Nghiên cứu ứng dụng rơle bảo vệ kỹ thuật số hệ thống lưới điện của cảng hàng không nội bài luận văn thạc sỹ

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học Mỏ - Địa Chất ngun Anh dịng Nghiªn cứu ứng dụng rơle bảo vệ kỹ thuật số hệ thống lới điện cảng hàng không quốc tế nội Chuyên ngành: Mạng Hệ thống điện, Cung cấp điện Điện khí hóa Mà số: 2.03.01 Luận văn th¹c sÜ kü tht Ng−êi h−íng dÉn khoa häc PGS.TS Nguyễn Anh Nghĩa Hà Nội - 2006 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học Mỏ - Địa Chất ngun anh dịng Nghiªn cøu øng dơng rơle bảo vệ kỹ thuật số hệ thống lới điện cảng hàng không quốc tế nội Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hà Nội - 2006 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết tính toán luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khác Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2006 Tác giả luận văn Nguyễn Anh Dũng Mục lục Trang Trang phơ b×a Lêi cam ®oan Môc lôc Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, ®å thÞ Mở đầu Chơng - Giới thiệu khái quát chung tình hình cung cấp điện Sân bay Quốc tế Nội Bài 1.1 Quá trình xây dựng phát triển sân bay Quốc tế Nội Bài 1.1.1 Sơ lợc lịch sử sân bay Quốc tế Nội Bài 1.1.2 Bé m¸y tỉ chøc cđa Cụm cảng Hàng không miền Bắc 1.1.3 Chức năng, nhiệm vụ Trung tâm dịch vụ kỹ thuật Hàng không 1.1.4 Chức năng, nhiệm vụ Đội quản lý cung ứng điện 1.1.5 Hớng phát triển tơng lai sân bay Quốc tế Nội Bài 1.2 Khái quát hệ thống cung cấp điện sân bay Quốc tế Nội Bài 1.2.1 Mạng lới cấp điện sân bay Quốc tế Nội Bài 1.2.2 Các trạm biến áp sân bay Quèc tÕ Néi Bµi 1.2.3 Các trạm phân phối 1.2.4 C¸c m¸y biÕn ¸p 6/0,4 kV sân bay Quốc tế Nội Bài 1.2.5 Các thiết bị điện trạm sân bay Quốc tế Nội Bài 1.3 Đánh giá tình trạng sử dụng trang thiết bị điện sân bay Quốc tế Nội Bài 1.3.1 Công suất tiêu thụ trạm biến áp xác định theo phơng pháp biểu đồ phụ tải 1.3.2 Công suất trạm xác định theo công suất đặt hệ số yêu cầu 1.3.3 Đánh giá trạng hệ thống điện sân bay Quốc tế Nội Bài theo số tiêu kỹ thuật chÝnh 1.3.4 NhËn xÐt 3 3 4 7 11 14 16 17 17 22 24 27 Ch−¬ng - Giíi thiệu, phân loại đánh giá tổng quan loại rơle kỹ thuật số 2.1 Giíi thiƯu r¬le kü tht sè cđa h ng ABB -Thơy §iĨn 2.1.1 R¬le kü thuËt sè REG316*4 2.1.1.1 Đặc tính chung 2.1.1.2 Nguyªn lý 29 29 29 29 29 2.1.1.3 Các thông số kỹ thuật rơle REG316*4 2.1.1.4 Th«ng sè cài đặt chức bảo vệ rơle REG316*4 2.1.2 R¬le RIO580 cđa h ng ABB - Thơy §iĨn 2.1.2.1 Giíi thiƯu chung r¬le RIO580 2.1.2.2 Th«ng sè kü tht cđa RIO580 2.1.3 Các mođun đầu vào, 500***11 2.1.4 Các mođun đầu vào, bé 500RIO11 2.2 Giíi thiƯu r¬le kü tht sè cđa h ng SIEMENS - Đức 2.2.1 Rơle kü thuËt sè 7RW600 2.2.1.1 Ký hiÖu chung 2.2.1.2 Thiết bị phụ trợ kèm theo rơle 2.2.1.3 Các thông số kỹ thuËt 2.2.1.4 Các chức bảo vệ rơle 2.2.2 R¬le so lÖch kü thuËt sè 7UT51** 2.2.2.1 Ký hiÖu chung 2.2.2.2 Nguyên lý làm việc rơle 7UT51** 2.2.2.3 Các thông số kỹ thuật rơle 7UT51** 2.2.3 R¬le kü thuËt sè 7SJ62** 2.2.3.1 Giíi thiƯu chung 2.2.3.2 Nguyên lý làm việc khối 7SJ62** 2.2.3.3 Các chức bảo vệ cđa r¬le 7SJ62** 2.2.4 R¬le kü thuËt sè 7SJ64** 2.2.4.1 Giíi thiƯu chung 2.2.4.2 Các chức bảo vệ rơle 7SJ64** 2.2.4.3 Th«ng sè kü thuËt cđa r¬le 7SJ64** 2.3 Giíi thiƯu r¬le kü tht sè cđa h ng ORION – Italia 2.3.1 Giíi thiƯu chung vỊ r¬le SMPR-1 2.3.2 Các chức bảo vệ cña SMPR-1 2.3.3 Thông số kỹ thuật rơle SMPR-1 2.4 Giíi thiƯu r¬le kü tht sè cđa h ng Alstom - Ph¸p 2.4.1 Giíi thiƯu chung r¬le MICOM P122C 2.4.2 Ký hiÖu chung MICOM.P122C 2.4.3 Chức rơle MICOM P122C 2.4.4 Th«ng sè kü tht cđa MICOM P122C 2.5 Giíi thiƯu r¬le kü tht sè cđa h ng GE – Mü 2.5.1 Giíi thiƯu chung r¬le DLP3** 2.5.2 Chức rơle DLP3** 30 33 45 45 46 47 50 51 51 51 