5. Bố cục đề tài
3.3. Đánh giá ảnh hưởng của nguồn điện phân tán đến hệ thống bảo vệ của lưới điện phân
3.3.1. Tổng quan lưới điện phân phối khu vực Đại Lộc – Duy Xuyên – Nông Sơn (xuất
Sơn (xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc)
- Lưới điện phân phối khu vực Đại Lộc – Duy Xun – Nơng Sơn cịn tồn tại 03 cấp điện áp 35kV, 22kV và 6kV nhận điện từ 03 trạm biến áp 110kV gồm trạm biến áp 110kV Đại Lộc, Duy Xuyên, Đại Đồng được kết nối với trạm biến áp 500kV Đà Nẵng, các trạm biến áp 110kV khu vực phía Tây, phía Đơng, Đà Nẵng và khu vực phía trung Quảng Nam, với tổng cơng suất các máy biến áp là 170MVA, có 03 xuất tuyến 35kV kết nối với các trạm biến áp 110kV, nhà máy thủy điện và điện mặt trời mái nhà khu vực để truyền tải đi xa. Lưới điện phân phối khu vực Đại Lộc – Duy Xun – Nơng Sơn có trung tính cách ly đối với cấp điện áp 35kV và 6kV, trung tính trực tiếp nối đất đối với cấp điện áp 22kV.
Xuất tuyến 371 nhận điện từ trạm biến áp 110kV Đại Lộc cấp điện cho 02 trạm
F F 𝐼𝑁𝐻𝑇 𝐼𝑁𝐷𝐺 A HT R DG N F
biến áp trung gian 35kV chuyển từ điện áp 35kV sang 22kV, cấp cho 01 trạm biến áp trung gian 35kV chuyển từ điện áp 35kV sang 6kV để cung cấp điện cho phụ tải khu vực phía Tây Duy Xuyên và huyện Nơng Sơn. Trên xuất tuyến có các dao cách ly phân đoạn, các máy cắt tự động đóng lặp lại (recloser), các rơle q dịng và các cầu chì tự rơi (FCO) đầu tuyến các nhánh rẽ nên thuận tiện cho việc phân đoạn sự cố, duy tu bảo dưỡng.
3.3.2. Hệ thống bảo vệ trang bị cho xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc
Bảo vệ chủ yếu trên lưới là bảo vệ quá dịng, các máy cắt tự động đóng lặp lại (recloser), cầu chì bảo vệ quá tải, ngắn mạch trên rẽ nhánh và cầu chì bảo vệ đặt tại các trạm biến áp phân phối hạ áp.
Trên xuất tuyến 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc có các thiết bị bảo vệ: - MC 371/ Đại Lộc có rơle bảo vệ loại REF 615 do ABB sản xuất.
- Recloser 372/ Duy Hịa 35 có tủ điều khiển ADVC do Schneider sản xuất. - Tại trạm TG 35kV Duy Hòa: MC 331, 431 rơle bảo vệ loại 7UT612 do Siemen sản xuất và P14DL do Areva sản xuất; MC 332, 432 rơle bảo vệ loại 7UT613 do Siemen sản xuất và GRE do Toshiba sản xuất; Recloser 471, 473 có tủ điều khiển ADVC do Schneider sản xuất; Recloser 472 có tủ điều khiển FXD do Cooper sản xuất.
- Tại trạm TG 35kV Quế Trung: MC 331, 431 rơle bảo vệ loại Micom P643 và P14NZ do Areva sản xuất; Recloser 471, 472 có tủ điều khiển ADVC do Schneider sản xuất.
- Recloser Cây Vải xuất tuyến 473/ Duy Hịa 35 có tủ điều khiển RC-10ES do Noja - Australia sản xuất; Recloser Duy Thu xuất tuyến 473/ Duy Hịa 35 có tủ điều khiển ADVC do Schneider sản xuất.
- Trên các nhánh rẽ, các máy biến áp phụ tải được đặt các cầu chì (FCO hoặc LBFCO) để bảo vệ quá tải và ngắn mạch.
