nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống bảo vệ máy biến áp

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học nông nghiệp hà nội
-------------***-------------

Vũ quang hòa

Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống
Bảo vệ máy biến áp

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyờn ngnh: in khớ húa sn xut nụng nghip
v nụng thụn
Mó s: 60.52.54
Ngi hng dn khoa hc: TS. NGÔ TRí DƯƠNG

hà nội 2011

i


LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất
kỳ công trình nào khác.
Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñã ñược chỉ
rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2011
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Quang Hòa

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

i


LỜI CẢM ƠN
ðể hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi ñã nhận ñược sự
hướng dẫn, giúp ñỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường ðại học Nông nghiệp
Hà Nội.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn ñến quý thầy cô trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội, ñặc biệt là những thầy cô ñã tận tình dạy bảo tôi trong suốt thời gian
học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc ñến Tiến sỹ Ngô Trí Dương ñã dành rất nhiều
thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt
nghiệp này.
Nhân ñây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội cùng quý thầy cô trong khoa Cơ ñiện ñã tạo rất nhiều ñiều kiện ñể tôi
học tập và hoàn thành khóa học.
ðồng thời, tôi cũng xin cảm ơn các anh chị ở chi nhánh lưới ñiện cao thế Thái
Bình ñã tạo ñiều kiện cho tôi ñiều tra khảo sát ñể có dữ liệu viết luận văn.
Mặc dù tôi ñã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và
năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận
ñược ý kiến ñóng góp của quý thầy cô và các bạn.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2011

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Quang Hòa

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN ..................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii
MỤC LỤC ........................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................. vii
LỜI MỞ ðẦU .......................................................................................................1
1. ðặt vấn ñề ........................................................................................................ 1
2. Mục ñích nghiên cứu....................................................................................... 1
3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu................................................................................ 2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ................................................................................3
1.1. ðặc ñiểm tự nhiên, kinh tế xã hội của thành phố Thái Bình ................... 3
1.1.1. ðặc ñiểm tự nhiên ..................................................................................... 3
1.1.2. ðặc ñiểm kinh tế xã hội ............................................................................ 3
1.2. Hiện trạng lưới ñiện của thành phố Thái Bình ......................................... 4
1.3. Khảo sát thực tế tại trạm biến áp 110kV thành phố Thái Bình
(E11.3)................................................................................................................... 5
1.3.1. Sơ ñồ nối trạm ........................................................................................... 5

1.3.2. Nghiên cứu về Máy biến áp trong trạm .................................................. 7
1.3.3. Nghiên cứu về các thiết bị bảo vệ trong trạm E11.3 ............................ 11
1.3.4. Khảo sát hệ thống bảo vệ trong trạm E11.3 ......................................... 28
1.3.5. Nghiên cứu bảo vệ Máy biến áp............................................................. 32
CHƯƠNG II: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ðIỀU KHIỂN..........................38
HỆ THỐNG BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP ............................................................38
2.1. Yêu cầu về bảo vệ Máy biến áp................................................................. 38
2.1.1. Bảo vệ quá dòng ñiện .............................................................................. 39
2.1.2. Bảo vệ chống sự cố gián tiếp................................................................... 42

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

iii


2.2. Xây dựng thuật toán ñiều khiển bảo vệ quá dòng và bảo vệ quá nhiệt
ñộ......................................................................................................................... 44
CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU BỘ ðIỀU KHIỂN ........................................46
LOGIC KHẢ LẬP TRÌNH PLC S7-200.........................................................46
3.1. Nghiên cứu về PLC .................................................................................... 46
3.1.1. Giới thiệu chung ...................................................................................... 46
3.1.2. Ưu ñiểm của PLC trong tự ñộng hóa .................................................... 47
3.1.3. Cấu trúc và nguyên lý hoạt ñộng........................................................... 47
a. Cấu trúc.......................................................................................................... 47
3.2. Ngôn ngữ lập trình của Simatic S7 – 200................................................. 53
3.3. Một số lệnh cơ bản của S7-200.................................................................. 55
3.3.1. Các lệnh vào ra ........................................................................................ 55
3.3.2. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp ñiểm ................................................... 56
3.3.3. Các lệnh logic ñại số Boolean ................................................................. 56
3.3.4. Các lệnh so sánh ...................................................................................... 56

3.3.5. Các lệnh ñiều khiển Timer ..................................................................... 56
3.3.6. Các lệnh ñiều khiển counter................................................................... 56
3.4. Phương pháp lập trình trên phần mềm step 7 – Micro/Win32 ............ 56
3.4.1. Các thành phần quan trọng ................................................................... 56
3.4.2. Phương pháp lập trình............................................................................ 57
3.4.3. Soạn thảo chương trình .......................................................................... 58
3.4.4. Download chương trình xuống PLC ..................................................... 59
3.4.5. Trình tự thiết kế một hệ thống ñiều khiển dùng PLC......................... 60
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MÔ HÌNH BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP ................63
4.1. Thiết kế phần cứng..................................................................................... 63
4.1.1. Thiết bị ñiều khiển .................................................................................. 63
4.1.2. Chuyển ñổi dữ liệu ñầu vào EM 231 ..................................................... 74
4.1.3 Chuyển ñổi dữ liệu ñầu vào EM 231 RTD............................................. 75
4.1.4. Yêu cầu ñiều khiển .................................................................................. 75
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