52 53 54 56 56 58 58 60 60 60 62 63 63 63 65 67 67 68 71 74 74 74 75 77 79 79 80 2.5.3 Th«ng sè kü thuËt cđa r¬le DLP3** 80 Chơng - Nghiên cứu ứng dụng rơle bảo vệ kỹ thuật số hệ thống điện cảng hàng không sân bay quốc tế Nội Bài 3.1 Các hình thức bảo vệ sử dụng 3.1.1 Trạm biến áp trung gian 22/6 kV Néi Bµi 3.1.1.1 Các sơ đồ mạch bảo vệ trạm 22/6kV Nội Bài 3.1.1.2 Các hình thức bảo vệ trạm 22/6kV Nội Bài 3.1.2 Trạm biến áp trung gian 22/0,4 kV ga T1 trạm 22/0,4 kV Hangar 3.1.3 Nhận xÐt 3.2 So sánh lựa chọn rơle bảo vệ kỹ thuật số trạm 22/6kV Nội Bài 3.2.1 Đánh giá rơle kỹ thuật số 3.2.2 Lùa chän r¬le kü thuËt sè 7UT612* 3.2.2.1 Các chức 3.2.2.2 Khả ứng dụng 3.2.2.3 Nguyªn lý làm việc rơle 7UT612* 3.2.2.4 Thông số kỹ thuật rơle 7UT612* 3.2.2.5 Chän r¬le hä 7UT612* 3.3 Tính toán chỉnh định 3.3.1 NhËp th«ng sè cho m¸y biÕn ¸p 3.3.2 Bảo vệ so lệch máy biÕn ¸p 3.3.3 Bảo vệ tải 3.3.4 B¶o vệ cực đại có trì thời gian 3.3.5 Khãa sãng hµi 82 82 82 82 83 85 86 86 86 90 90 91 92 93 94 95 95 96 98 98 99 Kết luận kiến nghị 100 Tµi liƯu tham kh¶o 101 Danh mục bảng Bảng 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 Tên bảng Thông số máy biến ¸p cđa c¸c tr¹m biÕn ¸p chÝnh C¸c m¸y biÕn áp 6/0,4kV sân bay Thông số máy cắt trạm Thông số biến dòng trạm Thông số biến điện áp trạm Công suất tiêu thụ điện trạm 22/6kV Nội Bài Công suất tiêu thụ điện trạm 22/0,4kV ga T1 Công suất tiêu thụ điện trạm 22/0,4kV Hangar Năng lợng tiêu thụ trung bình ngày năm gần Số liệu phụ tải ngày điển hình trạm 22/6 kV Nội Bài Số liệu phụ tải ngày điển hình trạm 22/0,4 kV Ga T1 Số liệu phụ tải ngày điển hình trạm 22/0,4kV Hangar Các thông số đặc trng biểu đồ phụ tải trạm sân bay Công suất tính toán trạm 22/6kV Nội Bài Công suất tính toán trạm 22/0,4kV ga T1 Công suất tính toán trạm 22/0,4kV Hangar Công suất tính toán trạm Đánh giá theo tiêu kỹ thuật trạm 22/6kV Nội Bài Đánh giá theo tiêu kỹ thuật trạm 22/0,4kV ga T1 Đánh giá theo tiêu kỹ thuật trạm 22/0,4kV Hangar Tổn thất điện lộ phụ tải trạm 22/6kV Nội Bài Tổn thất điện lộ phụ tải trạm 22/0,4kV ga T1 Tổn thất điện lộ phụ tải trạm 22/0,4kV Hangar Các giá trị đầu vào tơng tự rơle REG316*4 Số liệu tiếp điểm bên rơle REG316*4 Các cặp đầu vào số rơle REG316*4 Đèn LED rơle REG316*4 Số liệu truyền dẫn rơle REG316*4 Nguồn cấp cho rơle REG316*4 Các số liệu tổng quát rơle REG316*4 Thông số bảo vệ nhiệt REG316*4 Thông số bảo vệ dòng có thời gian xác định REG316*4 Thông số bảo vệ áp thiểu áp REG316*4 Thông số bảo vệ dòng có hớng REG316*4 Trang 14 16 16 16 17 17 18 18 19 20 21 22 23 23 24 24 25 25 25 26 27 27 30 30 31 31 32 32 33 33 34 34 35 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.30 2.31 2.32 2.33 2.34 2.35 2.36 2.37 2.38 2.39 2.40 2.41 2.42 2.43 2.44 2.45 2.46 2.47 Thông số bảo vệ so lệch máy phát REG316*4 Thông số bảo vệ so lệch máy biến áp REG316*4 Thông số bảo vệ dòng cắt nhanh REG316*4 Thông số bảo vệ dòng có khóa áp REG316*4 Thông số bảo vệ dòng có thời gian phụ thuộc REG316*4 Thông số bảo vệ dòng chạm đất có thời gian phụ thuộc REG 316*4 Thông số bảo vệ dòng cân pha REG316*4 Thông số bảo vệ áp REG316*4 Thông số bảo vệ khoảng cách REG316*4 Thông số bảo vệ chống kích từ REG316*4 Thông số bảo vệ tải stator REG316*4 Thông số bảo vệ chạm đất stator REG316*4 Thông số bảo vệ kích từ REG316*4 Thông số bảo vệ cân điện áp REG316*4 Thông số bảo vệ dao động tần số REG316*4 Thông số kỹ thuật chung RIO580 Khả chống ảnh hởng RIO580 Các thử nghiệm độ bền khí rơle RIO580 Khối mođun đầu vào/đầu 500RER11 Các mođun 500RER11 Mođun 500RBM11 Mođun đầu vào số 500BIM11 Môđun đầu số 500BOM11, 500BOM12 Thông số môđun đầu vào/đầu tơng tự 500AXM11 M môđun 500AXM11 Mo®un bé 500RIO11 Ngn cÊp mét chiỊu cho rơle 