [3] Trang 13 vi DANH MỤC HÌNH Số hiệu Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 1.16 Hình 1.17 Hình 1.18 Hình 1.19 Hình 1.20 Hình 1.21 Hình 1.22 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Tên hình Giao diện điều khiển rơle REX670 Bàn phím điều khiển rơ le REX670 Module xử lý số NUM Sơ đồ khối đầu vào BIM Sơ đồ khối đầu BOM Chi tiết đấu nối tín hiệu dịng, áp rơ le REL670 Đặc tuyến làm việc ngắn mạch pha – đất Đặc tuyến làm việc ngắn mạch pha – pha Sơ đồ đấu nối tín hiệu rơ le REL 670 Đặc tuyến làm việc chức 67 Đặc tuyến làm việc chức 67N Sơ đồ nguyên lý đấu nối rơ le bảo vệ RED670 – trạm 220kV Đồng Nai Sơ đồ kết nối rơ le bảo vệ đƣờng dây Nguyên lý bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây Dòng so lệch dòng hãm ngắn mạch ngồi Dịng so lệch dịng hãm ngắn mạch Đặc tính bảo vệ 87L rơ le RED 670 Đặc tuyến bảo vệ 87L đoạn có độ dốc m1 Đặc tuyến bảo vệ 87L đoạn có độ dốc m2 Sơ đồ tủ bảo RG1, RG2 Logic khởi động chức 79 Giản đồ thời gian cho đóng lặp lại pha Sơ đồ kết nối thử nghiệm bảo vệ khoảng cách 21 Đặc tính bảo vệ khoảng cách ngắn mạch pha – đất vùng Đặc tính bảo vệ pha – pha bảo vệ khoảng cách 21 vùng Điểm thử nghiệm pha – đất vùng Điểm thử nghiệm pha – pha vùng Điểm thử nghiệm pha – đất vùng Điểm thử nghiệm pha – pha vùng Sơ đồ kết nối thử nghiệm chức 87L Đặc tính bảo vệ so lệch đƣờng dây 87L Sơ đồ nguyên lý bảo vệ điện áp 59 Đặc tính chức bảo vệ 67 Đặc tính chức bảo vệ 67N Trang 6 8 10 11 11 12 14 14 16 17 17 18 18 18 19 19 21 23 24 26 26 28 29 31 32 33 35 35 37 39 39 vii Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 3.24 Hình 3.25 Hình 3.26 Hình 3.27 Hình 3.28 Hình 3.29 Hình 3.30 Hình 3.31 Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 220kV Đồng Nai – Đắk Nông Khối máy phát điện khai báo thông số máy phát Khối máy cắt pha khai báo thông số máy cắt Khối đo lƣờng V-I khai báo thơng số Khối cộng dịng Khối đƣờng dây thông số khối đƣờng dây Khối phụ tải 220kV khai báo thông số khối phụ tải Khối cố khai báo thông số khối cố Sơ đồ khối bảo vệ 87L Mơ hình hóa khối đo lƣờng Khai báo tỉ số biến TI Khối tính tốn dịng so lệch, dịng hãm Các khối tính tốn khối Idiff, Ibias Mơ hình tính tốn dịng so lệch dịng hãm pha A Mơ hình khối xử lý Logic chức 87L Mơ hình khối xử lý logic Mơ hình đặc tuyến làm việc chức 87L (pha A) Mơ hình bảo vệ 87L đƣờng dây 274 Đồng Nai Dòng so lệch dòng hãm trƣờng hợp cố ngồi Kết mơ cố vùng bảo vệ Điểm làm việc ngắn mạch ngồi Dịng so lệch dịng hãm trƣờng hợp cố Kết mô cố vùng bảo vệ Điểm làm việc chức 87L ngắn mạch vùng bảo vệ Mơ hình bảo vệ 67 đƣờng dây Đồng Nai – Đắk Nông Logic khối định hƣớng công suất Sơ đồ logic khối so sánh dòng điện Khối TRIP Giản đồ dịng điện tín hiệu Trip ngắn mạch ngƣợc hƣớng 67 Tín hiệu bảo vệ 67 đƣờng dây 274 Tín hiệu bảo vệ 67 đƣờng dây 273 43 44 44 45 45 45 46 46 47 