iv


4.2. Phân công tín hiệu vào ra ......................................................................... 76
4.3. Sơ ñồ kết nối thiết bị .................................................................................. 77
4.3.1. Sơ ñồ kết nối CPU với thiết bị ngoại vi ................................................. 77
4.3.2. Sơ ñồ kết nối module EM231 với tín hiệu từ 3 biến dòng ................... 77
4.4. Thiết kế phần mềm.................................................................................... 78
4.4.1. Xây dựng lưu ñồ thuật toán ñiều khiển ................................................ 78
4.4.2. Chạy thử chương trình ........................................................................... 80
CHƯƠNG V: CHẾ TẠO MÔ HÌNH ...............................................................92
5.1. Yêu cầu của mô hình.................................................................................. 92
5.2. Mô hình hóa các thiết bị ............................................................................ 92
5.2.1. Thiết bị vào .............................................................................................. 92

5.2.2. Thiết bị ra................................................................................................. 93
5.3. Chế tạo mô hình.......................................................................................... 93
5.3.1. Các thiết bị cần dùng .............................................................................. 93
5.3.2. Lắp mạch và chạy thử............................................................................. 94
5.3.3. Kết quả thu ñược..................................................................................... 96
KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ ................................................................................97
1. Kết luận .......................................................................................................... 97
2. ðề nghị............................................................................................................ 98
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................99

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy biến áp T1................................................. 7
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật của máy biến áp T1................................................. 8
Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật của máy biến áp TD32............................................ 9
Bảng 1.4. Thông số kỹ thuật của máy biến áp TD91.......................................... 10
Bảng 1.5. Thông số kỹ thuật của chống sét van CS1T1 . ................................... 23
Bảng 1.6. Thông số kỹ thuật của chống sét van CS1T2 . ................................... 25
Bảng 1.7. Thông số kỹ thuật của chống sét van CS3T1 . ................................... 26
Bảng 1.8. Thông số kỹ thuật của chống sét van CS3T2 . ................................... 26
Bảng 1.9. Thông số kỹ thuật của chống sét van CS9T1 . ................................... 27
Bảng 1.10. Thông số kỹ thuật của chống sét van CS9T2 . ................................. 28
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của máy biến áp TD91 ......................................... 38
Bảng 2.2. Cactalog biến dòng ño lường hạ áp .................................................... 40
Bảng 2.3. Bảng số liệu tính toán bảo vệ quá tải.................................................. 41
Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật các module EM22X và EM23X ........................... 66

Bảng 4.2. Bảng chỉnh ñịnh cấu hình của EM231................................................ 69
Bảng 4.3. Cách chọn loại nhiệt ñộ ño và số dây nối........................................... 70
Bảng 4.4. Bảng lựa chọn cấu hình cho RTD....................................................... 70
Bảng 4.5. Bảng thể hiện trạng thái RTD............................................................. 72
Bảng 4.6. Dải nhiệt ñộ và ñộ chính xác ứng với các cấu hình của RTD: ........... 73
Bảng 4.7. Bảng giá trị tính toán ñựơc quy ñổi sang dạng 16 bit......................... 75
Bảng 4.8. Bảng tính toán chuyển ñổi dữ liệu vào EM231 RTD......................... 75
Bảng 4.9. Bảng phân công tín hiệu vào ra .......................................................... 76
Bảng 5.1. Bảng liệt kê các thiết bị cần dùng....................................................... 93

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Máy biến áp T1 trong trạm.

7

Hình 1.2. Máy biến áp T2 trong trạm.

8

Hình 1.3. Máy biến áp tự dùng TD32.

9

Hình 1.4. Máy biến áp tự dùng TD91.

10

Hình 1.5. Máy cắt 112.

11

Hình 1.6. Máy cắt 171, 172.

