3.1.2. Tính toán phân bố công suất
Dựa trên các thông số tính toán được cho từng phần tử và cài đặt chúng vào trong ETAP ta xây dựng được sơ đồ mô phỏng lưới điện như hình 3.6 (một phần).
Với mục đích tính dòng điện làm việc lớn nhất qua các recloser đặt trên đường trục chính lộ 371 và đầu các đoạn nhánh rẽ.
Bảng 3.3.Dòng điện làm việc lớn nhất qua các recloser đặt trên đường trục chính lộ 371 và đầu nhánh rẽ STT Vị trí recloser Dòng điện làm việc lớn nhất (A) Ghi chú 1 MC 371 223 Trục chính 2 MC371/1A (NGUYÊN PHÚC) 17,1 Nhánh rẽ 3 MC371/35A 110,5 Trục chính 4 MC371/1A (HÀ VỊ) 15,7 Nhánh rẽ 5 MC 371/5A (SỸ BÌNH) 15,9 Nhánh rẽ 6 MC 371/91B 81,1 Trục chính 7 MC 371/91 11,8 Nhánh rẽ 8 MC371/02 24 Nhánh rẽ 9 MC 371/1A 96,6 Trục chính
10 MC371/1A (TRUNG HÒA) 97,4 Nhánh rẽ
Chi tiết phần tính toán phân bố công suất xem phần phụ lục 3
3.1.3. Tính toán ngắn mạch theo IEC60909
Tính toán ngắn mạch trong 2 chế độ max và min Chi tiết chế độ max min trình bày trong phụ lục 4
Bảng 3.4. Kết quả tính toán ngắn mạch chế độ max
STT Vị trí recloser
Dòng điện chạy qua CB/Recloser khi NM 3 pha theo
hướng thuận (kA)
Dòng điện chạy qua CB/Recloser khi NM 3 pha theo hướng ngược (kA)
Dòng điện chạy qua CB/Recloser khi NM 2 pha theo hướng thuận
(kA)
Dòng điện chạy qua CB/Recloser khi NM 2 pha theo hướng ngược
(kA) A B C A B C 1 MC 371 1,760 0,127 0,003 1,530 1,520 0,003 0,110 0,112 2 MC371/1A (NGUYÊN PHÚC) 1,630 0,000 0,000 1,410 1,410 0,000 0,000 0,000 3 MC371/35A 1,425 0,130 0,003 1,235 1,235 0,003 0,112 0,115 4 MC371/1A (HÀ VỊ) 1,550 0,000 0,000 1,340 1,340 0,000 0,000 0,000 5 MC 371/5A (SỸ BÌNH) 1,210 0,000 0,000 1,050 1,050 0,000 0,000 0,000 6 MC 371/91B 1,029 0,134 0,003 0,892 0,892 0,003 0,116 0,119 7 MC 371/91 1,100 0,052 0,001 0,954 0,953 0,001 0,045 0,046 8 MC371/02 0,697 0,203 0,002 0,605 0,604 0,002 0,176 0,177 9 MC 371/1A 0,804 0,000 0,000 0,698 0,698 0,000 0,000 0,000
Bảng 3.5. Kết quả tính toán ngắn mạch chế độ min
STT Vị trí recloser
Dòng điện chạy qua CB/Recloser khi NM 3 pha theo
hướng thuận (kA)
Dòng điện chạy qua CB/Recloser khi NM 3 pha theo hướng ngược (kA)
Dòng điện chạy qua CB/Recloser khi NM 2 pha theo hướng thuận
(kA)
Dòng điện chạy qua CB/Recloser khi NM 2 pha theo hướng ngược