47 48 48 48 49 49 50 50 51 51 52 52 53 54 54 55 55 56 56 57 58 58 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày với phát triển khoa học công nghệ, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào ngành điện ngày trở nên hữu ích hơn, thiết thực hơn, mang lại hiệu ngày lớn sản xuất phân phối điện Hệ thống bảo vệ Rơ le có vai trị vơ quan trọng lĩnh vực sản xuất phân phối điện năng, cơng nghệ thay đổi hồn toàn hệ thống bảo vệ rơ le, hệ thống rơ le cũ đƣợc thay rơ le kỹ thuật số, hoạt động xác hơn, tin cậy hơn, bền bỉ đáp ứng yêu cầu ngày cao bảo vệ thiết bị Các hãng sản xuất lớn nhƣ Nari, Siemens, ABB, Omron, … đƣa cải tiến cho dòng rơ le để cải thiện làm việc tin cậy, xác cho rơ le bảo vệ Do mức độ công nghệ ngày phát triển Hiện trạm 220kV Đồng Nai sử dụng rơ le kỹ thuật số họ REX670 hãng ABB sản xuất, qua vận hành cho thấy hệ thống làm việc ổn định, tin cậy, nhiên xảy số trƣờng hợp cố tác động từ lƣới gây cắt máy cắt trạm 220kV Đồng Nai 4, sa thải tồn cơng suất trạm NMTĐ Đồng Nai phát lên lƣới Vì lý em lựa chọn đề tài để nghiên cứu đánh giá mức độ an toàn tin cậy hệ thống bảo vệ, đánh giá làm việc hệ thống rơ le cố đƣờng dây 220kv Đồng Nai – Đắk Nơng Từ việc phân tích, đánh giá đƣa đề xuất chƣa hợp lý Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu kiểm tra khả đáp ứng rơ le bảo vệ sử dụng trạm 220kV Đồng Nai 4; Nghiên cứu kiểm tra giá trị seting đáp ứng yêu cầu bảo vệ trạm biến áp đƣờng dây; Đánh giá làm việc hệ thống rơ le cố đƣờng dây 220kv Đồng Nai – Đắk Nông Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu cấu trúc phần cứng phần mềm rơ le kỹ thuật số sử dụng: REC670, REL670, RED670 hãng ABB Nghiên cứu, kiểm tra giá trị cài đặt hệ thống bảo vệ cài đặt; Thiết bị đóng cắt, bảo vệ trạm 220kV Đồng Nai 4; Khả mang tải đƣờng dây 220kV Đồng Nai – Đắk Nông; 3.2 Phạm vi nghiên cứu Hệ thống rơ le bảo vệ trạm 220kV Đồng Nai bao gồm rơ le kỹ thuật số: 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn “Phân tích đánh giá chức rơ le họ REX670 bảo vệ cho trạm 220kV Đồng Nai 4” tác giả nghiên cứu dựa vào tài liệu nhà sản xuất thông số thực tế trạm đƣờng dây giáo trình rơ le thầy giáo giảng dạy trƣờng kỹ thuật, qua nội dung nghiên cứu đề tài hệ thống bảo vệ trạm 220kV Đồng Nai 4, tác giả tìm hiểu hệ thống bảo vệ, nghiên cứu rơ le REX670 hãng ABB sử dụng bảo vệ cho trạm Đồng Nai 4, nghiên cứu giá trị cài đặt cho rơ le thông số thiết bị trạm, tiến hành mơ trƣờng hợp cố điển hình nguy hiểm cho làm việc trạm cố cắt ngắn mạch dƣờng dây phần mềm Simulink Qua trình thực đề tài, nghiên cứu đánh giá hệ thống, tác giả dƣa kết luận kiến nghị nhƣ sau: - Kết nghiên cứu, thử nghiệm rơ le REC670, RED670, REL670 cho thấy rơ le làm việc hoàn toàn với lý thuyết chức bảo vệ, kết thử nghiệm làm việc rơ le cho thấy hệ thống làm việc đáng tin cậy so với yêu