Rơle REF 615 do ABB sản xuất là hợp bộ rơle dòng điện, điện áp kĩ thuật số, được dùng để bảo vệ đường dây cao áp trên khơng hoặc cáp ngầm, bảo vệ dịng điện máy biến áp, có các chức năng chính sau:
- Bảo vệ quá dòng điện (50/51; 50N/51N). - Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46). - Bảo vệ đứt dây (46BC).
- Bảo vệ quá & kém điện áp (59/27). - Bảo vệ quá & kém tần số (81). - Bảo vệ lỗi máy cắt (50BF).
Hình 3.7 Mặt trước của rơle REF615 do ABB sản xuất
Recloser là thiết bị hợp bộ chứa trong đó một mạch cần thiết để cảm nhận được quá dòng, thời gian xảy ra q dịng, ngắt được q dịng và tự động đóng lại để kích hoạt lại đường dây.
- Recloser có tủ điều khiển RC-10ES do Noja - Australia sản xuất: gồm các chức năng sau:
+ Quá dòng pha (OC). + Quá dòng chạm đất (EF).
+ Quá dòng chạm đất nhạy (SEF). + Quá dòng thứ tự pha nghịch (NPS).
+ Bảo vệ có hướng.
+ Bảo vệ đứt dây (46BC).
+ Điện áp dưới/quá mức (U/OV). + Tần số dưới/quá mức (UF/OF).
+ Mất khả năng phát hiện nguồn cung cấp (LSD). + Điều khiển lặp lại điện áp (VRC).
+ Phục hồi tự động (ABR).
Hình 3.8 Tủ điều khiển RC-10ES do Noja - Australia sản xuất
- Recloser có tủ điều khiển ADVC do Nulec - Schneider sản xuất: gồm các chức năng sau:
+ Quá dòng pha (OC). + Quá dòng chạm đất (EF).
+ Quá dòng chạm đất nhạy (SEF). + Quá dòng thứ tự pha nghịch (NPS). + Bảo vệ mất pha
+ Khóa việc đóng recloser khi tải đang có điện.
+ Khóa việc đóng recloser khi mất điện lưới (Dead Lockout). + Bảo vệ có hướng.
+ Bảo vệ đứt dây (46BC).
+ Phối hợp chu trình hoạt động.
+ Bảo vệ thấp tần/cao tần. + Bảo vệ thấp áp/quá áp.
Hình 3.9 Tủ điều khiển ADVC do Nulec - Schneider sản xuất
3.3.3. Kiểm tra sự phối hợp làm việc của các thiết bị tự động đóng lại (recloser) trước và sau khi có nguồn phân tán.
Để đánh giá sự phối hợp làm việc của các thiết bị tự động đóng lại (recloser) trước và sau khi có nguồn phân tán, xem xét các bảo vệ trên đường dây, đưa ra các tình huống, để phân tích đánh giá sự phối hợp của các thiết bị bảo vệ và đề xuất các giải pháp khắc phục hiệu quả, cụ thể: Đường dây 371 trạm biến áp 110kV Đại Lộc được trang bị hệ thống bảo vệ gồm: trên đường dây 371/ Đại Lộc: rơle REF 615 MC 371/ Đại Lộc và recloser 372/ Duy Hòa 35; trên đường dây 473/ Duy Hòa 35: recloser 473/ Duy Hịa 35, reclsoer Cây Vải.
Hình 3.10 Đường cong phối hợp giữa rơle REF 615 MC 371/Đại Lộc và recloser 372/ Duy Hòa 35 của chức năng bảo vệ q dịng pha trước khi có nguồn phân tán
Hình 3.11 Đường cong phối hợp giữa recloser 473/ Duy Hòa 35 và recloser Cây Vải của chức năng bảo vệ q dịng pha trước khi có nguồn phân tán
Hình 3.12 Đường cong phối hợp giữa recloser 473/ Duy Hòa 35 và recloser Cây Vải của chức năng bảo vệ q dịng chạm đất trước khi có nguồn phân tán
3.3.3.1. Kiểm tra sự phối hợp làm việc của các thiết bị tự động đóng lại (recloser) trước khi có nguồn phân tán.
- Đối với recloser 372/ Duy Hịa 35 thì ta chọn 02 điểm để phân tích đánh giá: tại trụ DCL 371-7/ Duy Hịa 35 phía trước recloser 372/ Duy Hịa 35; tại trụ 71 (nhánh rẽ Cơng ty Thăng Hoa) phía sau recloser 372/ Duy Hòa 35.
