STT Đại lƣợng Kết quả tớnh toỏn
230 kV 6,6 kV 6,6 kV
1 Dũng điện định mức, A 110,45 2187 2187
2 Tỷ số biến dũng, kI 200 4000 4000
3.4. Bảo vệ so lệch dọc [12-20]. Bảng 3.9. Cỏc thụng số phục vụ tớnh toỏn bảo vệ so lệch dọc Bảng 3.9. Cỏc thụng số phục vụ tớnh toỏn bảo vệ so lệch dọc Cấp điện ỏp Thụng số 230 kV 6,6 kV 6,6 kV Cụng suất định mức, MVA 44 25 25 Dũng điện định mức, A 110,45 2187 2187
Tổ đấu dõy Yn Yn1- Yn1 Yn1- Yn1
Giới hạn thay đổi đầu phõn ỏp,
±% 17 0 0 Sơ đồ đấu BI Y Y Y Hệ số sơ đồ, Ksđ 1 1 1 Tỷ số biến dũng, KI 200 4000 4000 Dũng ngắn mạch 3 pha lớn nhất, kA 0,85 26,68 26,68
Dũng điện thứ cấp của BI phớa 230 kV: IT1 d m 452 0,552 Dũng điện thứ cấp của BI phớa 6,6 kV: IT2 d m 2 874 0,549
Sai số tƣơng đối do sự chờnh lệch cỏc dũng điện thứ cấp trong của mỏy biến dũng:0,552
ΔI1 │IT1; IT2
IT1 │ │ ; 9 │ 0,005
Dũng khụng cõn bằng lớn nhất khi cú ngắn mạch ngoài: Khi ngắn mạch ba pha trờn thanh cỏi 6,6 kV:
Ikcbmax = (kkck.kđn.fi + ∆U + ΔI1 ).INng.max = (1.1.0,1 + 0,2 + 0,005).850 = 259 A trong đú:
kkck - hệ số tớnh đến thành phần khụng chu kỳ của dũng ngắn mạch, cú giỏ trị bằng 1 đối với cỏc mỏy biến dũng cú bóo hũa từ và bằng 2 đối với cỏc mỏy biến
dũng khỏc;
kđn - hệ số tớnh đến đặc tớnh cựng loại của cỏc mỏy biến dũng, cú giỏ trị 0,5 đối với cỏc mỏy biến dũng hoàn toàn giống nhau và bằng 1 đối với cỏc mỏy biến dũng khỏc nhau;
fi - sai số của cỏc mỏy biến dũng, thƣờng lấy bằng 0,1 (10%);
INngmax - dũng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất phớa thứ cấp mỏy biến ỏp.
3.4.1. Tớnh toỏn cỏc thụng số chỉnh định
+ Đặc tớnh tỏc động của rơle 7UT613
Rơle 7UT613 đƣợc sử dụng cú đƣờng đặc tớnh tỏc động cho chức năng bảo vệ so lệch thỏa món cỏc yờu cầu bảo vệ.
Hỡnh 3.1. Đặc tớnh tỏc động của rơle 7UT613 và đặc tớnh sự cố
Theo hỡnh vẽ đƣờng đặc tớnh bao gồm cỏc đoạn:
- Đoạn a: Biểu thị giỏ trị dũng điện khởi động ngƣỡng thấp IDIFF> của bảo vệ (địa chỉ 1221), với mỗi mỏy biến ỏp xem nhƣ hằng số. Dũng điện này phụ thuộc vào dũng từ húa của mỏy biến ỏp.
+ Chọn I*SL> 0,3
- Đoạn b: Đoạn đặc tớnh cú kể đến sai số biến đổi của mỏy biến dũng và sự thay đổi phõn ỏp của mỏy biến ỏp. Đoạn b cú độ dốc SLOPE 1 (địa chỉ 1241A) với điểm
bắt đầu là BASE POINT 1 (địa chỉ 1242A). Độ dốc SLOPE 1 đƣợc nhà sản suất đặt sẵn tgα1 = 0,25 là đủ cho mỏy biến ỏp cú đầu điều chỉnh điện ỏp lờn tới 20%, nếu mỏy biến ỏp cú dải điều chỉnh lớn hơn thỡ mới phải tăng lờn theo.