cầu - Mô chức bảo vệ rơ le RED670 cho thấy kết mô so sánh với Logic làm việc thực tế rơ le RED670 hồn tồn xác, rơ le làm việc tin cậy, giá trị cài đặt phù hợp với thực tế vận hành - Tuy nhiên luận văn hạn chế chỗ chƣa xét đến số yếu tố thực tế làm ảnh hƣởng đến sai số bảo vệ so lệch MBA nhƣ sai số máy biến dòng, thay đổi nấc phân áp MBA, ảnh hƣởng dịng thứ tự khơng,… - Qua q trình nghiên cứu, tác giả nhận thấy vấn đề cần giải có kiến nghị sau:  Tại NMTĐ Đồng Nai nhiều rơ le khác hãng khác, nghiên cứu tài liệu thực mơ để có tài liệu thực hành cho CBCNV Công ty Thủy điện Đồng Nai sử dụng  Các tài liệu nghiên cứu sở làm tài liệu phục vụ cho việc đào tạo nâng bậc cho CN làm việc NMTĐ Đồng Nai 61 TẢI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình bảo vệ rơle tự động hóa HTĐ, Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP.HCM [2] Lê Kim Hùng, Đoàn Ngọc Minh Tú (1998) Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện NXB Giáo Dục [3] Lê Kim Hùng, Bài giảng bảo vệ hệ thống điện phức tạp, Đại học Bách khoa Đà Nẵng [4] Phiếu chỉnh định rơle NMTĐ Đồng Nai để đóng điện vận hành, Trung tâm điều độ HTĐ Miền Trung (A3) (2012) [5] Quy phạm trang bị điện – ban hành theo định số 19/2006/QĐ-BCN công nghiệp [6] Tài liệu hƣớng dẫn vận hành bảo dƣỡng rơ le REX670 hãng ABB; PHỤ LỤC Phụ lục 1: thông số NMTĐ Đồng Nai 3, Đồng Nai a Hồ chứa: Thông số kỹ thuật Diện tích lƣu vực Đơn vị Đồng Nai Đồng Nai Km 2441 2590 Lƣu lƣợng trung bình nhiều năm m /s 78,1 83,3 Mực nƣớc dâng bình thƣờng m 590 476 Mực nƣớc chết m 570 474 Mực nƣớc gia cƣờng m Dung tích tồn Dung tích hữu ích Diện tích mặt hồ MNDBT 593,24 479,24 1690,1 332,1 891,5 16,4 55,181 8,32 Tr m Tr m Km b Tua Bin Thông số kỹ thuật Đơn vị Đồng Nai Đồng Nai Hãng sản xuất DFEM DFEM Loại tua bin Francis Francis Kiểu HLD294A-LJ340 HLD416A-LJ355 Số lƣợng tua bin 2 91,86 173,12 Công suất định mức MW Cột nƣớc m 95 176 + Hmax m 113,3 187,8 + Htt m 95 176 + Hmin m 89 174 Tốc độ định mức v/ph 214,3 250 Tốc đô lồng tốc v/ph 420 475 % 94,7 96,16 Hiệu suất trung bình tuabin c Máy phát: Thông số kỹ thuật Đơn vị Hãng chế tạo Kiểu Đồng Nai Đồng Nai DFEM DFEM SF90-28/7600 SF170-24/7250 Công suất định mức MW 90 170 Điện áp phát định mức KV 15,75 15,75 A 3881 7331 v/ph 214,3 250 Dòng điện định mức Tốc độ định mức Tốc độ lồng tốc v/ph 420 475 Hiệu suất % 98,12 98,54 Tần số phát Hz 50 50 Momen quán tính Tm2 6300 8000 Kích từ tĩnh Kích từ tĩnh Kiểu kích từ d Máy biến chính: Thơng số kỹ thuật Đơn vị Nhà chế tạo Kiểu Công suất MVA Đồng Nai Đồng Nai XIAN XD XIAN XD TRANSFORMER TRANSFORMER CO LTD CO LTD SF9-106000/220 SF9-200000/220 106 200 Điện áp định mức kV (230±2x2,5%)/15,75 (230±2x2,5%)/15,75 Dòng điện định mức A 266,1/3885,7 A 502,0/7331,4 A 5 Yn/D-11 Yn/D-11 Nấc điều áp Tổ đấu dây Nấc Phụ lục 2: Sơ đồ điện Nhà máy Thủy điện Đồng Nai