(kA) A B C A B C 1 MC 371 1,300 0,127 0,003 1,120 1,120 0,003 0,110 0,112 2 MC371/1A (NGUYÊN PHÚC) 1,276 0,000 0,000 1,110 1,110 0,000 0,000 0,000 3 MC371/5A 1,105 0,130 0,003 0,958 0,956 0,003 0,112 0,115 4 MC371/1A (HÀ VỊ) 1,231 0,000 0,000 1,067 1,067 0,000 0,000 0,000 5 MC 371/5A (SỸ BÌNH) 1,026 0,000 0,000 0,889 0,889 0,000 0,000 0,000 6 MC 371/91B 0,858 0,134 0,003 0,744 0,742 0,003 0,116 0,119 7 MC 371/91 0,932 0,052 0,001 0,809 0,808 0,001 0,045 0,046 8 MC371/02 0,615 0,191 0,002 0,533 0,532 0,002 0,165 0,167 9 MC 371/1A 0,731 0,000 0,000 0,634 0,634 0,000 0,000 0,000
3.2. Thiết lập thông số bảo vệ
3.2.1. Bảo vệ quá dòng xuất tuyến lộ 371
Theo bảng 1.4 rơle quá dòng là loại 7SJ6xx của SIEMENS. - Bảo vệ quá dòng - 51
Chỉnh theo dòng điện làm việc lớn nhất chạy qua chỗ đặt bảo vệ
kd dt max
I K I 1,5 223 334,5A
trong đó: Kdt=1,5÷4 là hệ số dự trữ tùy thuộc vào đặc điểm đối tượng, chọn Kdt = 1,5
Các máy biến dòng xuất tuyến 35 kV được cài đặt với tỷ số 400/5 bởi vậy dòng khởi động phía thứ cấp máy biến dòng là
kdR kd 35
I I / CRT 334,5 / 4000,836A
Chọn dòng đặt cho rơle là IS1A, tương ứng dòng đặt phía sơ cấp
P
I 400A
Vì bội số dòng điện ngắn mạch thay đổi không nhiều, để phối hợp tốt với recloser MC371/1A (NGUYÊN PHÚC) - recloser Cooper và MC371/35A - recloser Cooper chọn đặc tính theo IEC - cực dốc
Từ phường trình (2.1) với A 80;B 0;C 1;m 2 ta có 2 80 1 t T DS MP ( ) (3.1)
Với yêu cầu bảo vệ xuất tuyến cắt với thời gian t 1 5, s
Bội số dòng qua rơle khi ngắn mạch tại cuối vùng bảo vệ
4 075 40
16 0 0 3
MP , thay vào (3.1) được T DS 0 3, s
- Bảo vệ cắt nhanh – 50
Chỉnh theo dòng ngắn mạch tại cuối vùng bảo vệ
kd dt F max
I K I
kđ dt Fmax kđR kđ 1,1 1425 1567,5A / CTR I K .I I I 1567,5 / 400 3 A,9 Chọn dòng đặt cho rơle là IS 4A Thời gian đặt 0,5s
Cài đặt trong ETAP:
Hình 3.7 là của sổ cài đặt loại rơ le và loại đường đặc tính: Rơ le được chọn là Siemens loại 7SJ602, với đặc tính IEC cực dốc
Hình 3.8 là trang cài đặt bảo vệ quâ dòng 51 và bảo vệ 50 theo các giá trị tính toán ở trên.
Hình 3.9. là kết quả phối hợp bảo vệ 50 và 51 trên đồ thị. Các đường đặc tính sẽ được hiệu chỉnh lại (nếu cần thiết) cho phù hợp với các recloser đoạn sau liền kề.
Hình 3.9. Phối hợp giữa các loại bảo vệ 51 và 50 trong rơle 7SJ602
3.2.2. Cài đặt, lựa chọn đường đặc tính cho Recloser
Một trong những vấn đề khó khăn trong việc lựa chọn đặc tính cho recloser cho phù hợp vì trong bộ cài đặt có rất nhiều (48 đường đặc tính khác nhau). Việc cài đặt chủ yếu dựa vào kinh nghiệm. Với mô phòng trong ETAP người sử dụng hoàn toàn có thể lựa chọn chính xác để phối hợp.