+ Độ dốc của đoạn b: tgα1 = 0,25
- Đoạn c: Đoạn đặc tớnh cú tớnh đến chức năng khúa bảo vệ khi xuất hiện hiện tƣợng bóo hũa khụng giống nhau ở cỏc mỏy biến dũng. Đoạn c cú độ dốc SLOPE 2 (địa chỉ 1243A) với điểm bắt đầu là BASE POINT 2 (địa chỉ 1244A). Nhà sản xuất đặt sẵn độ dốc cú giỏ trị tgα2 = 0,5 và điểm cơ sở I*H = 2,5.
+ Độ dốc của đoạn c: tgα2 = 0,5 + Dũng hóm cơ sở: I*
H = 2,5
- Đoạn d: Là giỏ trị dũng điện khởi động ngƣỡng cao IDIFF>> của bảo vệ (địa chỉ 1231). Khi dũng điện so lệch ISL vƣợt qua ngƣỡng cao này bảo vệ sẽ tỏc động khụng cú thời gian mà khụng quan tõm đến dũng điện IH và cỏc súng hài dựng để bảo vệ. Qua hỡnh vẽ ta thấy đƣờng đặc tớnh sự cố luụn nằm trong vựng tỏc động. Cỏc dũng điện ISL và IH đƣợc biểu diễn trờn trục tọa độ theo hệ tƣơng đối định mức. Nếu tọa độ điểm hoạt động (ISL, IH) xuất hiện gần đặc tớnh sự cố sẽ xảy ra tỏc động.
- Dũng khởi động ngƣỡng cao: ∗ U 435 6 97 - Hệ số thay đổi ngƣỡng hóm thứ nhất: I*H1 ∗ S 25 2 3 A(1,2; 0,3) thuộc đƣờng đặc tớnh a - Hệ số thay đổi ngƣỡng hóm thứ hai:
I*H2
∗ 2
2 5 25 52 5 5
I*SL> . I*H2 25.5 25
B(5; 1,25) thuộc đƣờng đặc tớnh b - Hệ số thay đổi ngƣỡng hóm thứ ba:
I*H3 S
∗
C(16,44; 6,97 ) thuộc đƣờng đặc tớnh c
Phạm vi hóm bổ sung nhằm trỏnh cho rơle khụng bị tỏc động nhầm lẫn khi cú ngắn mạch ngồi làm biến dũng bị bóo hũa mạnh, lấy giỏ trị từ 7, và độ dốc của nú thỡ bằng độ dốc của đoạn b.
Tỉ số hóm dũng cú thành phần súng hài bậc 2 là 15% Tỉ số hóm dũng cú thành phần súng hài bậc khỏc là 30% Thời gian trễ của cấp ISL> là 0,00 s.
Thời gian trễ của cấp ISL>> là 0,00 s.
Từ những kết quả tớnh đƣợc ở trờn, ta xõy dựng đƣợc đƣờng đặc tớnh làm việc của rơle nhƣ sau, hỡnh 3.1.
