2. Mục tiêu và nội dung của luận văn
4.2.1. Mô tả hệ thống hiện tại
đường trục 481 Ờ E25 vận hành cấp ựiện áp 22kV. Gồm có 20 trạm liên lạc với lộ 482 Ờ E25 qua trạm N5 (hình 4.2). đường trục là cáp ngầm loại XLPE - 24kV - 3 x 240mm2. Các trạm xây ựều ựược lắp các tủ RMU của Siemens - đức và Merin Gerlin - Pháp, cách ựiện SF6, 24kV - 600A. Các trạm treo ựều có lắp dao cắt tải loại SBC - 24kV - 630A của Merlin Gerin - Pháp. Các tuyến cáp liên thông giữa các TBA sử dụng cáp Cu/XLPE 3x240mm2-24kV.
Hệ thống ựiều khiển ựóng cắt trên ựường trục hiện tại ựược thực hiện tại từng vị trắ TBA và thao tác bằng tay. Khi có sự cố trên ựường trục, máy cắt
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 71
E25 cắt ra, toàn bộ ựường trục sẽ bị mất ựiện. Việc xác ựịnh, cô lập khu vực sự cố và ựảo phương thức phải thực hiện bằng tay và tại từng trạm. Khi xác ựịnh ựiểm sự cố thường mất nhiều thời gian vì thiết bị xác ựịnh sự cố ựược sử dụng hiện nay là thiết bị xách tay và phải phối hợp thực hiện bởi các ựơn vị khác nhau như điều ựộ, vận hành, thắ nghiệmẦThông thường việc xác ựịnh ựiểm hỏng có thể hết khoảng 3h. Việc lắp ựặt hệ thống DAS sẽ khắc phục ựiều bất tiện này, tồn bộ các thao tác ựóng cắt và cơ lập ựiểm sự cố ựể cấp ựiện trở lại cho các phụ tải khác ựược thực hiện từ trung tâm.
Hình 4.2: Sơ ựồ một sợi lộ 481E25
N1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 XLPE-3x400mm2: 167m XLPE-3x400mm2: 1900m XLPE-3x400mm2: 251m XLPE-3x400mm2: 2445m N2 XLPE-3x240mm2: 221m XLPE-3x240mm2: 145m XLPE-3x240mm2: 184m XLPE-3x240mm2: 275m XLPE-3x240mm2: 226m XLPE-3x240mm2: 837m XLPE-3x240mm2: 98m XLPE-3x240mm2: 129m XLPE-3x240mm2: 156m
XLPE-3x240mm2: 308m XLPE-3x240mm2: 60m XLPE-3x240mm2: 107m XLPE-3x240mm2: 36m XLPE-3x240mm2: 184m XLPE-3x240mm2: 135m XLPE-3x240mm2: 72m XLPE-3x240mm2: 570m XLPE-3x240mm2: 130m XLPE-3x240mm2: 194m
XLPE-3x240mm2: 299m 23 482 481 N2 RMU-S X-2x500 N4 RMU-S X2x1000 N3 RMU-MG X-630 Crown Plaza (T-320) N10 RMU-MG (X-630) N9 RMU-S X-630 N1 RMU-S X-2x500 T3 RMU-V X-630 T4 RMU-V X-630 T5 RMU-V X-630 T7 RMU-V X-1000 Khu ậề thỡ Mủ ậừnh 1 T6 RMU-V X-630 T8 RMU-V X-1000 Khu ậề thỡ Mủ ậừnh 2 N8 RMU-S X-2x500 N6 RMU-S X-400 N7 RMU-S X-400 T11 RMU-V X-2x630 Khu ậề thỡ Mủ ậừnh 1 N5 RMU-S X-2x750 T1 RMU-V X-800 T2 RMU-V X-1000 T9 RMU-V X-630 T10 RMU-V X-630 Bởi ệẫ xe RMU-MG K-100 4.2.2. Phương án lắp ựặt thắ ựiểm:
1. Sơ lược hệ thống và phương pháp phân ựoạn sự cố a. Sơ lược hệ thống
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 72
-Thực hiện lắp ựặt các thiết bị cho hệ thống DAS tại 4 vị trắ: TBA N9, T10, T5 và N5. Thiết bị thay thế 4 tủ RMU cũ bằng 4 tủ RMS của hãng Toshiba có trang thiết bị ựiều khiển từ xa.
