Nghiên cứu ứng dụng rơle kỹ thuật số bảo vệ trạm biến áp 110KV huyện ninh phước, tỉnh ninh thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGÔ THỊ KIM HẬU

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG RƠLE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ
TRẠM BIẾN ÁP 110KV HUYỆN NINH PHƯỚC,
TỈNH NINH THUẬN

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60520202

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS LÊ CÔNG THÀNH

HÀ NỘI, NĂM 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các kết quả nghiên
cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn
nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện
trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Ngô Thị Kim Hậu

i

LỜI CÁM ƠN
Để có được cuốn luận văn này em xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu trường
Đại học Thủy Lợi, phòng Đào tạo Đại học và sau đại học đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ
cho em trong suốt quá trình học tập.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô bộ môn kỹ thuật điện khoa năng lượng đã trực
tiếp hoặc gián tiếp giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức khoa học chuyên
ngành bổ ích cho bản thân em những năm qua.
Em xin chân thành cảm ơn công ty điện lực Ninh Phước đã tạo điều kiện thuận lợi giúp
em thu thập số liệu cùng những tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu một cách dễ
dàng và thuận lợi nhất.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy PGS.TS Lê
Công Thành, Người đã tận tình hướng dẫn, dìu dắt, giúp đỡ em. Nhờ có những hướng
dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình mà bài luận văn của em đã hoàn thành một cách tốt
nhất.
Cuối cùng, em rất mong nhận dược sự đóng góp ý kiến và nhận xét của quý thầy, cô và
các bạn đọc để bài luận văn được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
DANH

MỤC

CÁC

.........................................................................................v

HÌNH
DANH

VẼ
MỤC

BẢNG

BIỂU............................................................................................vi DANH MỤC CÁC
TỪ

VIẾT

TẮT..............................................................................

vii

MỞ

ĐẦU

..................................................................................................................... viii
CHƯƠNG 1
THUẬN
1.1

GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP 110kV NINH PHƯỚC – NINH
..............................................................................................................1

Vị trí, vai trò, lịch sử phát triển..........................................................................1

1.1.1

Giới thiệu chung..........................................................................................1

1.1.2

Qui mô trạm: ...............................................................................................1

1.1.3

Các thiết bị bảo vệ trạm ..............................................................................2

1.1.4

Hệ thống điện tự dùng.................................................................................2

1.1.5

Cách điện – bảo vệ quá áp – nối đất ...........................................................4

1.2

Nguyên lý hoạt động ..........................................................................................5

1.3

Thông số và các thiết bị chính ...........................................................................7

1.3.1

Các thông số phía 110kV của trạm .............................................................7

1.3.2

Các thông số phía 22kV của trạm ...............................................................9

CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ RƠ LE KỸ THUẬT SỐ ............11

2.1

Cơ sở rơle kỹ thuật số ......................................................................................11

2.2

Giới thiệu rơle kỹ thuật số của hãng Siemens .................................................12

2.2.1

Rơle kỹ thuật số 7UT513 ..........................................................................12

2.2.2

Rơle kỹ thuật số 7UT613 ..........................................................................26

2.2.3

Rơle kỹ thuật số 7SA522 ..........................................................................42

2.3

Giới thiệu rơle kỹ thuật số của hãng Alstom - Pháp ........................................52

2.3.1

Rơle kỹ thuật số họ MICOM.744X...........................................................52

2.3.2

Rơle kỹ thuật số MICOM P63X ...............................................................57

CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG RƠLE KỸ THUẬT SỐ
BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110kV NINH PHƯỚC ...........................................60
3.1

Cơ sở bảo vệ rơle trạm biến áp 110kV ............................................................60

3.1.1

Yêu cầu chung của bảo vệ rơle .................................................................60

3.1.2

Các loại hư hỏng của MBA.......................................................................60
3

3.1.3
3.2

Các loại bảo vệ ..........................................................................................61

Lựa chọn rơle bảo vệ........................................................................................65

3.2.1

Bảo vệ máy biến áp T1..............................................................................65

3.2.2

Bảo vệ phía đường dây 110kV.................................................................66

3.2.3

Bảo vệ phía đường dây 22kV....................................................................67

3.3

Tính toán ngắn mạch........................................................................................68

3.3.1

Sơ đồ các điểm ngắn mạch và sơ đồ thay thế ...........................................68