Bảng 3.6. Tổng hợp giá trị đặt cho recloser STT Vị trí recloser STT Vị trí recloser Dòng điện làm việc lớn nhất (A) Dòng điện khởi động tính toán (A) Quá dòng pha (A) Thời gian ngắt (ms) 1 MC371 223 334,5 400 340 2 MC371/1A (NGUYÊN PHÚC) 17,1 44,46 45 20 3 MC371/35A 110,5 287,83 300 50 4 MC371/91B 81,1 210 210 30
3.2.2.1. Recloser tại MC371/1A (NGUYÊN PHÚC)
Hiện tại đang sử dung của recloser Cooper NOVA38 tại MC371/1A (NGUYÊN PHÚC)
- Vào trang Rating, trong thư viện Library chọn Standard (ANSI/IEC), chọn hãng sản xuất (Manufacturer) Cooper, chọn loại thiết bị (Device type), chọn kiểu recloser (Model) là 4C như hình 3.10. Ngoài ra trong trang này còn khai báo thêm khoảng thời gian ngắt, thời gian mở (không được lớn hơn thời gian ngắt), thời gian giải trừ.
- Dòng khởi động
Theo mục 2.1.2 tính dòng khởi động của recloser:
kd
I 2 1,3 17,1 44,6A, chọn Model từ From 6
Theo bảng 3.2, dòng điện ngắn mạch tính toán lớn nhất qua recloser là 1630 A, để chọn được đường đặc tính phù hợp với phạm vi dòng tác động 20- 3200 A trong trang Controller như hình 3.6, chọn dòng tác động tối thiểu 45 A, tương ứng dòng thứ cấp là 45/1000=0,045A.
Có 2 mức: TCC1 với loại đường cong là Kyle 161; TCC2 với loại đường cong là Kyle 165. Kết quả lựa chọn đường đặc tính recloser như hình 3.11. Hình 3.12 là các đường cong phối hợp TCC1 và TCC2 của recloser, mỗi loại sẽ có mức nhanh và chậm.
Hình 3.10. Trang Rating cài đặt recloser 371/1A
Hình 3.11. Trang cài đặt bộ điều khiển cho Recloser 371/1A (NGUYÊN PHÚC) (NGUYÊN PHÚC)
Hình 3.12. Thông số cài đặt các đường cong nhanh và chậm của Recloser MC371/1A (NGUYÊN PHÚC)
3.2.2.2. Recloser tại MC371/35A
- Dòng khởi động của recloser
PCBK hiện tại dùng Recloser của Cooper – Mỹ như hình 3.13. Tính được dòng khởi động
kd
I 2 1,3 110,5 287,3A
Hiện tại recloser này đang cài đặt bảo vệ quá dòng pha với dòng khởi động là 500A với thời gian cắt là 0,1s. Ta thấy rằng dòng khởi động đặt quá
Theo bảng 3.2, dòng điện ngắn mạch lớn nhất qua recloser là 1425 A, để chọn được đường đặc tính phù hợp phạm vi dòng tác động 10-1600 A như trang cài đặt ở hình 3.14. Hình 3.15 là các đường cong phối hợp TCC1 và TCC2 của recloser MC371/35A, mỗi loại sẽ có mức nhanh và chậm.
Hình 3.15. Thông số cài đặt các đường cong của Recloser MC371/35A
3.2.2.3. Recloser tại MC371/91B
Hiện tại đang sử dụng của recloser Schneider - Úc
- Vào trang Rating, trong thư viện Library chọn Standard (ANSI/IEC), chọn hãng sản xuất (Manufacturer) là Nu-Lec, chọn loại thiết bị (Device type) là N38, như hình 3.16. Ngoài ra trong trang này còn khai báo thêm khoảng thời gian ngắt, thời gian mở, thời gian giải trừ.
- Dòng khởi động
kd
I 2 1,3 81,1 210A
Theo bảng 3.2, dòng điện ngắn mạch lớn nhất qua recloser là 1029 A, để chọn được đường đặc tính phù hợp với phạm vi dòng tác động 10-1260 A trong trang Controller như hình 3.17, chọn dòng tác động tối thiểu 210 A.
Trong trang này điều quan trọng nhất là chọn được đường đặc tính phù hợp. Có 2 mức: Trip1 với loại đường cong là TCC161 và Trip2 là TCC164. Kết quả chọn đường đặc tính recloser như hình 3.18.