- Thiết kế bổ sung Rơ le tự ựộng ựóng lại tại tủ máy cắt 481 Ờ E25.
- Thiết kế tuyến ựường dây thông tin liên lạc nối từ E25 ựến 4 trạm
lắp ựặt tủ ựiều khiển.
Hình 4.3 trình bày cấu hình của hệ thống thử nghiệm DAS, ở ựây là hệ thống mạch vòng hở. Thiết bị ựiều khiển từ xa (RTU) ựược lắp ựặt trong tủ cùng với máy cắt hợp bộ (RMS) tự ựộng và ựược nối bằng cáp thông tin với máy cắt chủ ựiều khiển thông tin (TCM) tại trạm phân phối trung tâm (CDS). đồng thời một hệ thống máy tắnh cá nhân cũng ựược ựặt ở trạm phân phối trung tâm (CDS).
RTU1 RTU2 RTU3 RTU4 RTU5 RTU6 RTU7 RTU8 RTU9 PC
TCM
Ry
Trạm phân phối trung gian
N9 T10 T5 N5 482E25 VS1 VS2 VC VC VC VC VS3 VS4 VS5 VS6 VS7 VS8 VS9 RMS
Cáp thông tin. Hai cáp ựi trong 1 ống
MC 481E25
A
Chú thắch:
RMS (Ring Main Switchgear): Tủ cầu dao phụ tải
VCB (Vaccuum Circuit Breaker): Máy cắt khắ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 73
b. Phương pháp phát hiện sự cố
Trường hợp khi có sự cố xảy ra tại ựiểm A trong hình 4-3:
1) Khi có sự cố tại ựiểm A, rơ le bảo vệ tại trạm trung tâm phát hiện ra và phát lệnh cắt tới MC 481E25. Trong trường hợp này, dòng ựiện sự cố chạy qua VS (1) và VS (2) nhưng lại không qua VS (3) và VS (4).
2) RTU sẽ tự dị xem dịng ựiện sự cố có ựi qua hay khơng. Và thơng tin này sau ựó sẽ ựược gửi bằng ựường thông tin từ RTU tới Trạm trung tâm (CDS) qua TCM. Nhân viên trực tại CDS có thể xét lệnh cắt của FCB dựa vào thơng tin cảnh báo của PC, sau ựó, nhân viên gửi lệnh tới RTU và xem xét nội dung sự cố.
3) Nhân viên trực tại Trung tâm xác ựịnh phần sự cố dựa trên thơng tin dịng sự cố và họ sẽ phát lệnh cắt tới RTU (2), RTU (3), mà chắnh là VS (2) và VS (3).
4) Theo lệnh từ Máy tắnh tại Trung tâm gửi tới cho VS (5) tại ựiểm mạch vịng thì VS (5) vẫn tiếp tục có ựiện.
5) Khi phần sự cố ựược cách ly trong một thời gian ngắn nhờ có ựiều khiển từ xa, thì các phần khơng có sự cố ựồng thời sẽ có ựiện trở lại.
2. Lắp ựặt thiết bị. a. Tại trạm E25.
- Lắp ựặt 1 máy PC có bộ TCM. Nối ựường dây thông tin qua modem của bộ TCM.
- Cài ựặt các phần mềm cho PC và RTU của tủ RMU. Tiến hành thử nghiệm ựường dây.
Khối ựiều khiển từ xa ựược ựặt tại trạm E25 bao gồm: Phần cứng:
* 1 máy tắnh PC có cấu hình tối thiểu như sau: Chắp loại Pentium 586, 64MB Ram trở lên, 01 ổ cứng 630M, 01 bàn phắm, 01 chuột, 01 màn hình
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 74
Color SVGA 14'', phần mềm Windows NT, 2K, XP.