Bảng 3.1 Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (371/ Đại Lộc và 372/ Duy Hịa 35)
Vị trí sự cố Dịng điện sự cố lớn
nhất (A)
Rơle REF 615 MC 371/ Đại Lộc
recloser 372/ Duy Hòa 35 Dòng ngắn mạch chạy qua (A) Thời gian cắt (s) Dòng ngắn mạch chạy qua (A) Thời gian cắt (s)
Dịng sự cố phía trước recloser 372/ Duy Hòa 35
Trụ DCL 371-7/ Duy
Hòa 35 2898 2898 0.4 0
Dòng sự cố phía sau recloser 372/ Duy Hịa 35
Trụ nhánh rẽ Công ty
Thăng Hoa (trụ 71) 2128 2128 1.4 2128 0.34
Bảng 3.2 Giá trị dòng điện ngắn mạch 2 pha và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (371/ Đại Lộc và 372/ Duy Hòa 35)
Vị trí sự cố Dịng điện sự
cố lớn
nhất (A)
Rơle REF 615 MC 371/ Đại Lộc
recloser 372/ Duy Hòa 35
Dòng ngắn mạch chạy qua (A)
Thời gian cắt (s) Dòng ngắn mạch chạy qua (A) Thời gian cắt (s)
Dịng sự cố phía trước recloser 372/ Duy Hòa 35
Trụ DCL 371-7/ Duy
Hòa 35 2484 2484 1.4 0
Dịng sự cố phía sau recloser 372/ Duy Hịa 35
Trụ 71 (nhánh rẽ
Công ty Thăng Hoa) 1852 1852 1.4 1852 0.37
* Nhận xét: Qua bảng giá trị dòng điện ngắn mạch và phối hợp giữa các bảo vệ
trên xuất tuyến 371/ Đại Lộc thấy giữa rơle REF 615 MC 371/ Đại Lộc và recloser 372/ Duy Hòa 35 đảm bảo phối hợp chọn lọc, đảm bảo độ nhạy trong trường hợp không nguồn điện phân tán đấu nối vào.
- Đối với recloser Cây Vải thì chọn 02 điểm để phân tích đánh giá: tại trụ 66 phía trước recloser Cây Vải và tại trụ 66/57 phía sau recloser Cây Vải.
Bảng 3.3 Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (473/ Duy Hịa 35 và Cây Vải)
Vị trí sự cố Dịng điện
sự cố lớn
nhất (A)
Recloser 473/ Duy Hòa 35 Recloser Cây Vải
Dòng ngắn mạch chạy qua (A)
Thời gian cắt (s)
Dòng ngắn mạch chạy qua (A)
Thời gian cắt (s)
Dịng sự cố phía trước recloser Cây Vải
Dịng sự cố phía sau recloser Cây Vải
Trụ 66/57 2027 2027 0.312 2027 0.01
Bảng 3.4 Giá trị dòng điện ngắn mạch 2 pha và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (473/ Duy Hịa 35 và Cây Vải)
Vị trí sự cố Dịng điện
sự cố lớn
nhất (A)
Recloser 473/ Duy Hòa 35 Recloser Cây Vải
Dòng ngắn mạch chạy qua (A)
Thời gian cắt (s)
Dòng ngắn mạch chạy qua (A)
Thời gian cắt (s)
Dịng sự cố phía trước recloser Cây Vải
Trụ 66 2033 2033 0.31 0
Dịng sự cố phía sau recloser Cây Vải
Trụ 66/57 1757 1757 0.33 1757 0.015
Bảng 3.5 Giá trị dòng điện ngắn mạch 1 pha chạm đất và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ trước khi có nguồn phân tán (473/ Duy Hịa 35 và Cây Vải)
Vị trí sự cố Dịng điện
sự cố lớn
nhất (A)
Recloser 473/ Duy Hòa 35 Reclsoer Cây Vải
Dòng ngắn mạch chạy qua (A)
Thời gian cắt (s)
Dòng ngắn mạch chạy qua (A)
Thời gian cắt (s)
Dòng sự cố phía trước recloser Cây Vải
Trụ 66 1952 1952 0.37 0
Dòng sự cố phía sau recloser Cây Vải
Trụ 66/57 1433 1433 0.43 1433 0.02
* Nhận xét: Qua bảng giá trị dòng điện ngắn mạch và phối hợp giữa các bảo vệ
trên xuất tuyến 473/ Duy Hòa 35, ta thấy giữa recloser 473/Duy Hòa 35 và recloser Cây Vải đảm bảo phối hợp chọn lọc, đảm bảo độ nhạy trong trường hợp không nguồn điện phân tán đấu nối vào.