Hình 3.19. Phối hợp bảo vệ rơle và 3 recloser
3.3. Hiệu chỉnh đường đặc tính, phối hợp bảo vệ 3.3.1. Phối hợp các bảo vệ quá dòng pha 3.3.1. Phối hợp các bảo vệ quá dòng pha
Rơle tại xuất tuyến tại đầu đường dây 371 cần phối hợp với Recloser nhánh rẽ đặt tại MC371/1A (NGUYÊN PHÚC) và recloser đặt tại MC371/5A. Vì khi ngắn mạch trước máy cắt MC371/1A (NGUYÊN PHÚC) cũng như khi ngắn mạch trước máy cắt MC371/5A chỉ có dòng qua rơle, nên 2 recloser không cần phối hợp với nhau. Recloser MC371/35A sẽ phối hợp
với MC371/91B theo nguyên tắc trình bày trong mục 2.1.2. Kết quả của phần phối hợp bảo vệ được thể hiện trên hình 3.19:
- Khi ngắn mạch sau recloser MC371/1A (NGUYÊN PHÚC) chỉ
recloser này tác động, không cần phối hợp với các recloser khác.
- Khi ngắn mạch sau recloser MC371/91B recloser này tác động trước đối với lần cắt 1, tuy nhiên nếu ngắn mạch chưa giải trừ thì ở lần cắt 2 có thể cắt không chọn lọc vì đặc tính nhanh của recloser MC371/35A có phần giao cắt với đặc tính Trip 2 của recloser MC371/91B.
- Khi ngắn mạch trước recloser MC371/91B và sau recloser MC371/35A thì recloser MC371/35A cắt với đặc tính TCC1. Tuy nhiên nếu để cắt với đặc tính TCC2 có thể không chọn lọc vì đường đặc tính 50+51 của rơle có phần giao cắt và chồng lấn với nó.
Để đảm bảo cắt chính xác, cần điều chỉnh lại đường đặc tính MC371/35A và của rơ le: (i) Dịch đường đặc tính recloser MC371/91B sang trái, với giá trị đặt mới về dòng điện là 160A; (ii) Chỉ cài đặt TCC1 cho MC371/35A; (iii) Chọn lại đường đặc tính 51 cho rơ le thành ANSI - Long Inverser với thời gian đặt là 0,5s.
Kết quả của phần hiệu chỉnh được thể hiện trên hình 3.20. Để dễ quan sát ta kết hợp (combined) các đường đặc tính của Rơle, các recloser lại với nhau như hình 3.21. Trên hình vẽ mô phỏng cho thấy, các đường đặc tính không giao cắt nhau, đảm bảo cắt chính xác chọn lọc khi xảy ra sự cố trong vùng, đồng thời có tính dự phòng cao.
Trên đồ thị ta cũng có thể biết được khoảng sai lệch về thời gian giữa recloser MC371/91B - MC371/35A là t = 0,174 ở giá trị dòng điện 1501A...
Hình 3.21. Các đường đặc tính kết hợp (Combined) sau khi hiệu chỉnh
3.3.2. Cắt hẳn khi dòng sự cố lớn
Mục đích chính sử dụng Recloser là để đóng lặp lại khi phát hiện sự cố tạm thời, giảm thời gian phụ tải bị mất điện. Đối với những sự cố có dòng ngắn mạch lớn như hai pha hoặc ba pha có thể cài đặt chức năng cắt hẳn khi dòng sự cố lớn (High Current Lockout) trong bộ điều khiển Recloser.
Để cài đặt ta cần chọn cấp độ (Level) và phần tử cắt (Trip). Ví dụ nếu mức 3,4 được chọn cho phần tử cắt nào đó thì chức năng cắt dòng cao sẽ được xem xét ở giai đoạn hoạt động thứ ba và thứ tư của chu kỳ. Hình 3.22 là kết
quả khi cài đặt chức năng này cho ba Recloser.
Quá dòng pha đất, quá dòng chạm đất nhạy không đề cập đến trong luận văn này do tính chất của lưới điện 35 kV.