* 01 bộ ựiều khiển truyền tin (TCM). Trong bộ này bao gồm: 01 Modem truyền tin, Modul RS232 ựể nối giữa cổng COM1 của PC với Modem, cáp nối. Nguồn cấp cho modem qua PC.
TCM ựiều khiển thông tin giữa RTU và PC tại Trạm Trung tâm (CDS)
Ớ Cấp ựiện điện áp ựịnh mức DC 48V ổ 10% Công suất 10W max Ớ Kết nối giữa TCM và PC Mục Chi tiết Giao diện RS232C Dạng ựồng bộ đồng bộ hoá khởi ựộng Ờ dừng Tốc ựộ ựường truyền 9600 kps
Phương pháp kết nối Song cơng hồn tồn (giữ và nhận
tắn hiệu ựồng thời cùng một lúc)
Ớ Kết nối giữa TCM và RTU
Mục Chi tiết
Giao diện RS232C
Dạng ựồng bộ đồng bộ hoá khởi ựộng Ờ dừng
Tốc ựộ ựường truyền 9600 kps
Phương pháp Kết nối Song cơng hồn tồn (giữ và nhận
tắn hiệu ựồng thời cùng một lúc) Phần mềm:
Yêu cầu chung: Các phần mềm phải có thể chạy ựược trong mơi trường windows, có cài ựặt mặt khẩu an tồn.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 75
Một bộ phần mềm thiết lập ựường truyền, liên kết dữ liệu (Communication sofware - Data Link):
Phần mềm này giúp tạo giao diện ựọc các dữ liệu từ xa thông qua ựường dây thông tin, dữ liệu sẽ ựược kiểm tra và lưu vào trong DATABASE của máy tắnh. Phần mềm này phải có các yêu cầu sau:
+ Cho phép ựiều ựộ viên ựọc ựược tất cả các thông tin cần thiết bao gồm; Vị trắ, tên trạm biến áp, mật khẩu, kiểu trạm, kiểu giao tiếpẦ
+ Cho phép giao diện và truyền dữ liệu theo nhiều phương thức khác nhau như là truyền qua Modem theo ựường dây ựiện thoại (Thiết kế theo phương án này) hay nối trực tiếp qua cổng RS232. Chương trình cũng phải cho phép người dùng kiểm tra ựược dữ liệu truyền như tốc ựộ truyền, kiểu truyền, cổng liên lạc. Việc trao ựổi thông tin giữa Trung tâm đK tại E9 và các trạm phân phối có thể ựược ựặt ở chế ựộ tự ựộng hay theo 1 thời gian ựịnh trước.
+ Cho phép xuất dữ liệu thu ựược ra máy in hay chuyển sang dạng cơ sở dữ liệu khác (như Excel, Fox, LotusẦ).
+ Hiển thị thơng báo về tình trạng làm việc của tủ RMU tại mỗi trạm. + Các phương tiện hỗ trợ khác khi ựiều ựộ viên vận hành hệ thống.
Một bộ phần mềm phân tắch dữ liệu (Data analysis)
Phần mềm này dùng cho phân tắch dữ liệu nhận ựược, gửi các tắn hiệu ựóng cắt trên cơ sở các dữ liệu nhận ựược của các RMU. Yêu cầu của phần mềm này:
- Chạy trong mơi trường windows và có thể thể hiện ở chế ựộ ựồ hoạ. - Có các hàm chức năng ựể thiết lập các nhóm trạm (nhóm RMU) theo các lộ tuỳ theo phương thức vận hành của ựiều ựộ.
- Tiếp nhận và gửi các tắn hiệu có Format ựịnh trước ựến các trạm phân phối.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 76
b. Khối ựường truyền:
đường truyền sử dụng cáp thông tin ựiện thoại. đường cáp sẽ ựi từ sau bộ ựiều khiển trung tâm ựặt tại E25 ựến trạm cuối là N5, chiều dài tuyến là 6061m.
Lắp ựặt ựường dây thông tin từ E25 tới các trạm N9, T10, T5 và N5. Cáp thông tin ựược nối vào bộ RTU của tủ RMU.