Hỡnh 3.2. Đặc tớnh tỏc động của bảo vệ so lệch
3.4.2. Kiểm tra khả năng làm việc và độ nhạy của bảo vệ 3.4.2.1. Khi ngắn mạch trong vựng bảo vệ 3.4.2.1. Khi ngắn mạch trong vựng bảo vệ
Dũng so lệch trong rơle: ISL Nngoai ax( ) = 850 A I*SL S mBA 85 45 7 7 suy ra: 1 4 6 1 2 3 4 5 7 10 20 9 3 5 0,3 1,2 1,25 I*SL I*H 2,5 d c 6,97 16,44 b a 2,1 8 15
I*H I*
SL 7 7
Vậy điểm T(I*H; I*SL) T(7 7; 7 7) đó nằm trong vựng cắt của rơle. Hệ số độ nhạy của bảo vệ:
kn ∗ S S ∗ 7 7 2 6 2 96 > 2 - đảm bảo trong đú: tt∗ (7 7 2 5).tgα2 = 5,2.0,5 = 2,6
3.4.2.2. Khi ngắn mạch ngoài vựng bảo vệ
Khi ngắn mạch ngoài ta cú dũng khụng cõn bằng lớn nhất, và do sai số của cỏc biến dũng nờn: Dũng so lệch trong rơle: ISL Ikcbmax 259 A Suy ra: I*SL S mBA 259 45 2 3 A Dũng hóm cú giỏ trị: IH 2INng.max 2 85 7 A suy ra: I*H mBA 7 45 5 4
Vậy điểm E(I*H; I*SL) E( 5 4; 2 3) đó nằm trong vựng hóm của rơle.
I*Htt 2 3 5 2 5 7 Hệ số khúa hóm: kh ∗ ∗ 5 4 7 2 7 2 - đảm bảo
Từ kết quả tớnh toỏn, xõy dựng đƣờng đặc tớnh bảo vệ của rơle khi ngắn mạch phớa 6 kV, hỡnh 3.3.
Hỡnh 3.3. Đặc tớnh làm việc của rơle và kết quả kiểm tra ngắn mạch
Ghi chỳ:
Vựng hóm bổ sung là vựng hóm khi cú mỏy biến dũng bóo hũa. Khi xảy ra ngắn mạch ngoài vựng bảo vệ, ở thời điểm ban đầu dũng ngắn mạch lớn làm cho mỏy biến dũng bóo hũa mạnh. Hằng số thời gian của hệ thống dài, hiện tƣợng này khụng xuất hiện khi xảy ra sự cố trong vựng bảo vệ. Cỏc giỏ trị đo đƣợc bị biến dạng đƣợc nhận ra trong cả thành phần so lệch cũng nhƣ thành phần hóm. Hiện tƣợng bóo hũa mỏy biến dũng dẫn đến dũng điện so lệch đạt giỏ trị khỏ lớn, đặc biệt khi mức độ bóo hũa của cỏc mỏy biến dũng là khỏc nhau. Trong thời gian đú nếu điểm hoạt động (IH, ISL) rơi vào vựng tỏc động thỡ bảo vệ sẽ tỏc động nhầm. Rơle 7UT613 cung cấp chức năng tự động phỏt hiện hiện tƣợng bóo hũa và sẽ tạo ra vựng hóm bổ sung. Sự bóo hũa của mỏy biến dũng trong suốt thời gian xảy ra ngắn mạch ngồi đƣợc phỏt hiện bởi trị số dũng hóm cú giỏ trị lớn hơn. Trị số này sẽ di chuyển điểm hoạt động đến vựng hóm bổ sung giới hạn đoạn đặc tớnh b và trục IH. Vựng hóm bổ sung cú thể hoạt động độc lập cho mỗi pha đƣợc xỏc định bằng việc chỉnh định cỏc thụng số, chỳng đƣợc sử dụng để hóm pha bị sự cố hoặc cỏc pha khỏc hay cũn gọi là chức năng khúa chộo.
E 1 4 6 1 2 3 4 5 7 10 20 9 3 5 0,3 1,2 1,25 I*SL I*H 2,5 d c 6,97 16,44 b a 14 7,7 7,7 2,3 15,4 T