3.3.2

Các đại lượng cơ bản và thông số các phần tử..........................................68

3.3.3

Tính toán dòng điện ngắn mạch ................................................................71

3.4

Tính toán chỉnh định ........................................................................................81

3.4.1

Bảo vệ quá tải máy biến áp .......................................................................82

3.4.2

Bảo vệ quá dòng........................................................................................84

3.4.3

Bảo vệ so lệch dọc.....................................................................................86

3.4.4

Bảo vệ chống chạm đất hạn chế I 0 /(87N) .............................................92

3.4.5

Khóa sóng hài............................................................................................95

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................97

4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ nguồn điện tự dùng AC ..........................................................................3
Hình 1.2 Sơ đồ nguồn điện tự dùng DC ..........................................................................4
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý trạm 110kV Ninh Phước .......................................................6
Hình 2.1 Rơle so lệch 7UT513 ......................................................................................12
Hình 2.2 Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch có hãm.................................................17
Hình 2.3 Nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT513 ............................24
Hình 2.4 Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT613 ............................................30
Hình 2.5 Nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện trong rơle 7UT613 ..............................34
Hình 2.6 Đặc tính tác động của rơle 7UT613 ..............................................................35
Hình 2.7 Đặc tính hãm của rơle 7UT613 ......................................................................36
Hình 2.8 Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT613 .............................38
Hình 2.9 Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế..................................40
Hình 2.10 Cấu trúc phần cứng của rơle số 7SA522 ......................................................44
Hình 3.1 Vai trò rơle hơi ...............................................................................................61
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ so lệch ...............................................................64
Hình 3.3 Phương thức bảo vệ máy biến áp T1 ..............................................................65
Hình 3.4 Phương thức bảo vệ cho đường dây phía 110kV ...........................................66
Hình 3.5 Phương thức bảo vệ cho đường dây phía 22kV .............................................67
Hình 3.6 (a) Sơ đồ nguyên lý và các điểm ngắn mạch
(b) Sơ đồ thay thế ......68
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ................................71
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ................................72
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ................................74

Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ..............................74
Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ..............................77
Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch ..............................77
Hình 3.13 Đường đặc tính làm việc của rơle 7UT613 ..................................................89


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của các thiết bị điện phía 110kV........................................7
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của máy cắt SF6 - 3AP1FG ...............................................7
Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của dao cách ly S&S POWER ...........................................8
Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của máy biến áp kiểu tụ (Crompton Greaves) ...................8
Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật của máy biến dòng điện .....................................................8
Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật của máy cắt chân không (3AH1) ......................................9
Bảng 1.7 Thông số kỹ thuật của chống sét van (3E – P4 096 - 2PL3)..........................9
Bảng 1.8 Thông số kỹ thuật của máy biến áp .................................................................9
Bảng 1.9 Thông số kỹ thuật của máy biến dòng điện ..................................................10
Bảng 2.1 Thời gian làm việc của rơle bảo vệ so lệch máy biến áp ...............................21
Bảng 2.2 Thời gian làm việc của rơle bảo vệ chống chạm đất hạn chế ........................24
Bảng 2.3 Cài đặt thông số vào rơle 7UT613 .................................................................34
Bảng 3.1 Dòng ngắn mạch qua các máy biến dòng BI .................................................73
Bảng 3.2 Dòng ngắn mạch qua các máy biến dòng BI .................................................76
Bảng 3.3 Dòng ngắn mạch qua các máy biến dòng BI .................................................79
Bảng 3.4 Kết quả tính toán ngắn mạch..........................................................................80
Bảng 3.5 Kết quả tính toán ngắn mạch sau quy đổi ......................................................81
Bảng 3.6 Các thông số kỹ thuật của máy biến áp..........................................................81
Bảng 3.7 Kết quả tính ngắn mạch ở các phía ................................................................82
Bảng 3.8 Cài đặt nhiệt độ ở các phía .............................................................................84
Bảng 3.9 Bảo vệ cực đại ngưỡng thấp phía 23kV.........................................................85
Bảng 3.10 Bảo vệ cực đại ngưỡng thấp phía 110 kV....................................................86
Bảng 3.11 Các thông số bảo vệ so lệch dọc ..................................................................86