7RW600 Nguồn cấp xoay chiều cho rơle 7RW600 Thông số nguồn chiều 7UT51** Cài đặt thông số vào rơle 7SJ62** Thông số chung MICOM.P122C Thông số đầu vào/ra MICOM.P122C Thông số kỹ thuật rơle MICOM.P122C Thông số chung rơle DLP3** Thông số mạch điều khiển rơle DLP3** Thông số tiếp điểm rơle DLP3** 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 41 42 43 44 45 46 47 47 47 48 48 48 48 49 49 50 53 53 59 62 78 79 79 80 81 81 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Thống kê thông số bảo vệ trạm 22/6kV Nội Bài Các thiết bị tủ điều khiển trạm 22/6kV Nội Bài Điện áp nguồn chiều 7UT612 Điện áp nguồn xoay chiều 7UT612 Thông số cho máy biến áp Nhập thông số bảo vệ so lệch Cài đặt thông số bảo vệ tải Cài đặt thông số bảo vệ cực đại Nhập thông số khóa sóng hài 84 85 93 93 95 97 98 99 99 Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình Tên hình vẽ Trang 1.1 Mô hình tổ chức, quản lý cụm Cảng hàng không miền Bắc 1.2 Sơ đồ hệ thống trang thiết bị kỹ thuật sân bay Quốc tế Nội Bài 1.3 Sơ đồ mạng lới cung cấp điện từ trạm 110/22kV E1 Đông Anh tới sân bay Quốc tế Nội Bài 1.4 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm 22/6kV Nội Bài 1.5 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm 22/0,4 kV ga T1 10 1.6 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm 22/0,4 kV Hangar 10 1.7 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm phân phối SS2 11 1.8 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm phân phối SS4 11 1.9 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm phân phối SS5 12 1.10 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm phân phối SS6 12 1.11 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện trạm phân phối SS7 13 1.12 Sơ đồ mạng kV cấp điện cho sân bay Quốc tế Nội Bài 15 1.13 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình trạm 22/6 kV Nội Bài 19 1.14 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình trạm 22/0,4 kV ga T1 20 1.15 Biểu đồ phụ tải ngày điển hình trạm 22/0,4 kV Hangar 21 2.1 Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý khối rơle REG316*4 29 2.2 Đặc tính bảo vệ so lệch REG316*4 36 2.3 Đặc tính bảo vệ khoảng cách REG316*4 39 2.4 Đặc tính bảo vệ chống kích từ REG316*4 40 2.5 Đặc tính bảo vệ tải stator REG316*4 40 2.6 Sơ đồ bảo vệ 100% cuộn stator chống chạm đất có nối thêm điện trở mạch máy phát dùng rơle số REG 316*4 41 2.7 Sơ đồ bảo vệ 100% cuộn stator chống chạm đất có mắc thêm biến điện áp trung tính máy phát dùng rơle số REG 316*4 42 2.8 Sơ đồ bảo vệ 100% cuộn stator chống chạm đất có mắc thêm biến điện áp đầu cực máy phát mạch dùng rơle số REG 316*4 42 2.9 Sơ đồ bảo vệ cuộn rotor chống chạm đất có nối thêm điện trở mạch dùng rơle số REG 316*4 43 2.10 Đặc tính bảo vệ cân điện áp REG 316*4 44 2.11 Sơ đồ lôgíc bảo vệ thấp áp pha rơle 7RW600 55 87 Bảo vệ kích từ (24) Bảo vệ cân điện áp (60) Bảo vệ có dao động tần số df/dt (81) Thích hợp bảo vệ hệ thống máy phát, động trạm dự phòng công suất lớn Rơle 7RW600 Thích ứng dùng bảo vệ trạm nguồn với hệ thống máy phát, bảo vệ tần số, bảo vệ điện áp Phần mềm sử dụng tiếng Anh, Đức, tiện ích WINDOWS, gọn, dễ lắp đặt, thông dụng, rẻ Thờng dùng cho trạm công suất nhỏ có hệ thống máy phát dự phòng Chỉ có chức bảo vệ điện áp (27,59) tần số (81) Rơle 7UT51** Việc chỉnh định, cài đặt rơle đơn giản Có khả liên kết với khối điều khiển máy vi tính đợc trang bị phần mềm thích hợp Liên tục đo lờng, tính toán đại lợng vận hành, ghi lại, lu giữ số liệu cố hiển thị chúng hình Hệ thống xử lý 16 bit, trình từ đo lờng, xử lý số đến việc tạo tín hiệu đầu Có khả chống lại cố máy biến dòng trình độ, ổn định với ảnh hởng bên khác chủ yếu có hình thức bảo vệ Bảo vệ so lệch máy biến áp (87T) Bảo vệ so lệch máy phát (87G) Bảo vệ dòng điện (51) : Đặc tính thời gian độc lập Đặc tính thời gian phụ thuộc Bảo vệ chống chạm đất bên cuộn dây máy biến áp (64) Rơle 7SJ62** Có nhiều tiện ích để sử dụng bảo vệ hệ thống điện với độ tin cậy cao, bảo vệ chắn Bảo vệ lới có trung tính nối đất, lới cách ly trung tính nối đất 88 hệ thống có lắp mạch bù Rơle 7SJ622 đợc sử dụng thích hợp với mạng hình tia, nhng đợc dùng với mạng có mạch vòng nhiều nguồn cung cấp - Bảo vệ dòng, dòng chạm đất có thời gian (51; 51N) - Bảo vệ dòng, dòng chạm đất cắt nhanh(50; 50N) - Báo cố máy cắt 50 BF ( hay từ chối cắt ) - Bảo vệ chạm đất có trung tính nối đất không nối đất (cách ly với đất) (điện trở cao) - Bảo vệ dòng chạm đất có độ nhạy cao có hớng vô hớng (67,67N) - Bảo vệ dòng tứ tự nghịch (mất cân bằng, đảo pha ) (46) - Có chức tự đóng lặp lại (79) - Bảo vệ tải nhiệt (49) - Bảo vệ áp (59) thiểu áp (áp cực tiểu 27) - Bảo vệ tần thiểu tần 81 (O/U) - Bảo vệ môtơ trờng hợp khởi động lâu (48) - Chức đếm số lần khởi động khóa (66/68) - Bảo vệ công suất cực tiểu (37) Rơle 7SJ62 có nhiều chức bảo vệ xác định ghi lại lỗi Tuy nhiên chức bảo vệ so lệch máy biến áp Rơle 7SJ64** Rơle 7SJ64 thuộc họ rơle 7SJ6 nên có nét đặc trng chung linh hoạt, tập hợp đợc 20 chức bảo vệ rơle, dễ dàng sử dụng thuận tiện lắp đặt, tốc độ xử lý nhanh, có điều khiển chỗ từ xa Chơng trình Rơle cho phép ngời sử dụng thực chức bảo vệ tùy theo ý Rơle 7SJ64 có cấu hình lớn, thêm chức bảo vệ khả xử lý phép tính nhanh rơle 7SJ62/7SJ63 Đáp ứng tiêu chuẩn kü tht chung cđa thÕ giíi (IEC) R¬le SIPROTEC thích hợp dùng bảo vệ thiết bị cần độ xác cao Thuận tiện sử dụng làm bảo vệ cho hệ thống nguồn nguồn Số lợng đầu vào đầu dùng điều khiển từ 1ữ5 mạch cắt (thích hợp 89 trạm phân phối nhiều phụ tải) Có thể mở rộng nhng phải ghép thêm môđun đầu vào/ra Dùng bảo vệ cho lới điện truyền tải, bảo vệ động cơ, máy biến áp dùng để lắp bảo vệ dự phòng Chức kiểm tra đồng nhạy, giúp nâng cao tính ổn định hệ thống, tiện lợi cho ngời sử dụng việc điều khiển thiết bị hệ thống Dải thông số đo lờng rộng, giới hạn đo cận giá trị lớn, dế dàng lựa chọn thiết bị Giá thành tơng đối lớn, nên áp dụng trạm quy mô lớn, hệ thống phức tạp cần đòi hỏi nhiều chức bảo vệ Không có chức bảo vệ so lệch máy biến áp Rơle SMPR-1 Điều khiển từ xa thiết bị nh máy tính, PLC, modul thông qua cổng kết nối RS422 RS485 Có thể cài đặt điều chỉnh đặc tính bảo vệ khóa mở số chức bảo vệ rơle Lu giữ, ghi thống kê lại số liệu kiện bất thờng, lỗi, cố xảy hệ thống lới điện Phần mềm chơng trình dễ sử dụng Có khả điều khiển đóng, mở máy cắt, côngtắctơ từ xa Thờng dùng bảo vệ dòng, tải đờng dây, tuyến cáp, động máy phát, thích hợp sử dụng mạng hình tia, mạch vòng, lới có trung tính cách ly, nối đất có trở kháng tổng trở cao Không có bảo vệ so lệch máy biến áp Tiếp điểm rơle cấp trực tiếp tới điều khiển đóng mở máy cắt, phạm vi giới hạn an toàn cho phép Bảo vệ dòng pha dòng chạm đất có hớng (67/67N) Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) Bảo vệ dòng chạm đất cắt nhanh (50N/ 50G) Bảo vệ thấp tần số ( 81) Bảo vệ dòng với đặc tuyến phụ thuộc (51) Bảo vệ áp (59/59N) Bảo vệ thấp áp (27) 90 Không có chức bảo vệ so lệch máy biến áp Thờng dùng trạm phân phối quy mô vừa Rơle MICOM.P122C Về u điểm rơle: Công suất đóng, cắt tiếp điểm lớn, khoảng cách nối rơle xa, dài đến 1200m Rơle có u điểm kết nối điều khiển, giám sát từ xa Nối mạng cục rộng, số lợng lớn Tốc độ truyền chúng khoảng từ 300 Baud ÷ 38400 Baud/s Sai sè nhá, cã thĨ sư dơng kết nối cáp quang, chế tạo đặc chủng Thờng dùng bảo vệ dòng trạm phân phối công suất trung bình có phụ tải phân tán Có hình thức bảo vệ Bảo vệ cắt nhanh (50) Bảo vệ cân lới (46) Bảo vệ tải (49) Bảo vệ dòng tải thấp đột ngột (37) Bảo vệ áp cực tiểu (27) Khóa đóng liên động mạch logic, tính chọn lọc cao (86) Không có chức bảo vệ so lệch máy biến áp Rơle DLP3** Thích hợp với đờng dây truyền tải có khoảng cách dài, bảo vệ chắn, bảo vệ dự phòng vùng khoảng cách Xác định đợc phạm vi nơi xảy cố có tợng chập pha, đất, đứt đờng dây Không có chức bảo vệ so lệch máy biến áp Nhận xét Qua hình thức bảo vệ Cảng Hàng không Quốc tế Nội Bài khả đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhóm rơle rút trạm trung gian 22/6kV Nội Bài chọn rơle bảo vệ kỹ thuật số 7UT612 thích hợp 3.2.2 Lựa chọn rơle kỹ thuật số 7UT612* 3.2.2.1 Các chức Bảo vệ so lệch máy biến áp (87T) 91 L1 P1 P2 P2 P1 L2 L3 PhÝa thø cÊp S2 S1 S1 24 23 22 R1 R2 R3 R4 R5 R6 7UT612 I L1S I L2S I L 3S I L1S I L S1 I L 3S Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 S2 15 30 14 29 13 28 L1 L2 L3 Phía sơ cấp Hình 3.5 Sơ đồ đấu nối bảo vệ so lệch máy biến áp dùng rơle 7UT612 Bảo vệ so lệch máy phát động (87G,87M) Bảo vệ so lệch có nhiều lộ đấu (tối đa nhánh) (87B) Bảo vệ dòng pha, dòng thứ tự thời gian độc lập phụ thuộc Bảo vệ dòng chạm đất có thời gian (51N) Bảo vệ nhiệt (49) Bảo vệ chống chạm đất bên cuộn dây máy biến áp (bảo vệ so lệch dòng điên thứ tự không máy biến áp) (87N) Đo lờng dòng điện sơ cấp pha, đo dòng điện thứ tự không thông qua điểm trung tính máy biến áp nối đất Ghi lại 20 cố gần 3.2.2.2 Khả ứng dụng HƯ thèng xư lý 32 bit, xư lý tÝn hiƯu số tất trình từ đo lờng ®iỊu khiĨn, biÕn ®ỉi tÝn hiƯu t−¬ng tù sang sè đến việc phát tín hiệu đầu phát lệnh cho máy cắt Thích hợp với bảo vệ máy biến áp, động cơ, máy phát, phân nhánh Có khả chống lại cố máy biến dòng trình độ ổn định với ảnh hởng bên khác Liên tục đo lờng, tính toán đại lợng vận hành hiển thị chúng hình Việc chỉnh định, cài đặt cho rơle đơn giản Có khả liên kết với khối điều khiển máy vi tính đợc trang bị phần mềm thích hợp Liên tục tự kiểm soát phần cứng phần mềm rơle 92 Ghi lại, lu giữ số liệu cố hiển thị chúng hình Đối với chức bảo vệ so lệch chức bảo vệ chủ yếu rơle, có số đặc điểm sau: Có khả ổn định với dòng xung kích dựa vào thành phần sóng hài bậc cao Không phản ứng với tợng b o hoà máy biến dòng Có khả phối hợp đại lợng vectơ phía để so sánh trực tiếp mà không cần thực qua chuyển đổi trung gian 3.2.2.3 Nguyên lý làm việc rơle 7UT612* Khối MI thu nhận tín hiệu đo lờng, lọc, tạo ngỡng đồng thời đa tín hiệu tơng tự tới khối IA Khối IA làm nhiệm vụ: Lọc lấy mẫu, khuyếch đại lu giữ đại lợng chuyển sang khối AD Khối AD: Chuyển đổi tín hiệu tơng tự sang tín hiệu số đa tới khối xử lý àC Hình 3.6 Cấu trúc khối Rơle số 7UT612* Khối µC lµ khèi vi xư lý tiÕp tơc thùc hiƯn: - Lọc tín hiệu cần thiết xử lý tín hiệu số đầu vào, tính toán lấy mẫu, phân tích định lợng giá trị nh so lệch h m (với chức so lệch) 93 - Phân tích tần số dòng pha đại lợng h m, kiểm soát giá trị ngỡng thø tù thêi gian, tiÕp tơc xư lý theo c¸c hàm logic chuẩn, so sánh đánh giá kết phát lệnh cắt - Lu liệu thông tin cÇn thiÕt, cÊp tÝn hiƯu sang khèi OA (khèi OA khối khuếch đại tín hiệu đầu ra), tín hiệu cảnh báo đợc đa tới đèn thị (LED), hiển thị thông tin (DISPLAY) phía mặt trớc đa tới cấu chấp hành (rơle đầu ra) 3.2.2.4 Thông số kỹ thuật rơle 7UT612* Mạch đầu vào Tần số danh định 50Hz /60Hz Dòng danh định 1A 5A, 0,1A (có thể cho phép điều chỉnh) Dòng điện tải cho phép đầu vào I1 I7 Lâu dài 4.Iđm Dòng điện tải 10s: 30.Iđm Dòng điện tải 1s: 100.Iđm Dòng xung (nửa chu kỳ) : 1250A Công suất tiêu thụ: Víi I®m = 1A : 0,02 VA I®m = 5A : 0,2 VA Iđm = 0,1A : mVA Bảng 3.3 Điện áp nguồn chiều 7UT612 Điện áp định møc 24/ 48 VDC Ph¹m vi cho phÐp 19 - 58 VDC Điện áp định mức 110/125/220/250 VDC Phạm vi cho phép 