3.5. Thụng số cài đặt bảo vệ so lệch của rơle 7UT613 [3].
Địa chỉ Tờn chức năng Cỏc lựa chọn Cài đặt Nội dung
1201 DIFF. PROT.
OFF ON Block relay for trip com-mands
OFF Bảo vệ so lệch
1205 INC.CHAR.START OFF
ON OFF
Increase of Trip Char. During Start
1206 INRUSH 2.HARM. OFF
ON ON Hóm súng hài bậc 2 1207 RESTR. n.HARM. OFF 3. Harmonic 5. Harmonic OFF Hóm súng hài thứ n
1208 I-DIFF> MON. OFF
ON ON
Kiểm tra dũng so lệch
1210 I> CURR. GUARD 0.20..2.00
I/InO; 0 0.00 I/InO
I> cho bảo vệ hiện tại 1211A DIFFw.IE1-MEAS NO YES NO Diff-Prot. with meas. Earth Current S1 1212A DIFFw.IE2-MEAS NO YES NO Diff-Prot. with meas. Earth Current S2 1213A DIFFw.IE3-MEAS NO YES NO Diff-Prot. with meas. Earth Current S3 1214A DIFFw.IE4-MEAS NO YES NO Diff-Prot. with meas. Earth Current S4
1215A DIFFw.IE5-MEAS NO
YES NO
Diff-Prot. with meas. Earth
Current S5
1221 I-DIFF> 0.05..2.00 I/InO 0.20 I/InO
Giỏ trị dũng điện khởi động của bảo
vệ ngƣỡng thấp
1226A T I-DIFF> 0.00..60.00 sec;
∞ 0.00 sec Thời gian trễ cắt ngƣỡng thấp 1231 I-DIFF>> 0.5..35.0 I/InO; ∞ 7.5 I/InO Giỏ trị dũng điện khởi động của bảo
vệ ngƣỡng cao
1236A T I-DIFF>> 0.00..60.00 sec;
∞ 0.00 sec
Thời gian trễ cắt ngƣỡng cao
1241A SLOPE 1 0.10..0.50 0.25 Độ dốc đƣờng đặc
tớnh b
1242A BASE POINT 1 0.00..2.00 I/InO 0.00 I/InO Điểm cơ sở đƣờng đặc tớnh b
1243A SLOPE 2 0.25..0.95 0.50 Độ dốc đƣờng đặc
tớnh c
1244A BASE POINT 2 0.00..10.00
I/InO 2.50 I/InO
Điểm cơ sở đƣờng đặc tớnh c 1251A I-REST. STARTUP 0.00..2.00 I/InO 0.10 I/InO I-RESTRAINT for
Start Detection
1252A START-FACTOR 1.0..2.0 1.0
Factor for Increasing of Char.
at Start
1253 T START MAX 0.0..180.0 sec 5.0 sec
Maximum Permissible
Starting Time
1261A I-ADD ON STAB. 2.00..15.00
I/InO 4.00 I/InO
Giỏ trị bắt đầu vựng hóm bổ sung
1262A T ADD ON-STAB. 2..250 Cycle; ∞ 15 Cycle Duration of Add-on Stabilization
1263A CROSSB. ADD ON 2..1000 Cycle;
0; ∞ 15 Cycle
Time for Cross- blocking Add-on
Stabiliz
1271 2. HARMONIC 10..80 % 15 % Giỏ trị hóm hài bậc 2 là 15%
1272A CROSSB. 2. HARM
2..1000 Cycle;
0; ∞ 3 Cycle
Time for Cross- blocking 2nd
Harm.
1276 n. HARMONIC 10..80 % 30 % Giỏ trị hóm hài bậc n là 30%
1277A CROSSB. n.HARM 2..1000 Cycle;
0; ∞ 0 Cycle
Time for Cross- blocking n-th
Harm.
1278A IDIFFmax n.HM 0.5..20.0 I/InO 1.5 I/InO
Limit IDIFFmax of n-th Harm.Res-
traint
1281 I-DIFF> MON. 0.15..0.80 I/InO 0.20 I/InO
Pickup Value of diff. Current Moni- toring
1282 T I-DIFF> MON. 1..10 sec 2 sec
T I-DIFF> Monitoring Time
KẾT LUẬN
Trong hệ thống điện, mỏy biến ỏp là một trong những phần tử quan trọng nhất liờn kết hệ thống sản xuất, truyền tải và phõn phối. Vỡ vậy, việc nghiờn cứu cỏc tỡnh trạng làm việc khụng bỡnh thƣờng, sự cố…xảy ra với mỏy biến ỏp là rất cần thiết.