đường cáp thông tin FCPEV - AN - SSD 0,9mm x 2P nối từ bộ TCM ựặt tại E25, ựược luồn trong ống thép φ 30 chôn trực tiếp trong ựất ở ựộ sâu 1m ựến trạm N9 dài 2684m. Từ trạm N9 ựến trạm T10 dài 1620m, từ trạm T10 ựến trạm T5 dài 760m, từ trạm T5 ựến trạm N5 dài 997m. Trong trạm, cáp ựược luồn trong ống ghen nhựa tròn ựi trên tường ựến tủ RMU. Trong trạm, cáp ựược luồn trong ống ghen nhựa tròn ựi trên tường ựến tủ RMU.
Tổng chiều dài tuyến cáp thông tin là 6061m. Quy cách tuyến cáp thông tin:
- Chủng loại cáp dùng là cáp có kèm dây văng ựể tự ựỡ (Self - supporting
cable) FCPEV - AN - SSD 0.9 mm x 2P. Cáp có 2 cặp dây 1 cặp màu xanh
trắng và 1 cặp vàng trắng dùng cho 2 ựường tắn hiệu gửi (Sending) và nhận (Receiving).
- đoạn cáp ựi trong ựất ựược luồn trong ống thép φ 30 chôn sâu 1m. - Cáp ựường trục ựược ựấu vào mỗi trạm qua 1 bộ chia dây.
c. Tại trạm biến áp phân phối
Thay thế các tủ RMU cũ tại các trạm N9, T10, T5 và N5 bằng các tủ RMU mới có trang bị ựiều khiển ựóng cắt từ xa của Toshiba:
- Thay tủ RMU 3 hay 4 ngăn cũ bằng RMU mới:
+ 2 (3) ngăn máy cắt ựầu cáp loại 24kV - 600A. Máy cắt loại chân không.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 77
+ 1 ngăn máy cắt sang máy biến áp loại 24kV - 200A. Ớ Thông số kỹ thuật của tủ RMU lắp mới.
Một máy cắt chân khơng ựược sử dụng trong khoang cắt dịng và dùng vật liệu ựúc epoxy có ựộ tin câỵ cao ựể cách ựiện. Thiết bị này nhỏ hơn RMU gas SF6. Hơn thế nữa, kắch cỡ nhỏ sẽ làm giảm khơng gian lắp ựặt, vì RTU ựược lắp trong chỗ ựể máy cắt hợp bộ tự ựộng (RMS).
Bảng 4.1: Chi tiết kỹ thuật chắnh của Auto-RMS
điện áp ựịnh mức 24 kV 50 kV tới mặt ựất định mức điện áp chịu tần số dòng ựiện 60 kV cột tới cột 65 kV tới mặt ựất định mức điện áp chịu sét 125 kV cột tới cột Tần số ựịnh mức 50/60 Hz A ut o Ờ R M S Dòng ựịnh mức thanh cái 600 A
định mức dòng thời gian ngắn 25 kA - 1 giây
Dòng ựịnh mức 600 A định mức dòng cắt ngắn mạch 25 kA V C B định mức dòng nối ngắn mạch 63 kA ựỉnh Dòng ựịnh mức 600A định mức dòng cắt phụ tải 600A V S định mức dòng nối ngắn mạch 63 kA * Các thông số vận hành chắnh:
Ngăn máy sang máy biến áp: - điện áp danh ựịnh: 24kV.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 78
- Khả năng cắt tải: 200A
- Khả năng chịu dòng ngắn mạch: 16kA/1s.
- Cách ựiện: Các phần mang ựiện ựược bọc cách ựiện bằng Epoxy. - Sử dụng tiếp ựiểm chân khơng loại 4 vị trắ có khố liên ựộng.
- Trang bị hệ thống bảo vệ và ựộng cơ ựóng cắt tiếp ựiểm ựiều khiển từ xa, nguồn nuôi là AC - quy lắp trong tủ.
- Kắch thước tủ: Rộng 1,1m; cao 1,45m và sâu 0,45m.