Hình 3.22. Chức năng cắt hẳn khi dòng sự cố lớn cho Recloser
3.3.3. Lý giải Recloser cắt không chọn lọc
Một số trường hợp Recloser nhảy vượt cấp và/hoặc nhảy đồng thời là do:
(i) Phối hợp không tốt giữa các đường đặc tính của recloser và giữa các recloser với nhau. Các đường đặc tính bị giao cắt khiến thời
gian cắt của recloser phía sau lại chậm hơn phía trước.
(ii) Chưa khảo sát phân bố dòng điện ngắn mạch trong lưới điện lộ 371. Dòng điện ngắn mạch theo hướng ngược còn lớn hơn dòng hướng thuận (bảng 3.4 và 3.5) dẫn đến khi sự cố trước máy cắt nhảy máy cắt cả hai phía.
(iii) Tỷ số CT được cài đặt không đúng như đối với Recloser Cooper NoVa i (bảng 2.1). PCBK đang cài đặt tất cả CRT là 2000:1 (trên catalog Recloser Cooper cài 1000:1).
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
- Xây dựng được mô hình mô phỏng toàn lưới điện 371-E26.1 trong ETAP: Cách tính toán thông số, khai báo thông số để chạy lấy kết quả. - Tính toán được phân bố công suất trên các đoạn đường dây.
- Tính toán ngắn mạch trên các thanh cái, biết được chính xác dòng điện ngắn mạch từ các phía cấp dòng điện cho điểm ngắn mạch (dòng điện chạy qua recloser theo hướng thuận và hướng ngược), biết được dòng điện chạy trên các pha I( )A ;I(B);I(C), các thành phần thứ tự dòng điện
1 2 0
I( );I( );I( ) , tính toán được dòng điện ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất trong các chế độ max, min để cài đặt, kiểm tra thông số cho các bộ điều khiển recloser.
- Tính toán bảo vệ rơ le xuất tuyến đường dây 371; lựa chọn đường đặc tính phù hợp cho bảo vệ quá dòng pha cho các recloser đảm bảo tác động theo yêu cầu kỹ thuật.
- Hiệu chỉnh đường đặc tính bảo vệ các bộ điều khiển rơle và recloser để tác động chọn lọc chính xác.
- Nêu ra được nguyên nhân recloser tác động vượt cấp và/hoặc đồng thời.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Bắc Kạn, với đặc thù là tỉnh miền núi có đường dây 35kV chủ yếu vượt qua sông, suối, đèo cao, vì vậy các sự cố chạm chập, cây đổ vào đường dây trong mùa mưa bão thường xảy ra, nên việc trang bị các recloser để khoanh vùng sự cố, đóng lặp lại sẽ giảm thời gian mất điện nâng cao chất lượng và sản lượng điện năng cho PCBK. Tuy nhiên, cùng với đó thì việc trang bị mật độ dày (28 bộ) các recloser trên đường dây 371-E26.1, lấy điện cả từ trạm 110 kV Bắc Kạn và từ nguồn điện DG (thủy điện Thượng Ân) khiến việc quản lý vận hành lưới điện phức tạp. Đề tài “Nghiên cứu lựa chọn thông số cài đặt
cho Recloser trên đường dây 371 trạm E26.1 lưới điện tỉnh Bắc Kạn” với mục đích nghiên cứu cơ sở lý thuyết về tính toán các thông số vận hành trong hệ thống điện, từ đó áp dụng để xác định các thông số cài đặt chính xác cho chức năng bảo vệ trong recloser, đảm bảo tác động chọn lọc và liên tục cung cấp điện cho các huyện có đường dây này đi qua là rất thiết thực cho PCBK nói chung và các cán bộ kỹ thuật công ty nói riêng.
Luận văn đã có các nghiên cứu, tìm hiểu, đóng góp trong việc đề xuất cách tính chọn giá trị đặt cho các recloser, lựa chọn đường đặc tính phù hợp, phối hợp bảo vệ thông qua các nội dung sau:
- Tìm hiểu thu thập số liệu về nguồn điện, trạm biến áp, đường dây,