88 300 VDC Độ dao động điện ¸p AC cho phÐp: ≤15% U®m 60/ 110/ 125 VDC 48 150 VDC Công suất tiêu thụ: Tĩnh 5W, động 7W Bảng 3.4 Điện áp nguồn xoay chiều 7UT612 Điện áp định mức AC Phạm vi cho phép 115/230 VAC 92 265 VAC Công suất tiêu thụ: Tĩnh 6,5 VA; động 8,5 VA 94 Đầu vào nhị phân đầu vào (có thể cho phép tùy chọn) Điện áp điều khiển: 24 - 250 VDC Với ngỡng ®iƯn ¸p: 24/48 VDC, 60/ 110/ 125 VDC ⇒ U tác động 19 VDC U sụt 14VDC; Với ngỡng điện áp 110/125/220/250 VDC Upickup 88 VDC U sụt áp 66VDC Đầu tiếp điểm NO (thờng mở) Khả đóng/ mở: 1000 W/VA; 30VA; Điện áp làm việc: 250 V Dòng điện cho phép: A Rơle cảnh báo : tiếp điểm NO, NC (thờng mở thờng đóng) Khả ®ãng/ më: A liªn tơc; víi 30 A 0,5giây Các kênh giao tiếp Giao tiếp đợc thực qua m¸y tÝnh PC cỉng RS 232, RS 485 , ®−êng c¸p quang víi hƯ thèng ®iỊu khiĨn tù ®éng lắp trạm (SCADA) 3.2.2.5 Chọn rơle họ 7UT612* Chän theo ký hiÖu: 7UT612X1-X2, X3, X4, X5, X6 –X7, X8, A X1 chọn số 5, I định mức tíi 5A X2 chän sè 5, nguån cÊp U=110/250 VDC; 115/230 VAC; X3 chọn chữ E, dạng khối, đầu nối có jắc cắm vít định vị X4 chọn chữ B, ngôn ngữ tiếng Anh dễ sử dụng phổ biến, tần số 50/60Hz, áp dụng theo tiêu chuẩn chung IEC/ANSI X5 chän sè 2, cæng kÕt nèi RS485 X6 chän sè 2, giao diƯn tiƯn Ých cã cỉng kết nối với thiết bị khác máy tính X7 chọn số 4, nhận giá trị đại lợng đo hệ thống với máy biến áp X8 chọn chữ A, có chức đáp ứng với yêu cầu bảo vệ sử dụng sân bay 95 Nh thiết bị chọn 7UT6125- 5EB22- 4AA0 3.3 Tính toán chỉnh định 3.3.1 Nhập thông số cho máy biến áp Vào thông số cho máy biến áp địa 1xx 2xx với số liệu sau: Điện áp định mức Uđm, tần số 50Hz Dòng điện sơ cấp máy biến dòng Is (A) Tổ nối dây máy biến áp Bảng 3.5 Thông số cho máy biến áp Địa Phần thông số nhập 103 105 106 270 112 271 240 242 243 245 202 203 207 208 Enabled 50Hz Enabled L1-L2-L3 22 kV Y (wye) 6,3kV D (delta) 200 A 5A 800A 5A Thông số mặc định xuÊt x−ëng Disabled 50Hz Enabled L1-L2-L3 110 kV Y(wye) 11kV Y(wye) 200A 1A 200A 1A Gi¶i thÝch lƯnh thùc hiƯn Chän nhãm Sè pha b¶o vƯ Sè phía bảo vệ Tần số công nghiệp Bật chức bảo vệ so lệch Thứ tự pha 1,2,3 điện áp phía sơ cấp Tổ nối dây phía sơ cấp điện ¸p phÝa thø cÊp Tỉ nèi d©y phÝa thø cÊp Dòng sơ cấp biến dòng phía cao áp Dòng thứ cấp biến dòng phía cao ap Dòng sơ cấp biến dòng phía hạ áp Dòng thứ cấp biến dòng phía hạ áp U k % U N2 = 6,448 Điện kháng máy biến áp: x k = 100 S Trong : Uk% điện áp ngắn mạch danh định máy biến áp UN điện ¸p phÝa cao ¸p UN =22 kV S = 5600 kVA công suất máy biến áp Dòng ngắn mạch lớn vị trí đặt bảo vệ ngắn mạch phía thứ cấp máy biÕn ¸p I N'' ( 3) = 2,167 kA 96 3.3.2 Bảo vệ so lệch máy biến áp Dòng điện phÝa 22 kV: I C = S 5600 = 3.U C = 146,9 A 3.22 Trong ®ã S = 5600 kVA công suất máy biến áp Điện áp phía cao áp UC = 22 kV Dòng nhị thứ nhánh cđa b¶o vƯ: IcR = IC ksd /nI = 6,35 A Tû sè biÕn dßng nI = 200/5 = 40; ksd = Dòng điện phía kV: I H = S 3.U H = 5600 3.6,3 = 513 A Tû sè biÕn dßng nII = 800/5 = 160; ksd = Dòng nhị thứ nhánh cđa b¶o vƯ: IHR = IH ksd /nII = 3,2 A vù ng tá cđ ộn g I sl / I N Ih / IN Hình 3.7 Đặc tính tác động bảo vệ so lệch Rơle 7UT612 Các thông số chỉnh định đặc tính tác động bảo vệ so lệch đợc cho ô địa từ 1201 1282 Giá trị ngỡng thấp bảo vệ so lệch (Isl >) đợc chỉnh định địa 1221 Phạm vi chỉnh định từ 0,05 2,00 Iđm với bớc chỉnh định 0,01 Giá trị khởi động ngỡng cao bảo vệ so lệch (Isl >>) đợc chỉnh định địa 1231 Ngỡng phải đặt cao ngỡng thứ Isl > Phạm vi chỉnh ®Þnh tõ 0,50 I®m – 35,00 I®m víi b−íc chØnh định 0,1 Độ dốc đoạn đặc tính b đợc chỉnh định theo địa 1241A Độ dốc 97 đợc chỉnh định theo tỷ lệ phần trăm dòng điện so lệch Isl dòng điện lấy mẫu: S1 = (Isl /Im) 100 Trong ®ã: S1 - ®é dốc đoạn đặc tính