Sử dụng logic AND cho tín hiệu trip của 3 dạng sóng hài (cơ bản, bậc 2 và bậc 5) ở từng pha. Tín hiệu Trip của dịng điện cơ bản muốn được gửi đi (có giá trị bằng 1) thì phải có cả hai tín hiệu khơng hãm từ tín hiệu Trip của hài bậc 2 và bậc 5 (cũng có cùng tín hiệu là 1). Chỉ cần có một trong hai tín hiệu hãm đến từ tín hiệu hài bậc 2 hoặc bậc 5 (có giá trị 0) thì ngay lập tức tín hiệu Trip của pha sẽ khơng được gửi đi.
Sử dụng logic OR có đầu vào là tín hiệu Trip của từng pha. Nghĩa là chỉ cần có 1 pha Trip tín hiệu (có giá trị là 1) thì lập tức tín hiệu Trip tổng cũng sẽ được gửi đi.
3.2.1. Ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ
3.2.1.1. Ngắn mạch 3 pha
Thực hiện mô phỏng bằng cách tiến hành tạo sự cố ngắn mạch 3 pha tại điểm N1. Ngắn mạch tại điểm N2 và các dạng ngắn mạch khác được thực hiện tương tự.
42
Hình 3.16 Dịng so lệch và dịng hãm trong trường hợp ngắn mạch 3 pha tại N1
43
Hình 3.18 Tín hiệu Trip tổng của rơ le khi ngắn mạch 3 pha ngồi vùng
Có thể thấy rằng trong trường hợp này, dịng so lệch xuất hiện khơng đáng kể, trong khi dịng hãm tăng cao và gấp rất nhiều lần so với dòng so lệch. Khi đó, cả tín hiệu Trip của từng pha lẫn tín hiệu Trip tổng của rơ le đều bằng 0.
Phù hợp với nguyên lý làm việc của rơ le là khơng tác động khi có ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ.
Bên cạnh đó khơng xuất hiện sóng hài bậc 2 và bậc 5 khi có ngắn mạch ngồi vùng.
44
Hình 3.19 Đồ thị về sóng hài (pha A) hai phía khi ngắn mạch 3 pha ngồi vùng bảo vệ vùng bảo vệ
3.2.1.2. Ngắn mạch 1 pha (pha A)
Thực hiện mô phỏng bằng cách tiến hành tạo sự cố ngắn mạch pha A tại điểm N1. Ngắn mạch tại điểm N2 và các dạng ngắn mạch khác được thực hiện tương tự.
45
Hình 3.20 Dịng so lệch và dòng hãm pha A trong trường hợp ngắn mạch pha A tại N1
46
Hình 3.22 Tín hiệu Trip tổng của rơ le khi ngắn mạch pha A ngồi vùng
Có thể thấy rằng trong trường hợp này, dòng so lệch pha A xuất hiện khơng đáng kể, trong khi dịng hãm tăng cao và gấp rất nhiều lần so với dòng so lệch. Khi đó, cả tín hiệu Trip của từng pha lẫn tín hiệu Trip tổng của rơ le đều bằng 0.
Phù hợp với nguyên lý làm việc của rơ le là khơng tác động khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ.
Bên cạnh đó khơng xuất hiện sóng hài bậc 2 và bậc 5 khi có ngắn mạch ngồi vùng.
47
Hình 3.23 Đồ thị về sóng hài (pha A) hai phía khi ngắn mạch pha A ngồi vùng bảo vệ
3.2.2. Ngắn mạch trong vùng bảo vệ
3.2.2.1. Ngắn mạch 3 pha
Thực hiện mô phỏng bằng cách tiến hành tạo sự cố ngắn mạch 3 pha tại điểm N1’. Ngắn mạch tại điểm N2’ và các dạng ngắn mạch khác được thực hiện tương tự.
48
Hình 3.24 Dịng so lệch và dịng hãm trong trường hợp ngắn mạch 3 pha tại N1’
Hình 3.25 Tín hiệu Trip của 3 pha khi ngắn mạch 3 pha trong vùng
49
Có thể thấy rằng trong trường hợp này, có dịng so lệch xuất hiện và giá trị của nó cao gấp khoảng 2 lần so với dòng hãm, phù hợp với cơng thức tính tốn của khối mơ phỏng rơ le. Khi đó, cả tín hiệu Trip của từng pha lẫn tín hiệu Trip tổng của rơ le đều bằng 1 sau khoảng thời gian rất ngắn do điểm làm việc của rơ le đã rơi vào vùng tác động.
Phù hợp với nguyên lý làm việc của rơ le là tác động tức thời khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ.
Bên cạnh đó khơng xuất hiện sóng hài bậc 2 và bậc 5 khi có ngắn mạch trong vùng.