Bảng 3.12 Cài đặt giá trị vào rơle 7UT613 ...................................................................91
Bảng 3.13 Bảng kết quả tính toán bảo vệ chạm đất ......................................................92
Bảng 3.14 Cài đặt thông số cho máy biến áp ................................................................92
Bảng 3.15 Cài đặt thông số cho rơle phía 110kV..........................................................93
Bảng 3.16 Cài đặt thông số cho rơle phía 22kV............................................................94


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ĐHTL Đại học Thủy lợi
MBA Máy biến áp
MBA T1 Máy biến áp 1
MBA T2 Máy biến áp 2
TD1 Tự dùng 1
TD2 Tự dùng 2
TC Thanh cái
MC Máy cắt

vii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài:
 Trạm biến áp là một trong ba thành phần quan trọng không thể thiếu của hệ thống
điện;
 Trạm biến áp 110/22kV Ninh Phước cung cấp điện cho huyện Ninh Phước, Thuận
Nam và một phần cho thành phố Phan Rang - Tháp Chàm
 Hệ thống bảo vệ rơ le quyết định đến sự hoạt động an toàn ổn định của trạm biến áp
và lưới điện khu vực
Hệ thống bảo vệ rơ le của trạm là vô cùng cần thiết, nó có nhiệm vụ ngăn ngừa sự cố,
phát hiện đúng và nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, khắc phục

chế độ làm việc liên tục của hệ thống. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu ứng dụng rơle kỹ
thuật số bảo vệ trạm biến áp 110kV huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận” mang
tính bức thiết có khả năng ứng dụng vào thực tiễn.
2. Mục đích của Đề tài:
Nghiên cứu, đánh giá tổng quan về hiện trạng trạm biến áp 110kV Ninh Phước đặc biệt
về hệ thống bảo vệ rơ le
Nghiên cứu đánh giá tổng quan về các loại rơ le kỹ thuật số chính đang được sử dụng
trong các trạm biến áp điện lực
Tính toán, lựa chọn, chỉnh định các rơ le rơ le kỹ thuật số cho trạm biến áp 110kV
Ninh
Phước
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Trạm biến áp 110kV Ninh Phước, Ninh Thuận.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Thu thập phân tích số liệu
- Nghiên cứu lí thuyết về bảo vệ rơle trạm biến áp, về rơle kỹ thuật số để lựa chọn hệ
thống rơle số phù hợp.

8


- Tính toán, mô phỏng để xác định các thông số chỉnh định của hệ thống rơle đã đề
xuất.
5. Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm 03 chương, 26 hình vẽ và 28 bảng với các nội dung về: Giới thiệu về
trạm biến áp 110kV Ninh Phước, Nghiên cứu tổng quan về rơ le kỹ thuật số, nghiên
cứu thiết kế hệ thống rơle kỹ thuật số bảo vệ cho trạm biến áp 110kV Ninh Phước và
phần kết luận, kiến nghị cho toàn bộ luận văn sẽ được đưa ra.

9

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP 110kV NINH
PHƯỚC – NINH THUẬN

1.1 Vị trí, vai trò, lịch sử phát triển
1.1.1 Giới thiệu chung
Trạm biến áp 110/22kV Ninh Phước trực thuộc Chi nhánh điện Cao thế Ninh Thuận Công ty Lưới điện Cao thế miền Nam được giao nhiệm vụ quản lý vận hành lưới điện
110kV, nhiệm vụ chính của trạm là cung cấp điện cho huyện Ninh Phước, Thuận Nam
và một phần cho thành phố Phan Rang - Tháp Chàm.
Trạm được xây dựng trên quốc lộ 1A, thôn Hiếu Thiện, xã Phước Ninh, huyện Thuận
Nam, tỉnh Ninh Thuận.
Trạm biến áp 110/22kV Ninh Phước được xây dựng vào năm 2000. Công suất thiết kế
50MVA, công suất lắp đặt được chia làm hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Trạm được đưa vào vận hành ngày 18 tháng 02 năm 2004 với công suất
lắp đặt 25MVA.
- Giai đoạn 2: Hoàn thiện sơ đồ lắp thêm một MBA 25MVA, phân đoạn thanh cái
110kV, 22kV đóng điện vận hành ngày 30 tháng 02 năm 2016
1.1.2 Qui mô trạm:
Phía 110kV gồm:
+ Ngăn lộ 171: đường dây 110kV Ninh Phước – Tuy Phong;
+ Ngăn lộ 172: đường dây 110kV Ninh Phước – Tháp Chàm;
+ Ngăn lộ 131: ngăn lộ tổng 131 vào MBA T1
+ Ngăn lộ 132: ngăn lộ tổng 132 vào MBA T2
+ Ngăn lộ phân đoạn thanh cái 112
Máy biến áp:
1