12

Hình 1.7. Máy cắt 331; 332; 371; 372; 373

14

Hình 1.8. Dao cách ly 112 – 1

15

Hình 1.9. Dao cách ly 112 – 2

15

Hình 1.10. Dao trung tính 131 – 0

15

Hình 1.11. Dao cách ly 131 – 1

16

Hình 1.12. Dao trung tính 132 – 0

16

Hình 1.13. Dao cách ly 132 – 2

17

Hình 1.14. Dao cách ly 171 – 1

17

Hình 1.15. Dao cách ly 172 – 2

17

Hình 1.16. Dao cách ly 172 – 7

18

Hình 1.17. Dao cách ly 312 – 1

18

Hình 1.18. Dao cách ly 312 – 2

19

Hình 1.19. Dao cách ly 332 – 1

19

Hình 1.21. Dao cách ly 332 – 2

20

Hình 1.22. Dao cách ly 332 – 3

20

Hình 1.23. Dao cách ly 371 – 1

20

Hình 1.24. Dao cách ly 371 – 7

21

Hình 1.25. Dao cách ly 372 – 2

21

Hình 1.26. Dao cách ly 373 – 1

21

Hình 1.27. Cầu chì cao thế SI – 35kV

22

Hình 1.28. Cầu chì hạ thế quạt máy biến áp T1

23

Hình 1.29. Chống sét van CS1T2

25

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

vii


Hình 1.30. Chống sét van CS3T1

25

Hình 1.31. Chống sét van CS3T2

26

Hình 1.32. Chống sét van CS9T1

27

Hình 1.33. Chống sét van CS9T2

27

Hình 1.34. Rơle bảo vệ so lệch PQ721

29

Hình 1.35. Rơle bảo vệ quá dòng MICOM

29

Hình 1.36. Rơle bảo vệ quá dòng PS 441

30

Hình 1.37. Role bảo vệ so lệch KTS- 7UT513

30

Hình 1.38. Role bảo vệ quá dòng 110kV - 7SJ511

31

Hình 1.39. Role bảo vệ quá dòng trung thế - 7SJ511

31

Hình 1.40. Bảo vệ biến áp dùng cầu chì

32

Hình 1.41. Sơ ñồ nguyên lý bảo vệ cắt nhanh và có thời gian

32

Hình 1.42. Bảo vệ so lệch dọc

33

Hình 1.43. Sơ ñồ nguyên lý bảo vệ so lệch MBA 2 cuộn dây

33

Hình 1.44. Sơ ñồ nguyên lý bảo vệ chống chạm ñât máy biến áp bằng bảo vệ quá dòng
ñiện và bộ lọc dòng thứ tự không

34

Hình 1.45. Sơ ñồ nguyên lý bảo vệ chống chạm ñất máy biến áp bằng rơle so lệch 34
Hình 1.46. Nguyên lý cấu tạo (a) và vị trí bố trí trên máy biến áp của rơle hơi

35

Hình 1.47. Thiết bị chỉ thị nhiệt ñộ cuộn

36

Hình 1.48. Cách lắp rơle nhiệt ñộ dầu trong máy biến áp

37

Hình 2.1. Máy biến áp TD91

38

Hình 2.2. Sơ ñồ nguyên lý MBA TD91

39

Hình 2.3. Sơ ñồ ñấu dây từ máy biến dòng tới khối ñiều khiển

41

Hình 2.4. Sơ ñồ ñặt cảm biến nhiệt ở thùng dầu

43

Hình 2.5. Lưu ñồ thuật toán ñiều khiển

44

Hình 3.1. Cấu trúc của một PLC

48

Hình 3.2. Kết nối CPU với module mở rộng

51

Hình 3.3. Giao tiếp giữa PLC với PC và vấu tạo cáp PC/PPI

51

Hình 3.5. Thực hiện chương trình trong PLC

55

Hình 3.6. Trạng thái ngăn xếp trước và sau khi thực hiện lệnh LD

50

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

viii


Hình 3.7. Trạng thái ngăn xếp trước và sau khi thực hiện lệnh LDN

50

Hình 3.8. Timer của S7-200

50

Hình 3.9. Bộ ñếm tiến CTU

50

Hình 3.10. Bộ ñếm CTUD của S7-200

50

Hình 3.11. Cửa sổ soạn thảo Ladder

56

Hình 3.11. Cửa sổ soạn thảo chương trình trong STL

59

Hình 3.12. Trình tự thiết kế hệ thống ñiều khiển dùng PLC

62

Hình 4.1. Hình ảnh tổng thể của CPU 224

65

Hình 4.2. Sơ ñồ module 224AC/DC/DC

65

Hình 4.4. Cấu trúc của EM231

66

Hình 4.5. Sơ ñồ ñấu với EM231

67

Hình 4.6. Sơ ñồ khối mạch ñầu vào tương tự

67

Hình 4.7. Bộ ñịnh cấu hình DIP cho module EM231

68

Hình 4.8. Hình ảnh module EM231 RTD

69

Hình 4.9. Công tắc lựa chọn cấu hình cho module RTD

69

Hình 4.10. Sơ ñồ kết nối cảm biến nhiệt với RTD 2 ñầu vào

71

Hình 4.11. Sơ ñồ mạch ñiện RTD

71

Hình 4.12. Sơ ñồ kết nối RTD với các sensor theo cách khác nhau

72

Hình 4.13. Dải nhiệt ñộ và ñộ chính xác cho RTD

73

Hình 4.14. Sơ ñồ nguyên lý thiết bị vào PLC

74

Hình 4.15. Sơ ñồ kết nối CPU 224 với thiết bị ngoại vi

77

Hình 4.16.Sơ ñồ kết nối module EM231 với 3 biến dòng

78

Hình 4.17.Sơ ñồ kết nối EM231 với Pt100

78

Hình 4.18. Lưu ñồ thuật toán bảo vệ quá dòng.

79

Hình 4.19. Lưu ñồ thuật toán bảo vệ quá nhiệt ñộ dầu biến áp.

80

Hình 5.1 Sơ ñồ nguyên lý tạo tín hiệu ñiện áp tương tự

93

Hình 6.2 Sơ ñồ kết nối máy biến áp với rơle

93

Hình 5.3 Sơ ñồ kết nối PLC trong mô hình

95

Hình 5.4 . Hình ảnh mô hình

96

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

ix


LỜI MỞ ðẦU
1. ðặt vấn ñề
Hệ thống ñiện là một tập hợp của nhiều phần tử gồm các nhà máy ñiện, máy
biến áp truyền tải phân phối ñiện, các lưới ñiện, các hộ tiêu thụ ñược liên kết với
nhau thành một hệ thống ñể thực hiện 4 quá trình: sản xuất, truyền tải, phân phối và
tiêu thụ ñiện năng. Trong quá trình vận hành, không phải lúc nào hệ thống cũng
hoạt ñộng ổn ñịnh mà luôn gặp phải tình trạng làm việc không bình thường hoặc sự
cố như: ngắn mạch, quá tải v.v…mà nguyên nhân có thể do chủ quan hoặc khách
quan.
Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống ñiện, là ñầu mối liên
kết các hệ thống ñiện với nhau, liên kết các ñường dây truyền tải và ñường dây phân
phối ñiện năng ñến phụ tải. Vì vậy, trạm biến áp ảnh hưởng trực tiếp ñến khả năng
cung cấp ñiện, ñộ an toàn truyền tải phân phối ñiện năng, ñộ tin cậy cung cấp ñiện…
Trong thực tế nhiều sự cố xảy ra với trạm biến áp nếu không ñược loại trừ một cách
nhanh chóng và chính xác chúng sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng.
Sự cố xảy ra với máy biến áp rất ña dạng : sét ñánh, quá áp, quá dòng, ngắn
mạch, rò dầu máy biến áp… Vì vậy trạm biến áp cần có hệ thống bảo vệ tự ñộng tác