Hình 3.27 Đồ thị về sóng hài (pha A) hai phía khi ngắn mạch 3 pha trong vùng bảo vệ vùng bảo vệ
50
3.2.2.1. Ngắn mạch 1 pha (pha A)
Thực hiện mô phỏng bằng cách tiến hành tạo sự cố ngắn mạch pha A tại điểm N1’. Ngắn mạch tại điểm N2’ và các dạng ngắn mạch khác được thực hiện tương tự.
Hình 3.28 Dịng so lệch và dịng hãm pha A trong trường hợp ngắn mạch pha A tại N1’
51
Hình 0.30 Tín hiệu Trip tổng của rơ le khi ngắn mạch pha A trong vùng
Có thể thấy rằng trong trường hợp này, có dịng so lệch pha A xuất hiện và giá trị của nó cao gấp khoảng 2 lần so với dịng hãm, phù hợp với cơng thức tính tốn của khối mơ phỏng rơ le. Khi đó, tín hiệu Trip của pha A bằng 1, kéo theo tín hiệu Trip tổng của rơ le bằng 1 sau khoảng thời gian rất ngắn do điểm làm việc của rơ le đã rơi vào vùng tác động, mặc dù tín hiệu pha B và pha C không Trip.
Phù hợp với nguyên lý làm việc của rơ le là tác động tức thời khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ.
Bên cạnh đó khơng xuất hiện sóng hài bậc 2 và bậc 5 khi có ngắn mạch trong vùng.
52
Hình 3.31 Đồ thị về sóng hài (pha A) hai phía khi ngắn mạch pha A trong vùng bảo vệ vùng bảo vệ
53
3.2.3. Đóng khơng tải máy biến áp
Hình 3.32 Sơ đồ mơ phỏng đóng khơng tải MBA
Sơ đồ mơ phỏng đóng khơng tải MBA vẫn sử dụng các phần tử chính và thơng số như sơ đồ mô phỏng ngắn mạch trong trường hợp trạm 1 MBA làm việc. Các thông số ở chế độ khác cho kết quả tương tự.
Ngồi ra, sơ đồ mơ phỏng đóng khơng tải cịn có thêm phần tử khác như:
- Máy cắt 3 pha đặt tại 3 phía của MBA tự ngẫu cùng với khối Timed Breaker Logic có chức năng điều khiển tín hiệu và thời điểm đóng cắt của máy cắt.
- Tải điện trở 3 pha có giá trị rất lớn ( ) đặt ở phía 35kV trước đầu ra của MBA. Việc nối với tải có giá trị điện trở cao tương đương với việc khi đóng MBA thì phía 35kV sẽ hở mạch. Vì vậy khi đó MBA được coi như là đóng khơng tải.
- Thực hiện quá trình quá độ trong sơ đồ bằng cách thay đổi trạng thái của máy cắt ngay sau khi chạy mô phỏng. Để thực hiện đóng khơng tải MBA phía 220kV:
- Máy cắt phía 110kV và 22kV trạng thái đầu (Initial State) là Close, thời điểm máy cắt mở ra (Time of First Breaker Operation) là 0s.
- Máy cắt phía 220kV trạng thái đầu (Initial State) là Open, thời điểm máy cắt được đóng lại (Time of First Breaker Operation) là 0,2s.
54
Hình 3.33 Thơng số điều khiển máy cắt
55
Hình 3.35 Dịng so lệch và dịng hãm trong trường hợp đóng khơng tải MBA
Hình 3.36 Tín hiệu Trip cơ bản của 3 pha khi đóng khơng tải MBA
Có thể thấy được rằng: tại thời điểm t = 0,2s, dòng điện của cả 3 pha (dịng xung kích) bắt đầu tăng vọt lên đáng kể, trong đó dịng pha A là lớn nhất. Cũng trong thời điểm đó, dịng so lệch và dịng hãm được tính tốn cũng tăng lên ở thời điểm quá độ và sau đó có xu hướng giảm dần.
Khi đó, điểm làm việc của rơ le bảo vệ so lệch đã rơi vào vùng tác động, điều đó được thể hiện qua đồ thị tín hiệu Trip cơ bản của 3 pha thay đổi giá trị từ 0 sang 1 ngay sau khi thực hiện đóng khơng tải vào thời điểm
56
0,2s. Nếu khơng có chức năng hãm theo sóng hài bậc 2 thì lúc này rơ le đã tác động nhầm.
Hình 3.37 Ví dụ về sóng hài cơ bản và bậc 2 của pha A khi đóng khơng tải MBA MBA
Hình 3.38 Tỷ lệ giữa sóng hài bậc 2 và sóng cơ bản khi đóng khơng tải MBA MBA
57
Hình 3.39 Tín hiệu hãm theo sóng hài bậc 2
Từ đồ thị so sánh giữa sóng cơ bản và bậc 2 của pha A, thời điểm bắt đầu đóng MBA khơng tải, có một lượng đáng kể sóng hài bậc 2 xuất hiện, khác hẳn so với trường hợp ngắn mạch trong hay ngồi vùng là khơng hề có sự xuất hiện của hài bậc 2.