* Các thông số thiết bị ựiều khiển truyền tin:
Các chức năng rơ le bảo vệ, ựo và truyền tắn hiệu ựược tắch hợp trong TOSDAC-G303. Các chức năng và ựặc tắnh ựược trình bày trong bảng dưới ựây.
Bảng 4.2: Khả năng bảo vệ của TOSDAC-G303
Nhân tố Mức đặc tắnh thời gian Dây nhánh
51H (OCH) 1A Hằng số thời gian 0.05 -
2.0 giây cấp 0.02 giây
2.0 - 20A Cấp 1A
51 L (OCL) 1A Hằng số thời gian 0.05 -
2.0 giây cấp 0.05 giây
0.2 - 2A Cấp 0.1A
51G (OCG) 1A Hằng số thời gian 0.05 -
2.0 giây cấp 0.05 giây
0.02 - 0.2A Cấp 0.01A
(VD) 9V Hằng số thời gian
Nhỏ hơn 0.1 giây
Hơn 50%: biểu thị ựiện áp
Dưới 40%: không biểu thị ựiện áp
- Khối RTU của mỗi RMU sẽ phải bao gồm 2 khối chắnh: + Giao diện bằng ựầu ựọc quang (Dùng tia hồng ngoại)
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 79
+ Giao diện qua 1 modem và 1modul RS232: modem ựược nối với tủ RMU qua modul RS232. Modem ựược cấp nguồn từ máy biến ựiện áp lắp trong tủ RMU.
- Phần mềm thiết lập ựường truyền, liên kết dữ liệu (Communication sofware - Data Link) ựược nạp vào ựường EPROM của bảng mạch ựiều khiển của RTU.
- Phần mềm này giúp RMU gửi dữ liệu về dịng ựiện sự cố, thơng số của trạm thông qua ựường dây thông tin chuyển ựến máy PC tại E9. Phần mềm này cũng sẽ thực hiện các lệnh ựóng cắt theo yêu cầu nhận từ trung tâm ựiều khiển xa qua RTU.
* đường dây thông tin
Vì ựường dây thơng tin chạy song song với ựường ựiện nên người ta sợ rằng ựường ựiện sẽ có ảnh hưởng từ với ựường thơng tin. Do ựó, ựể ựảm bảo người ta sẽ sử dụng loại cáp xoắn ựơi (STP). Ngồi ra, cũng phải tắnh tới sức treo cáp thơng tin có chịu ựược áp lực gió khơng, vvẦ
(1) Loại PCPEV-AN-SSD
(2) đường kắnh 0.9 mm
(3) Số cặp 5 cặp
4.2.3. đánh giá hiệu quả DAS mang lại
a. Giảm thời gian ngừng cung cấp ựiện do sự cố.
Thời ựiểm khi chưa lắp ựặt DAS - khi có sự cố, bộ phận thao tác phải thực hiện các việc sau:
+ đến khu vực mất ựiện. +Tìm vùng sự cố trên lưới.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật............. ....... 80
Các việc trên do người vận hành ựến tận các ựiểm sự cố ựể thao tác. Thời gian ngừng cấp ựiện do sự cố theo thống kê hàng năm tắnh trung bình như khi chưa lắp ựặt hệ thống DAS:
- đối với ựường dây trên không: T = 2,55 h/vụ = 153 phút/ vụ. - đối với ựường cáp ngầm : T = 1,9 h/vụ = 114 phút/ vụ.
Khi áp dụng hệ thống DAS - việc phát hiện, cách ly sự cố và phục hồi cấp ựiện cho phần không bị sự cố ựược thực hiện tự ựộng. Thời gian tự ựộng xử phân vùng sự cố của ựường trục trong khoảng 1 phút. Nếu tắnh cả thời gian người vận hành kiểm tra tắn hiệu trên máy tắnh lấy thời gian tối ựa là: 2 phút/ trục cáp ngầm và 3 phút/ đDK (vì có số phân vùng lớn). Thời gian tiết kiệm ựược khi ứng dụng DAS - phút /vụ (bảng 4.3).