3.3.3.2 Kiểm tra sự phối hợp làm việc của các thiết bị tự động đóng lại (recloser) sau khi có nguồn phân tán.
- Dịng điện sự cố chạy qua recloser 372/ Duy Hòa 35 khi sự cố ngắn mạch phía trước recloser như bảng sau:
Bảng 3.6 Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha, 2 pha và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ sau khi có nguồn phân tán (371/ Đại Lộc và 372/ Duy Hòa 35)
điện sự cố lớn nhất (A) 371/ Đại Lộc Dòng ngắn mạch chạy qua (A) Thời gian cắt (s) Dòng ngắn mạch chạy qua (A) Thời gian cắt (s) Dòng điện ngắn mạch 3 pha Trụ DCL 371-7/ Duy Hòa 35 4514 2898 0.4 986 0.45 Dòng điện ngắn mạch 2 pha Trụ DCL 371-7/ Duy Hòa 35 3835 2484 1.4 847 0.62
* Nhận xét: Qua bảng giá trị dòng điện ngắn mạch và phối hợp giữa các bảo vệ
trên xuất tuyến 371/Đại Lộc, ta thấy giữa rơle REF 615 MC 371/Đại Lộc và recloser 372/Duy Hịa 35 khơng đảm bảo phối hợp chọn lọc khi ngắn mạch tại trụ DCL 371- 7/Duy Hòa 35, tức là khi xảy ra sự cố phía trước recloser 372/Duy Hịa 35 trong trường hợp có nguồn điện phân tán đấu nối vào thì recloser 372/Duy Hịa 35 sẽ tác động cắt máy cắt ngồi vùng bảo vệ, điều này khơng cho phép xảy ra. Như vậy, để khắc phục trường hợp này cần cài đặt recloser 372/Duy Hòa 35 có hướng.
- Dịng điện sự cố chạy qua recloser Cây Vải khi sự cố ngắn mạch phía trước recloser như bảng sau:
Bảng 3.7 Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha và thời gian cắt của các thiết bị bảo vệ sau khi có nguồn phân tán (473/ Duy Hịa 35 và Cây Vải)
Vị trí sự cố Dòng điện sự cố
lớn nhất
(A)
Recloser 473/ Duy Hòa 35 Recloser Cây Vải
Dòng ngắn mạch chạy qua (A) Thời gian cắt (s) Dòng ngắn mạch chạy qua (A)
Thời gian cắt (s) Dòng điện ngắn mạch 3 pha Trụ 66 3131 2348 0.29 575 0.05 Dòng điện ngắn mạch 2 pha Trụ 66 2606 2033 0.308 456 0.1 Dòng điện ngắn mạch 1 pha chạm đất Trụ 66 2251 1952 0.39 223 0.25
* Nhận xét: Qua bảng giá trị dòng điện ngắn mạch và phối hợp giữa các bảo vệ
trên xuất tuyến 473/Duy Hòa 35, ta thấy giữa recloser 473/Duy Hịa 35 và recloser Cây Vải khơng đảm bảo phối hợp chọn lọc khi ngắn mạch tại trụ tụ bù Cây Vải, tức là khi xảy ra sự cố phía trước recloser Cây Vải trong trường hợp có nguồn điện phân tán đấu nối vào thì recloser Cây Vải sẽ tác động cắt máy cắt ngoài vùng bảo vệ, điều này không cho phép xảy ra. Như vậy, để khắc phục trường hợp này cần cài đặt recloser Cây Vải có hướng.