Để bảo vệ cho mỏy biến ỏp làm việc an toàn cần phải tớnh đầy đủ cỏc hƣ hỏng bờn trong mỏy biến ỏp và bờn ngoài ảnh hƣởng đến sự làm việc khụng bỡnh thƣờng của mỏy biến ỏp. Từ đú ta đề ra cỏc phƣơng ỏn bảo vệ tốt nhất, đú là việc sử dụng rơle kỹ thuật số để bảo vệ, đỏp ứng đƣợc yờu cầu về kỹ thuật, tốc độ xử lý nhanh, độ tin cậy và an toàn cao.
Trong đồ ỏn này em đó tớnh toỏn chỉnh định cho mỏy biến ỏp Tự dựng chung trạm 220kV Nhà mỏy nhiệt điện Đụng Triều:
+ Bảo vệ quỏ tải mỏy biến ỏp; + Bảo vệ quỏ dũng ngƣỡng thấp; + Bảo vệ quỏ dũng ngƣỡng cao; + Bảo vệ chống chạm đất;
+ Bảo vệ so lệch cú hóm mỏy biến ỏp.
Sau khi chỉnh định và kiểm tra cỏc thụng số bảo vệ, kết quả cho thấy rằng cỏc chức năng bảo vệ đều làm việc đảm bảo độ nhạy, độ chọn lọc tốt, độ tin cậy cao. Cỏc bảo vệ dự phũng đủ độ nhạy cần thiết và hoàn toàn cú thể loại trừ sự cố trong trƣờng hợp nếu cỏc bảo vệ chớnh vỡ lý do nào đú khụng tỏc động.
Vậy cỏc phƣơng thức bảo vệ đó chọn cho mỏy biến ỏp T3 hoàn toàn đảm bảo yờu cầu đặt ra.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Bỏ Đề (1997), Bảo vệ rơle trong hệ thống điện mỏ, Nxb Giao thụng vận tải, Hà Nội.
2. Đào Kim Hoa, Phạm Văn Hoà, Nguyễn Hữu Khải, Trịnh Hựng Thỏm, Đào Quang Trạch, Ló Văn ỳt (1991), Nhà mỏy điện và trạm biến ỏp, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
3. Nguyễn Cụng Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch (2001), Hệ thống cung cấp điện, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
4. Nguyễn Cụng Hiền, Nguyễn Mạnh Hoạch (2001), Hệ thống cung cấp của
xớ nghiệp cụng nghiệp đụ thị và nhà cao tầng, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
5. Trần Đỡnh Long (2000), Bảo vệ cỏc hệ thống điện, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
6. Trần Đỡnh Long (1990), Bảo vệ rơle trong hệ thống điện, Đại học Bỏch
khoa Hà Nội, Hà Nội.
7. Nguyễn Anh Nghĩa, Trần Bỏ Đề (1997), Giỏo trỡnh điện khớ hoỏ mỏ, Nxb Giao thụng vận tải, Hà Nội.
8. Nguyễn Anh Nghĩa (1994), ―Bảo vệ chạm đất một pha và bảo vệ mất pha bằng sơ đồ lụgic‖, Tạp chớ năng lƣợng, Hà Nội.
9. Nguyễn Anh Nghĩa (1992), ―Nghiờn cứu cỏc hệ thống bảo vệ chạm đất một pha trong mạng 6kV của mỏ‖, Tạp chớ năng lƣợng, Hà Nội.
10. Nguyễn Anh Nghĩa (2006), Rơle bảo vệ trong hệ thống điện mỏ, Nxb Giao thụng vận tải, Hà Nội.
11. Nguyễn Xuõn Phỳ, Nguyễn Cụng Hiền, Nguyễn Bội Khuờ (2003), Cung
cấp điện, Nxb Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
12. Phạm Trung Sơn (2017), Bảo vệ rơle và Tự động húa hệ thống cung cấp
điện mỏ, NXB Xõy dựng.