ñộng nhanh chóng và chính xác nhằm loại trừ ảnh hưởng của sự cố một cách tốt nhất.
Mặt khác, trạm biến áp 110kV thành phố Thái Bình (E11.3) chưa ñược ứng dụng tự
ñộng hóa trong bảo vệ.
Trên cơ sở ñó chúng tôi ñã chọn ñề tài : “Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ
thống bảo vệ máy biến áp” nhằm phát huy ñược ưu ñiểm của tự ñộng hóa trong bảo
vệ biến áp nâng cao ñộ an toàn và ñộ tin cậy cung cấp ñiện.
2. Mục ñích nghiên cứu
Chúng tôi thực hiện ñề tài này nhằm nghiên cứu sâu hơn về việc bảo vệ cho
máy biến áp, việc ñiều khiển các phần tử làm nhiệm vụ bảo vệ trên cơ sở ứng dụng
PLC S7-200. Từ ñó, chúng tôi tiến hành thiết kế mô hình thiết bị ñiều khiển một mạch
bảo vệ cho máy biến áp ñể kiểm tra hoạt ñộng của chương trình. Nếu thiết bị này hoạt
ñộng tốt thì nó có thể thay thế cho các bảo vệ hiện có của trạm 110kV thành phố Thái
Bình (E11.3).

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

1


3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu về ñặc ñiểm hiện trạng lưới ñiện của trạm 110kV thành phố Thái
Bình (E11.3).
- Nghiên cứu về các phương pháp bảo vệ cho các trạm biến áp.
- Khảo sát thực tế hệ thống bảo vệ tại trạm 110kV thành phố Thái Bình (E11.3).
- Ứng dụng PLC Simatic S7-200 trong việc thiết kế mạch ñiều khiển bảo vệ cho
một trạm biến áp.
- Thiết kế mô hình bộ ñiều khiển mạch bảo vệ biến áp.
ðề tài gồm có 6 chương:
Chương I: Tổng quan
Chương II : Xây dựng thuật toán ñiều khiển hệ thống bảo vệ MBA

Chương III: Nghiên cứu bộ ñiều khiển S7 – 200.
Chương IV: Thiết kế mô hình bảo vệ Máy biến áp.
Chương V: Chế tạo mô hình.
4. Phương pháp nghiên cứu
Trên cơ sở kế thừa các thành quả nghiên cứu về việc bảo vệ cho hệ thống
ñiện, ñặc biệt là bảo vệ cho các trạm biến áp ở Việt Nam hiện nay.
Tìm hiểu về trạm 110kV thành phố Thái Bình (E11.3) cũng như các hệ thống
bảo vệ hiện có trong trạm.
Nghiên cứu ưu nhược ñiểm của các bảo vệ hiện có trong trạm 110kV thành phố
Thái Bình (E11.3).
Nghiên cứu về bộ ñiều khiển logic khả trình PLC S7-200 trong việc ñiều khiển
tự ñộng, các thiết bị vào/ra, từ ñó ứng dụng vào thiết kế mạch ñiều khiển bảo vệ tự
ñộng cho trạm 110kV thành phố Thái Bình (E11.3).

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. ðặc ñiểm tự nhiên, kinh tế xã hội của thành phố Thái Bình

1.1.1. ðặc ñiểm tự nhiên
Thành phố Thái Bình là tỉnh lỵ tỉnh Thái Bình miền Bắc Việt Nam. Thành phố
còn là trung tâm kinh tế, văn hoá, xã hội, khoa học, quốc phòng... của tỉnh và cũng là 1
trong 6 ñô thị trung tâm của vùng duyên hải Bắc Bộ. Nằm cách thủ ñô Hà Nội 110km,
ñồng thời là ñầu mối giao thông của tỉnh; thuận lợi giao lưu với các tỉnh, thành phố
vùng ñồng bằng sông Hồng qua quốc lộ 10.
Vị trí: Nằm ở vị trí trung tâm của tỉnh. ðịa giới thành phố Thái Bình: ðông
Nam và Nam giáp huyện Kiến Xương; Tây và Tây Nam giáp huyện Vũ Thư; Bắc giáp