b; Isl dòng điện so lệch; Im dòng điện lấy mẫu Đoạn b đợc xác định đồ thị cách lấy điểm gốc toạ độ với độ dốc S1 so với trục hoành Nhà chế tạo cài đặt trớc giá trị S1 = 25% Đoạn c đờng đặc tính đợc xác định thông số, điểm gốc bắt đầu trục hoành chỉnh định địa 1244A độ dốc đờng đặc tính so với trục hoành S2 đợc chỉnh định địa 1243A Nhà chế tạo đ cài đặt trớc cho hai thông số điểm gốc bắt đầu trục hoành 2,5 Iđm khoảng chỉnh định từ 0,00 10,00 Iđm Độ dốc đờng đặc tính so với trục hoành S2 = 50%, khoảng chỉnh định từ 25 95% Thời gian tác động bảo vệ so lệch đặt theo địa : + Thời gian trễ lệnh cắt bảo vệ so lệch ngỡng thấp Isl > chỉnh định địa 1226A, dải điều chỉnh 0,00 60,00 giây; + Thời gian trễ lệnh cắt bảo vệ so lệch ngỡng cao Isl >> chỉnh định địa 1236A, dải điều chỉnh 0,00 60,00 giây; Bảng 3.6 Nhập thông số bảo vệ so lệch Địa HiĨn thÞ 1201 DIFF.PROT 1208 I-DIFF>MON 1221 I-DIFF> 1226A T I-DIFF> 1231 I-DIFF>> 1236A T I-DIFF>> 1241A Slope 1242A BASE POINT 1243A Slope 1244A BASE POINT 1252A START.FACTOR 1256A ON STAB Phần thông số nhập ON ON 0.49 0.02 7.50 0.00 0.20 0.00 0.50 2.50 1.00 4.00 Thực Bật chức Bật giám sát dòng so lệch Giá trị tác động so lệch ngỡng Thời gian tác động Giá trị tác động so lệch ngỡng Thời gian tác động Đặc tính bảo vệ vùng1 Điểm đầu đặc tính Đặc tính bảo vệ vùng2 Điểm đầu đặc tính Hệ số đặc tính Giới hạn vùng ổn định 98 3.3.3 Bảo vệ tải Dòng khởi động rơle đợc tính theo công thức: I kd = đó: k at k sd I d b k tv k I (3.1) Iđ.b dòng định mức máy biến áp kat = 1,05 hệ số an toàn ksđ = hệ số sơ đồ Hệ số trở về: ktv = 0,98 Tû sè biÕn dßng kI = 200/5 = 40 Dòng khởi động rơle Ikđ = 1,05.1 146,9 = 3,93 A 0,98.40 Thời gian chỉnh định cho bảo vệ là: t = 7ữ9 s chọn s Bảng 3.7 Cài đặt thông số bảo vệ quâ tải Địa 2013 2014 Hiển thị Phần thông số nhập Thùc hiƯn lƯnh I> TI> 3.93 A 7.00 sec T¸c động Thời gian trễ 3.3.4 Bảo vệ cực đại có trì thời gian Dòng tác động rơle: Ikđ = k at k tk k sd I t max k tv k I (3.2) ®ã: HƯ sè an toàn kat = 1,1 Hệ số sơ đồ ksđ = HƯ sè khëi ®éng ktk = 1,5 ®èi với phụ tải hỗn hợp Hệ số trở về: ktv = 0,98 It.max = 365 A Tû sè biÕn dßng kI = 800/5 = 160 Ikd = 1,1.1,5.1.356 = 3,74 A 0,98.160 Thời gian chỉnh định cho bảo vệ là: tcS 0,15s 99 Bảng 3.8 Cài đặt thông số bảo vệ cực đại Địa 2011 2012 Hiển thị I>> TI >> Phần thông số nhập 3.74 0.15 Thực lệnh Tác động Thời gian 3.3.5 Khóa sóng hài Chức ổn định rơle chống lại dòng xung kích từ hoá phản ứng theo độ lớn sóng hài bậc đợc chỉnh định theo địa 1261 Giá trị ngỡng tác động theo độ lớn thành phần sóng hài bậc đợc chỉnh định với khoảng chỉnh định từ 10 80% Bảo vệ bị khoá thành phần sóng hài bậc vợt qua ngỡng chỉnh định Khoảng thời gian trì khoá bảo vệ từ 1000 chu kỳ dòng điện xoay chiều với tần số công nghiệp đợc chỉnh định địa 1262A Mặc định nhà sản xuất chu kỳ Chức ổn định phản ứng theo thành phần sóng hài bậc cao: bậc 3, bậc 5, đợc chỉnh định theo địa 1271 Ngỡng tác động chức đợc chỉnh định từ 10 80% Mặc định nhà sản xuất 30% Thời gian trì tác động khoá chỉnh định địa 1272A Bảng 3.9 Nhập thông số khóa sóng hài Địa 1206 1261 2041 Hiển thị INRUSH.2HARM 2HARMONIC 2.HARM-pha Phần thông số nhập ON 15% 15% Giá trị, thực Bật chức Giá trị dòng Isl Giá trị dòng 100 Kết luận kiến nghị Kết luận Với nội dung đề tài đợc giao: Nghiên cứu ứng dụng Rơle bảo vệ kỹ thuật số cho hệ thống lới điện Cảng hàng không quốc tế Nội Bài Trong luận văn đ giải đợc vấn đề sau: Đánh giá tổng quan trạng hệ thống cung cấp điện sân bay Quốc tế Nội Bài Tổng kết, đánh giá phân loại rơle kỹ thuật sè hiƯn ®ang sư dơng ë ViƯt Nam nh− h ng GE cđa Mü, GEC alstom cđa Ph¸p, ABB cđa Thụy Điển, SIEMENS Đức, ORION Italia làm tài liệu tham khảo cho cán kỹ thuật viên công