13. Đinh Văn Thắng, Kim Ngọc Linh (1996), ―Nghiờn cứu ứng dụng kỹ thuật số trong bảo vệ chạm đất một pha lƣới 6- 10kV‖, Hội Nghị Khoa học lần thứ 12, Bỏo cỏo khoa học, Hà Nội.
14. Ló Văn Út, (2003), Ngắn mạch trong hệ thống điện mỏ, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội.
15. Bỏo cỏo thƣờng niờn hoạt động sản xuất kinh doanh Nhà mỏy nhiệt điện Mạo Khờ. Nhà mỏy nhiệt điện Mạo Khờ – Vinacomin
16. Quy trỡnh vận hành, sửa chữa, bảo dƣỡng Nhà mỏy điện, trạm biến ỏp, hệ thống thiết bị Nhà mỏy nhiệt điện Mạo Khờ – Vinacomin, 2012.
17. https://www.siemens.com/global/en/home/products/energy/energy- automation-and-smart-grid/protection-relays-and-control.html 18.https://cdn.selinc.com/assets/Literature/Product%20Literature/Data%20S heets/551-551C_DS_20170802.pdf?v=20171211-212404 19. https://www.schneider-electric.com.vn/vi/download/range/60772- MiCOM+P63x/ 20. https://www.schneider- electric.com/library/SCHNEIDER_ELECTRIC/SE_LOCAL/APS/210469_461E/Mi COM_P122C,_Manual__global_file__P122C_EN_M_B11.pdf
PHỤ LỤC
TÍNH TỐN NGẮN MẠCH
Cơ sở lý thuyết tớnh toỏn dũng điện ngắn mạch đƣợc tham khảo trong cỏc tài liệu từ [7-11].
Trong sơ đồ nhất thứ Nhà mỏy nhiệt điện Đụng Triều cú 1 mỏy biến ỏp tự dựng chung ba cuộn dõy T3 cung cấp cho lƣới điện 6,6 kV. Nguồn cung cấp cho mỏy biến ỏp đƣợc lấy từ 4 nguồn:
+ Từ thanh cỏi 220 kV ở Nhà mỏy nhiệt điện Phả Lại qua hai tuyến 275A80 và 276A80.
+ Từ thanh cỏi 220 kV ở Nhà mỏy nhiệt điện Hải Dƣơng qua hai tuyến 273E8.9 và 274E8.9.
+ Từ thanh cỏi 220 kV ở Nhà mỏy nhiệt điện Tràng Bạch qua hai tuyến 271E5.9 và 272E5.9.
+ Từ hai mỏy phỏt điện F1 và F2 tại Nhà mỏy nhiệt điện Đụng Triều.
Xột ngắn mạch trong hai trƣờng hợp:
+ Lấy điện từ thanh cỏi 220 kV ở Nhà mỏy nhiệt điện Phả Lại, Hải Dƣơng, Tràng Bạch (lƣới điện Quốc Gia).
+ Lấy điện từ hai mỏy phỏt của Nhà mỏy nhiệt điện Đụng Triều.
P.1. Khi nguồn lấy từ lưới điện Quốc Gia
1. Sơ đồ nguyờn lý cấp điện cho mỏy biến ỏp dựng chung T3
Cỏc thụng số kỹ thuật của cỏc thiết bị và đƣờng dõy Thiết bị Sđm (MVA) Uđm (kV) UN% 𝐗𝐝′ 𝐗𝐝" U1 U2 U3 UN%C-H UN%C-T UN%T-H Trạm biến ỏp T1 250 230 15,75 14,5% T2 250 230 15,75 14,5% T3 44 230 6,6 6,6 14,35% 14,35% 14,17% Mỏy Phỏt MF1 259 15,75 20,3% 16,2%