huyện ðông Hưng. Thành phố Thái Bình cách thủ ñô Hà Nội 110 km về phía Tây Bắc,
cách TP Hải Phòng 60km về phía ðông Bắc.
Thủy văn: Các sông lớn chảy qua : Sông Trà Lý ñi qua giữa thành phố, ngoài ra
con có sông Kiến Giang chảy ở phía Nam, và sông Vĩnh Trà.
ðịa hình, khí hậu: Thành phố Thái Bình là vùng ñất bằng phẳng, có cao ñộ
2,6m, có sông Trà Lý chảy qua với chiều dài 6,7km, có hệ thống sông ñào ñã ñược
nâng cấp, kè bờ. Chất ñất ở ñây có nguồn gốc phát sinh từ các cồn và bãi cát biển
nhưng ñược bồi ñắp phù sa nên rất thích hợp cho việc gieo trồng lúa nước và cây rau
màu. Nơi ñây cũng rất ổn ñịnh về ñịa chất, phù hợp với việc phát triển các ngành công
nghiệp hay xây dựng những công trình cao tầng. Nằm trong vùng khí hậu nhiệt ñới gió
mùa, tiểu vùng khí hậu duyên hải. Thành phố có 2 mùa rõ rệt trong năm: mùa nóng ẩm
mưa nhiều kéo dài từ tháng 4 ñến tháng 10, còn lại là mùa khô hanh ít mưa. Nhiệt ñộ
trung bình ở ñây là 230C, lượng mưa trung bình từ 1.500-1.900mm, ñộ ẩm không khí
giao ñộng 70-90%, số giờ nắng khoảng 1.600-1.800 giờ mỗi năm.

1.1.2. ðặc ñiểm kinh tế xã hội
Tổng diện tích của thành phố là 6768,9 ha, dân số 210000 người. Trên ñịa bàn
thành phố chính phủ ñã cho phép xây dựng các khu công nghiệp như: Nguyễn ðức
Cảnh, Phúc Khánh, Tiền Phong thu hút lượng lớn các doanh nghiệp trong và ngoài
nước về hoạt ñộng.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

3


Tình hình an ninh chính trị của thành phố nói chung là ổn ñịnh. Do luôn tích cực sử
dụng ñồng bộ các biện pháp ñể giải quyết vấn ñề chính trị, xã hội nên trên ñịa bàn không ñể
xảy ra tình trạng phức tạp. Công tác phòng ngừa ñấu tranh chống tội phạm hình sự, tệ nạn
xã hội ñược quan tâm chỉ ñạo thực hiện và thu ñược nhiều kết quả.

1.2. Hiện trạng lưới ñiện của thành phố Thái Bình
Hệ thống lưới ñiện tỉnh Thái Bình luôn không ngừng ñược ñầu tư xây dựng và
phát triển. Lưới ñiện ñã phủ kín các xã, ñến tận các thôn xóm và các hộ dân nông thôn,
bình quân mỗi xã có từ (3-4) trạm biện áp và (15- 20)km ñường dây trục chính và các
ñường phân nhánh. Sản lượng ñiện thương phẩm của Thái bình năm 2008 là 708 triệu
kwh, dự kiến năm 2009 là 905 triệu kwh. Ngày 03/4/2006, Bộ Công nghiệp (nay là Bộ
Công Thương) ñã có Quyết ñịnh số 835/Q ð-BCN về việc phê duyệt quy hoạch phát
triển ñiện lực tỉnh Thái bình giai ñoạn 2006 – 2010, có xét ñến 2015. Dự báo nhu cầu
ñiện của tỉnh Thái bình ñến năm 2010 là:
- Công suất: 330 mw
- ðiện thương phẩm: 1397 triệu kwh
- Tốc ñộ tăng trưởng ñiện thương phẩm bình quân trong giai ñoạn 2006-2010
trung bình ñạt 23,7%/năm (giai ñoạn 2001-2005 ñã ñạt 12,55%/năm).
Theo quy hoạch phát triển ñiện lực tỉnh Thái bình giai ñoạn 2006-2010, Thái
bình sẽ ñược ñầu tư 687 tỷ ñồng cho việc cải tạo, nâng cấp, mở rộng các hạng mục
công trình ñiện bao gồm các ñường dây và trạm biến áp có cấp ñiện áp 110kv trở
xuống (không kể ñường dây và trạm 220kv thuộc quy hoạch ñiện quốc gia).
Thực hiện quy hoạch, trong những năm qua, ñược sự quan tâm, giúp ñỡ của Bộ
Công Thương, tập ñoàn ñiện lực Việt Nam, công ty ñiện lực 1 lưới ñiện tỉnh Thái bình
luôn ñược ñầu tư xây dựng và phát triển theo quy hoạch. Các công trình ñiện hoàn
thành, ñưa vào khai thác sử dụng ñã ñảm bảo cho nguồn cung cấp ñiện cho Thái Bình
ñược cải thiện và nâng cao rõ rệt về chất lượng và số lượng, tạo ñiều kiện thuận lợi
trong việc cung cấp ñiện, chủ ñộng trong việc truyền tải và phân phối ñiện ñến các xã
trong tỉnh. ðáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của tỉnh trong thời gian hiện nay
cũng như trong những năm tới.
Năm 2006 - 2009, tỉnh Thái bình ñã ñược nhà nước ñầu tư cho việc xây dựng
các công trình ñiện 657 tỷ ñồng, trong ñó có nhiều dự án lớn như: nâng cấp trạm biến
áp 220kv Thái Bình; ñường dây 220kv và 110kv Thái bình - Hải Phòng; ñường dây và
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