Cũng sau thời điểm đóng MBA tại 0,2s, tỉ lệ giữa sóng hài bậc 2 và sóng cơ bản tăng lên cao, và luôn lớn hơn giá trị chỉnh định cho chức năng hãm là 15%. Khi đó, tín hiệu Trip của hài bậc 2 thay đổi giá trị từ 1 sang 0, nghĩa là chức năng hãm được kích hoạt. Điều này làm cho tín hiệu Trip cơ bản mặc dù có tác động cắt nhưng do chức năng hãm đã được kích hoạt nên tín hiệu Trip tổng ln được giữ ở giá trị 0.
Phù hợp với nguyên lý hãm theo sóng hài bậc 2 của rơ le là tác động hãm khi đóng máy biến áp khơng tải.
58
59
3.3. Kết luận
Luận văn đã nêu lên được sự cần thiết hệ thống bảo vệ rơle trong hệ thống điện truyền tải, đặc biệt là chức năng bảo vệ so lệch. Cụ thể, luận văn “Mơ phỏng đặc tính rơle so lệch của trạm 500kV Tây Hà Nội.” đã tìm hiểu và ứng dụng được những nội dung như sau:
- Luận văn đã trình bày tổng quan cấu trúc về trạm biến áp truyền tải điện. Mô tả về cấu trúc sơ đồ nhất thứ, nhị thứ, hệ thống bảo vệ rơle đối với các cấp điện áp 500kV, 220kV, 110kV. Mô tả hệ thống điều khiển, thông tin viễn thông, Scada, kênh truyền kết nối mạng trong trạm biến áp và các văn vản pháp lý.
- Luận văn đã giới thiệu tổng quan về trạm biến áp 500kV Tây Hà Nội. Từ vị trí địa lý, quá trình hình thành và phát triển trạm, mục đích và khả năng cung cấp điện. Mơ tả hệ thống bảo vệ cho các phần từ trong trạm biến áp ở các cấp điện áp 500kV, 220kV, 110kV như máy biến áp, đường dây và thanh cái...và nêu lên nguyên lý bảo vệ so lệch máy biến áp.
- Luận văn đã mô phỏng sự làm việc của bảo vệ so lệch trên phần mềm PSCAD, qua đó cho chúng ta thấy được sự làm việc của rơle so lệch máy biến áp khi có sự cố ngắn mạch bap ha, ngắn mạch một pha trong vùng và ngoài vùng bảo vệ.
- Về phần ứng dụng: luận văn đã ứng dụng phân tích sự cố máy biến áp 220kV. Phần mềm được sử dụng là phần mềm PSCAD với đầy đủ các chức năng tính tốn. Từ kết quả mơ phỏng tính tốn khi có sự cố ngắn mạch máy biến áp giúp cài đặt các giá trị chỉnh định bảo vệ phù hợp. Giúp cho người vận hành và quản lý thiết bị có thể phán đốn chính xác các dạng hư hỏng trong máy biến áp khi có sự cố máy biến áp.
- Vì vậy, từ việc mơ phỏng đặc tính so lệch của máy biến biến áp bằng phần mềm PSCAD có thể nhân rộng ra các máy biến áp khác trong lưới điện truyền tải, qua đó giúp phân tích, tính tốn chính xác chỉnh định rơle đảm bảo máy biến áp vận hành an toàn, truyền tải liên tục.
60
3.4. Kiến nghị
Trong luận văn mới chỉ mới mơ phịng máy biến áp 220kV, chưa mơ phỏng hết tất cả các máy biến áp ở các cấp điện áp, tổ đấu dây, trong tương lai có thể mở rộng nghiên cứu mô phỏng theo hướng này.
Ngồi ra cũng cần xem xét việc mơ phòng tất cả các dạng sự cố để thấy được đặc tính so lệch máy biến áp, qua đó giúp phân tích và tính tốn được tốt hơn.
61
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. GS.VS Trần Đình Long, “Bảo vệ các hệ thống điện”, NXB
Khoa học và kỹ thuật, 2005.
[2]. GS.TS Lã Văn Út, “Ngắn mạch trong hệ thống điện”, NXB
Khoa học và kỹ thuật, 2009.
[3]. TS. Đào Quang Thạch, “Phần điện trong nhà máy điện và
trạm biến áp”, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2007.
[4]. Nari, PCS 978 / PCS 978 / PCS 902/ PCS 9611 Manual.
[5]. Adam Smolarczyk, Emil Bartosiewicz, “Modeling differential
protections of Power transformers and Their testing using PSCAD/EMTDC Software”, 2013. [6]. Zhang Zifan, Wang Gan, Chen Ronghui, Zhang Shanru, Yu Weihong, Lin Kaiming, Li Binbin,
“PSCAD Simulation of Transformer inrush current with different influencing factors”, 2020.