3.3.4. Kiểm tra sự phối hợp làm việc của recloser, cầu chì trước và sau khi có nguồn phân tán
Để đánh giá sự phối hợp làm việc của các recloser, cầu chì trước và sau khi có nguồn phân tán, xem xét các bảo vệ trên đường dây như sau: đường dây 473/ Duy Hòa 35 được trang bị các bảo vệ sau: recloser Cây Vải và FCO ĐT Duy Phú (nhánh rẽ Duy Phú).
- Recloser Cây Vải xuất tuyến 473/ Duy Hịa 35 có tủ điều khiển RC-10ES do Australia sản xuất: rơle bảo vệ được cài đặt ở 02 cấp tác động là cấp cắt nhanh và cấp cắt có thời gian.
+ Thời gian cắt có thời gian được cài đặt theo đặc tính phụ thuộc với đường đặc tính tiêu chuẩn. Theo tiêu chuẩn IEC 60255 thời gian cắt được xác định:
𝑡 = 𝑇𝑀𝑆. ( 0.14 ( 𝐼 𝐼𝑘đ) 0.02 −1 ) + 𝐿 (3-2)
Q dịng pha: theo tính tốn chọn Ikđ = 150 A, để đảm bảo phối hợp với các bảo vệ lân cận chọn TMS = 0.08s và L = 0s. Như vậy, cơng thức được tính như sau:
𝑡 = 0.08. 0.14 (150𝐼 )0.02−1
Q dịng chạm đất: theo tính tốn chọn Ikđ = 60 A, để đảm bảo phối hợp với các bảo vệ lân cận chọn TMS = 0.1s và L = 0s. Như vậy, công thức được tính như sau:
𝑡 = 0.1. 0.14 (60𝐼)0.02−1
+ Thời gian cắt có thời gian được cài đặt theo đặc tính phụ thuộc với đường đặc tính cực dốc để phối hợp bảo vệ với cầu chì. Theo tiêu chuẩn IEC 60255 thời gian cắt được xác định: 𝑡 = 𝑇𝑀𝑆. 80 ( 𝐼 𝐼𝑘đ) 2 −1 (3-3)
Q dịng pha: theo tính tốn chọn Ikđ = 150 A, để đảm bảo phối hợp với cầu chì, chọn TMS = 0.05s. Như vậy, cơng thức được tính như sau:
𝑡 = 0.05. 80 (170𝐼 )2−1
Q dịng chạm đất: theo tính tốn chọn Ikđ = 150 A, để đảm bảo phối hợp với cầu chì, chọn TMS = 0.05s. Như vậy, cơng thức được tính như sau:
𝑡 = 0.05. 80 (150𝐼 )2−1
- Thông số dây chảy FCO ĐT Duy Phú (nhánh rẽ Duy Phú) được chọn như bảng sau:
Bảng 3.8 Bảng thơng số cầu chì được chọn để lắp đặt tại nhánh rẽ Duy Phú (FCO ĐT Duy Phú)
Vị trí thiết vị
Xuất xứ Chủng loại dây chảy
Thông số kỹ thuật
FCO ĐT Duy Phú
Nema 125K 24 125 3000 Chọn
theo đặc tính
Hình 3.13 Đường cong phối hợp giữa recloser Cây Vải và FCO ĐT Duy Phú của chức năng bảo vệ q dịng pha trước khi có nguồn phân tán
Hình 3.14 Đường cong phối hợp giữa recloser Cây Vải và FCO ĐT Duy Phú của chức năng bảo vệ q dịng chạm đất trước khi có nguồn phân tán
3.3.4.1. Kiểm tra sự phối hợp làm việc của recloser và cầu chì trước khi có nguồn phân tán.
Xét sự cố ngắn ba pha và một pha chạm đất tại trụ 66/100 (TBA NM Gạch Ngọc Anh) phía sau phía sau FCO ĐT Duy Phú, kết quả giá trị dòng điện ngắn mạch và thông số phối hợp như bảng sau:
Bảng 3.9 Giá trị dòng điện ngắn mạch 3 pha, 2 pha, một pha chạm đất và thời gian