4


trạm 110kv Kiến xương, Vũ thư. ðặc biệt trong giai ñoạn này Thái bình ñang thực
hiện dự án năng lượng nông thôn II và dự án lưới ñiện trung áp nông thôn tỉnh Thái
bình (tổng vốn ñầu tư 2 dự án khoảng 280 tỷ VNð) ñể ñầu tư xây dựng mới và cải tạo
lưới ñiện trung áp, hạ áp của tất cả các xã trên ñịa bàn tỉnh. Việc thực hiện và hoàn
thành các dự án trên sẽ góp phần hiện ñại hoá lưới ñiện nông thôn Thái bình, sẽ ñáp
ứng ñược nhu cầu cung ứng và sử dụng ñiện, ñòi hỏi ngày một tăng của các ñịa
phương trong tỉnh.
Thực hiện việc ñầu tư xây dựng lưới ñiện theo quy hoạch, hệ thống lưới ñiện
của tỉnh ngày càng phát triển, hiện ñại và ñồng bộ từ khâu cung ứng ñến khâu phân
phối sử dụng ñiện, cụ thể hiện trạng lưới ñiện trên ñịa bàn tỉnh như sau:
- Hiện nay, tỉnh ta có 1 trạm biến áp 220kv (tại xã Nguyên xá, huyện ðông
hưng) và 42,2km ñường dây 220kv; 8 trạm biến áp 110kv và 143km ñường dây 110kv
ñược bố trí trên tất cả 8 huyện, thành phố trong tỉnh, hệ thống lưới ñiện này thực hiện
nhiệm vụ nhận ñiện từ lưới ñiện quốc gia truyền tải ñiện năng về cung cấp cho tỉnh
Thái bình và liên thông với các tỉnh lân cận, ñể tạo ñiều kiện ñiều tiết nguồn ñiện ổn
ñịnh, ñảm bảo hệ số cung cấp ñiện, an toàn, ổn ñịnh cao khi có sự cố lưới truyền tải
ñiện xẩy ra.
- Về lưới ñiện trung áp, hạ áp tỉnh ta có 19 trạm biến áp trung gian 35/10kv;
1990 trạm biến áp phân phối 35/04kv, 10/0,4kv; 1.790km ñường dây 35kv, 10kv;
5.700km ñường dây hạ thế và 461.925 chiếc công tơ, hệ thống lưới ñiện trung, hạ áp
này thực hiện nhiệm vụ cung cấp ñiện trực tiếp cho các xã, các ñơn vị và cơ quan trên
ñịa bàn tỉnh.
1.3. Khảo sát thực tế tại trạm biến áp 110kV thành phố Thái Bình (E11.3)

1.3.1. Sơ ñồ nối trạm
- Trạm biến áp 110 kV Thành Phố Thái Bình - E11.3 có vị trí ở 269 ñường Trần
Thái Tông phường Tiền Phong T.P Thái Bình. Phía ðông giáp Công ty TNHH dệt; với

ñường Trần Thái Tông T.P Thái Bình, Phía Nam giáp với ñường Trần Thái Tông và
Công ty xe khách Thái Bình, Phía Tây giáp Công ty TNHH Ôtô Hoàng Nam.
- Diện tích toàn trạm là: 3494m2. Trong ñó diện tích phòng ñiều khiển trung tâm
+ nhà PP10kV là: 331,2m2. Diện tích thiết bị ngoài trời khu vực 35kV là: 638m2.
Diện tích phía 110kV là: 924m2.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

5


- Trạm gồm 02 máy biến áp với tổng công suất toàn trạm là: 65.000kVA, trong
ñó: MBAT1: 25.000kVA; T2: 40.000kVA. Cấp ñiện áp: 115/38,5/11kV.
- Phía 110 kV sử dụng thanh cái bằng dây dẫn mềm (dây nhôm lõi thép). Bao
gồm 03 ngăn lộ 110kV: Lộ 171E11.3 – 171E3.3; lộ 172E11.3 – 175E11.1, ngăn lộ liên
lạc 112.
Thông số ngăn lộ 171 cụ thể như sau:
+ MC 171: Loại: S1-145F1; Nước SX: ðức; Năm SX: 1997; năm ñưa vào vận
hành: 1999 ; Uñm = 145kV; Iñm = 3150A; In = 31,5kA.
+ Ti 171: Loại: AT4-125; Nước SX: Thổ nhĩ kỳ; Năm SX: 1997; năm ñưa vào
vận hành: 1999 ; Uñm = 115kV; Công suất các cuộn dây: 30/30/30/30VA; Cấp chính
xác trên cuộn dây: 0,5/5p20/5p20/5p20.
+ Tu 171: Loại: Kiểu tụ - CCV123; Nước SX: Ấn ñộ; Năm SX: 2009; năm ñưa
vào vận hành: 2010 ; Uñm = 115/√3; Sñm = 100VA; Tỷ số biến 115/√3:0,1/√3kV;
Cấp chính xác 0,5 và 3P
+ DCL của Ấn ñộ sản xuất; Hai ngăn lộ còn lại là 172 và 112 các thiết bị có
thống số giống với ngăn lộ 171 như ñã trình bày ở trên.
- Phía 35kV: Sử dụng các thiết bị ñược lắp ñặt ngoài trời; qua quá trình vận hành
ñã có nhiều thay ñổi. Hiện tại ngăn lộ 312 ñã ñược ñấu cứng …
- Phía 10kV: Sử dụng các thiết bị hợp bộ ñược ñặt trong nhà: Các MC loại:
VA636/12-2, hãng AEG - ðức SX; Riêng ngăn lộ MC 977 và 979 là khác loại: MC