tác ngành điện Nghiên cứu lựa chọn rơle b¶o vƯ kü tht sè øng dơng hƯ thèng lới điện sân bay Quốc tế Nội Bài Kiến nghị Việc sử dụng rơle kỹ thuật số bảo vệ hệ thống điện có phụ tải u tiên loại cần thiết, rơle kỹ thuật số đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật, tốc độ xử lý nhanh, độ tin cậy an toàn cao, mang lại hiệu kinh tế công tác vận hành quản lý điện Các rơle số sản xuất ngày u việt rơle hệ trớc, thêm nhiều tính kỹ thuật, nhóm rơle nh RIO580, 500RIO11, 500RER11 có đờng truyền cáp quang dài tới 2000m, tạo kết nối trạm xa thuận tiện, tín hiệu truyền trung tâm trạm lẻ không bị suy giảm, tốc độ truyền tín hiệu cao 150Mb/s, áp dụng đợc lới điện quản lý có trạm lẻ phân tán Các nấc chỉnh định cài đặt rơle kü tht sè nhá, viƯc lùa chän th«ng sè kü thuật đợc tùy ý theo yêu cầu ngời sử dụng Đa số rơle số thiết kế theo tiêu chuẩn IEC , ANSI, IAC kết nối với máy tính, cần có phần mềm sử dơng chung R¬le kü tht sè REG316*4, REL316*4, REC316*4 có dung lợng nhớ lớn, ghi lại nhiều thông số, lu đợc 256 kiện lỗi cố hệ thống điện, tiện lợi công tác thống kê giám sát lới điện 101 Tài liệu tham khảo Nguyễn Anh Nghĩa, Trần Bá Đề (1997), Giáo trình điện khí hóa mỏ, Nxb giao thông vận tải, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa (1994), Bảo vệ trạm đất pha bảo vệ pha sơ đồ lô gíc, Tạp chí lợng, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa (1992), Nghiên hệ thống bảo vệ chạm đất pha mạng 6KV mỏ, Tạp chí lợng, Hà Nội Nguyễn Anh Nghĩa (2006), Rơle bảo vệ hệ thống điện mỏ, Nxb Giao thông vận tải, Hà Nội Trần Bá Đề (1997), Bảo vệ rơle hệ thống điện mỏ, Đại học Mỏ địa chất, Hà Nội Đào Kim Hoa, Phạm Văn Hòa, Nguyễn Hữu Khải, Trịnh Hùng Thám, Đào Quang Trạch, L Văn Ut (1991), Nhà máy điện trạm biến áp, Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch (2001), Hệ thống cung cấp điện, Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch (2001), Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp đô thị nhà cao tầng, Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Đình Long (2000), Bảo vệ hệ thống điện, Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Trần Đình Long (1990), Bảo vệ rơle hệ thống điện, Đại học bách khoa Hà Nội, Hà Nội 11 Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê (2003), Cung cấp điện, Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội 12 Đinh Văn Thắng, Kim Ngọc Linh (1996), Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật số bảo vệ trạm đất pha lới 6-10KV, Hội nghị khoa học lần thứ 12, Báo cáo khoa học, Hà Nội 13 Nguyễn Hồng Thái (2000), Phần tử tự động hệ thống điện, Nxb khoa học kỹ thuật, Hà Nội 14 Nguyễn Hồng Thái, Vũ Văn Tẩm (2001), Rơle số lý thuyết ứng dụng, Nxb giáo dục, Hà Nội 15 L Văn Ut (2001), Phân tích điều khiển ổn định hệ thống ®iƯn, Nxb khoa häc vµ kü tht, Hµ Néi 16 Baden (2002), Numerical generator protection REG316*4 V6.3, ABB Switzerland Ltd 17 Malvern (2003), Digital transmission line relaying system with three phase tripping, Anderson Avenue, USA 18 Khalid Alem (2002), Time overcurrent protection device, Marseille, France ... Nghiªn cứu ứng dụng rơle bảo vệ kỹ thuật số hệ thống lới điện cảng hàng không quốc tế nội Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hà Nội - 2006 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số. .. hành hệ thống lới điện sân bay Mục đích nghiên cứu Đề tài nghiên cứu, lựa chọn rơle kỹ thuật số ứng dụng bảo vệ hệ thống điện Cảng hàng không sân bay Quốc tế Nội Bài, nâng cao độ tin cậy, đáp ứng. .. nâng cấp quy hoạch hệ thống điện thỏa m n yêu cầu kỹ thuật, tin cậy an toàn Vì việc nghiên cứu ứng dụng Rơle bảo vệ kỹ thuật số hệ thống lới điện Cảng hàng không Quốc tế Nội Bài thiết thực, nhằm