977 loại HVF-2041; nước SX: HYUNDAI-HÀN QUỐC. MC 979 loại: SF1-MERLINGERIN-24; nước SX: Italia.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

6


1.3.2. Nghiên cứu về Máy biến áp trong trạm
a. Máy biến áp T1 (25MVA)

Hình 1.1. Máy biến áp T1 trong trạm.
- Kiểu loại - Mã hiệu: TдTH-110- T1
- Nhà chế tạo: Liên Xô ( cũ)
- Kiểu làm mát: Tự nhiên và cưỡng bức quạt gió
- Thông số kỹ thuật
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của máy biến áp T1.
Tham số

Trị số

Công suất ñịnh mức các cuộn dây (kVA)
Cao thế

25.000

Hạ thế

25.000

Trung thế

25.000

Công suất ñịnh mức các cuộn dây khi không làm mát (kVA)
Cao thế

15.000

Hạ thế

15.000

Trung thế

15.000

ðiện áp ñịnh mức (kV)
Cao thế

115,0

Trung thế

38,5

Hạ thế

11,0

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

7


Dòng ñiện ñịnh mức (A)
Cao thế

125,5

Trung thế

375

Hạ thế

131

Số pha

3

Tổ ñấu dây

Yo/Yo/∆

b. Máy biến áp T2 (40MVA)

Hình 1.2. Máy biến áp T2 trong trạm.
- Kiểu loại - Mã hiệu: TBT
- Nhà chế tạo:

Thiết bị ñiện ðông Anh- Hà nội -Việt Nam
- Kiểu làm mát:
Tự nhiên và cưỡng bức quạt gió
- Tổng trọng lượng MBA: 75.000 kg
- Trọng lượng dầu:
22.800 kg
- Thông số kỹ thuật
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật của máy biến áp T1.
Tham số
Công suất ñịnh mức các cuộn dây (kVA)
Cao thế
Hạ thế
Trung thế
Công suất ñịnh mức các cuộn dây khi không làm mát (kVA)
Cao thế
Hạ thế
Trung thế
ðiện áp ñịnh mức (kV)
Cao thế
Trung thế
Hạ thế

Trị số
40.000
40.000
40.000
30.000
30.000
30.000
115,0

38,5
11,0

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

8


Dòng ñiện ñịnh mức (A)
Cao thế
Trung thế
Hạ thế
Số pha
Tổ ñấu dây
Số nấc ñiều chỉnh phía:
Cao thế
Trung thế
Hạ thế

201,1
599,8
2099,5
3
Yo/Yo/∆-12-11
19
5
1

c. Máy biến áp tự dùng TD32

Hình 1.3. Máy biến áp tự dùng TD32.
- Kiểu loại - Mã hiệu: TBT – 35/0.4/50kVA
- Nhà chế tạo: ABB - Thanh Trì – Hà Nội – Việt Nam
- Chế ñộ làm mát: dầu tự nhiên
- ðặc tính kỹ thuật
Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật của máy biến áp TD32.
Tham số

Trị số

Công suất ñịnh mức ( kVA )

50

ðiện áp ñịnh mức sơ cấp ( kV )

35

ðiện áp ñịnh mức thứ cấp ( kV )

0,4

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

9


Dòng ñiện ñịnh mức sơ cấp ( A )

0.825

Dòng ñiện ñịnh mức thứ cấp ( A )

72.17

Số pha

3

Tổ ñấu dây

Y/Yo-12

Số nấc ñiều chỉnh:

3

Chênh lệch ñiện áp giữa các nấc:

%

Kiểu ñiều chỉnh ñiện áp

1.75
Không ñiện

d. Máy biến áp tự dùng TD91

Hình 1.4. Máy biến áp tự dùng TD91.
- Kiểu loại - Mã hiệu: BAD-100-10/0.4

- Nhà chế tạo: Thiết bị ðiện ðông Anh – Việt Nam
- Chế ñộ làm mát: Bằng dầu tự nhiên
- ðặc tính kỹ thuật
Bảng 1.4. Thông số kỹ thuật của máy biến áp TD91.
Tham số
Công suất ñịnh mức ( kVA )

Trị số
100

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

10


ðiện áp ñịnh mức sơ cấp ( kV )

10.5

ðiện áp ñịnh mức thứ cấp ( kV )

0,4

Dòng ñiện ñịnh mức sơ cấp ( A )

5.78

Dòng ñiện ñịnh mức thứ cấp ( A )

144.5

Số pha

3

Tổ ñấu dây

∆/Yo-11

Số nấc ñiều chỉnh:
Chênh lệch ñiện áp giữa các nấc:

3
%

Kiểu ñiều chỉnh ñiện áp

0.275V
Không ñiện

1.3.3. Nghiên cứu về các thiết bị bảo vệ trong trạm E11.3
1.3.3.1. Máy cắt
Máy cắt ñiện cao thế là một phần tử không thể thiếu ñược trong hệ thống
truyền tải và phân phối ñiện năng. Vai trò của máy cắt là ñóng cắt mạch ñiện trong quá
trình vận hành bình thường của hệ thống và chế ñộ sự cố.Trong trạm có sử dụng rất
nhiều máy cắt
a. Máy cắt 112

Hình 1.5. Máy cắt 112.
- Kiểu loại - Mã hiệu: S1-145F1

- Hãng sản xuất: ðức
- ðiện áp ñịnh mức: 145kV
- Dòng ñiện ñịnh mức: 3150A
- Dòng ñiện cắt ngắn mạch ñịnh mức: 31,5kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch ñịnh mức:
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

11


- Chu trình ñóng cắt: C-0,3s-ð;C-3phút-ð;C
- Số lần cắt ngắn mạch ñịnh mức cho phép: 2500
- Dòng ñóng tại chu kỳ lớn nhất: 80kA
- Thời gian chịu dược dòng ñiện ngắn mạch: 03s
- Tần số ñịnh mức: 50/60Hz
- Khả năng chịu ñiện áp tăng cao, với tần số công nghiệp (50Hz trong 1 phút):
+ Pha với ñất: 275kV
+ Giữa 2 tiếp ñiểm ở vị trí mở: 275kV
- Khả năng chịu ñiện áp xung sét và xung do thao tác trên lưới:
+ Pha với ñất: 650kV
+ Giữa 2 tiếp ñiểm ở vị trí mở: 650kV
- Dòng cắt ñường dây không tải ñịnh mức: 140A
- Khối lượng khí SF6/1MC: 9kg
- Khối lượng một trụ cực của MC: 300kg
- Áp suất vận hành khí SF6 ( ở 200C ): 6,8Bar
+ Báo tín hiệu SF6 giảm: 5,8 Bar
+ SF6 khoá ñiều khiển: 5,5Bar
b. Máy cắt 171; 172

Hình 1.6. Máy cắt 171, 172.

- Kiểu loại - Mã hiệu: S1-145F1
- Hãng sản xuất: ðức
- ðiện áp ñịnh mức: 145kV
- Dòng ñiện ñịnh mức: 3150A
- Dòng ñiện cắt ngắn mạch ñịnh mức: 31,5kA
- Chu trình ñóng cắt: C-0,3s-ð;C-3phút-ð;C
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

12


- Số lần cắt ngắn mạch ñịnh mức cho phép: 2500
- Dòng ñóng tại chu kỳ lớn nhất: 80kA
- Thời gian chịu dược dòng ñiện ngắn mạch: 03s
- Tần số ñịnh mức: 50/60Hz
- Khả năng chịu ñiện áp tăng cao, với tần số công nghiệp (50Hz trong 1 phút):
+ Pha với ñất: 275kV
+ Giữa 2 tiếp ñiểm ở vị trí mở: 275kV
- Khả năng chịu ñiện áp xung sét và xung do thao tác trên lưới:
+ Pha với ñất: 650kV
+ Giữa 2 tiếp ñiểm ở vị trí mở: 650kV
- Dòng cắt ñường dây không tải ñịnh mức: 140A
- Khối lượng khí SF6/1MC: 9kg
- Khối lượng một trụ cực của MC: 300kg
- Áp suất vận hành khí SF6 ( ở 200C ): 6,8Bar
+ Báo tín hiệu SF6 giảm: 5,8 Bar
+ SF6 khoá ñiều khiển: 5,5Bar
b. Máy cắt 331; 332; 371; 372; 373;

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

13


Hình 1.7. Máy cắt 331; 332; 371; 372; 373
- Kiểu loại - Mã hiệu: OFVP-36
- Hãng sản xuất: Ấn ðộ
- ðiện áp ñịnh mức: 38kV
- Dòng ñiện ñịnh mức: 800A
- Tần số ñịnh mức: 50Hz
- Dòng ñiện cắt ngắn mạch ñịnh mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch ñịnh mức: 1s
- Chu trình ñóng cắt: Cắt - 0,3s - ðóng Cắt – 180s – ðóng Cắt
- Thời gian lên cót sau thao tác: 10s

1.3.3.2. Dao cách ly:
a. Dao cách ly 112 – 1
- Kiểu loại - Mã hiệu: RE-300 Chém ngang
- Hãng sản xuất: Ấn ðộ
- ðiện áp ñịnh mức: 123kV
- Dòng ñiện ñịnh mức: 1250A
- Dòng ñiện ngắn mạch ñịnh mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch ñịnh mức: 03s
- ðiều khiển tại chỗ hoặc từ xa
- Kiểu chuyển ñộng: ðộng cơ và bằng tay
- Góc quay: 90º
- Khoảng cách pha-pha: 2200mm
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

14

Hình 1.8. Dao cách ly 112 – 1

b. Dao cách ly 112 – 2

Hình 1.9. Dao cách ly 112 – 2
c. Dao trung tính 131 – 0

- Kiểu loại - Mã hiệu: RE-300 Chém ngang
- Hãng sản xuất: Ấn ðộ
- ðiện áp ñịnh mức: 123kV
- Dòng ñiện ñịnh mức: 1250A
- Dòng ñiện ngắn mạch ñịnh mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch ñịnh mức: 03s
- ðiều khiển tại chỗ hoặc từ xa
- Kiểu chuyển ñộng: ðộng cơ và bằng tay
- Góc quay: 90º
- Khoảng cách pha-pha: 2200mm
- Kiểu loại - Mã hiệu: RE-300 Chém ñứng
- Hãng sản xuất: Ấn ðộ
- ðiện áp ñịnh mức: 123kV
- Dòng ñiện ñịnh mức: 1250A
- Dòng ñiện ngắn mạch ñịnh mức: 25kA
- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch ñịnh mức: 03s
- ðiều khiển tại chỗ hoặc từ xa
- Kiểu chuyển ñộng: ðộng cơ và bằng tay
- Góc quay: 90º

Hình 1.10. Dao trung tính 131 – 0

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………………

15