+ T1: 25MVA – 115/23kV;
+ T2: 25MVA – 115/23kV;
+ TD1: 75kVA – 22/0,4kV.
+ TD2: 100kVA – 22/0,4kV.
Phía 22kV: gồm 08 xuất tuyến 22kV, 2 ngăn tụ bù, một máy cắt phân đoạn:
+ 471: Phước Dân;
+ 473: Phước Dinh;
+ 475: Phước Minh;
+ 477: Phước Diêm.
+ 472 và 474: Vĩnh Tân.
+ 476 và 478: Thuận Nam
+ TBN401 và TBN402: Tụ bù cho thanh cái C41 và C42
1.1.3 Các thiết bị bảo vệ trạm
Thiết bị bảo vệ chính của trạm là bảo vệ so lệch và bảo vệ quá dòng. Ngoài ra, để bảo
vệ cho đường dây, thanh cái và máy cắt trong trạm còn sử dụng một số loại bảo vệ
khác như: Bảo vệ khoảng cách, bảo vệ so lệch thanh cái trở kháng thấp, bảo vệ chống
từ chối tác động của máy cắt, bảo vệ cắt nhanh chống các dạng ngắn mạch nhiều pha.
1.1.4 Hệ thống điện tự dùng
- Nguồn tự dùng xoay chiều được cung cấp từ phía thứ cấp máy biến áp tự dùng TD1
(22kV/0.22-0.38KV – 75KV A) và TD2 (chưa đưa vào hoạt động) đến vào các tủ, thiết
bị chính thông qua các CB nhánh (đều có bảo vệ riêng).
Vì vậy rất thuận lợi cho vận hành và sửa chữa hư hỏng.
- Nguồn tự dùng một chiều: Sử dụng 01 bộ ắc quy Niken-Cadmi (NiCd), ngõ ra
110VDC, dung lượng 120Ah/5h. Do có 1 dàn ắc quy 110V là nguồn cung cấp điện tự

2


dùng DC cho toàn trạm nên không có nguồn dự phòng trong trường hợp ắc quy bị sự
cố.

22kV

22kV C42

Q0

MC 412

Q0

412-1

M

M
800A

800A
6A

6A

Q8

Q8

TD2
75kVA

TD1

75kVA
222x2,5%/0,4kV

222x2,5%/0,4kV
Khóa liên
động
và ATS

U

Q02

Q01
M

U

M

I

I




Q24

Phụ tải tự dùng AC
380/220V

Hình 1.1 Sơ đồ nguồn điện tự dùng AC

3

1


TC 380/22V

TC 380/22V

Q16

Q21
Input
CB

Input
CB

Máy nạp
V01

Máy nạp
V02

Output
CB

Q01
100A

Battery
CB

Q21

Q22

100A

100A

Battery
CB

Output
CB

ACCU

ACCU

Q02

115Ah

115Ah

100A
2/PE DC 110V, 125A

PT TỰ DÙNG DC
110V

Hình 1.2 Sơ đồ nguồn điện tự dùng DC
1.1.5 Cách điện – bảo vệ quá áp – nối đất
- Theo tiêu chuẩn IEC 815/85; khu vực có độ nhiểm bẩn không khí cấp 3, ứng với
đường rò tối thiểu cách điện 2,5cm/kV.
Việc tính toán cách điện có sự phối hợp cách điện đường dây để hạn chế sự phóng điện
do sét đánh trên đường dây truyền vào trạm.
- Bảo vệ quá điện áp trong trạm bao gồm bảo vệ sét đánh trực tiếp, bảo vệ chống sét
truyền từ đường dây vào trạm và bảo vệ quá điện áp thao tác:
+ Bảo vệ quá điện áp do sét đánh trực tiếp: dùng kim thu sét lắp trên các đỉnh trụ
110kV, trụ ănten.


+ Bảo vệ quá điện áp do sét truyền từ đường dây vào trạm và quá điện áp cảm ứng qua
các cuộn dây máy biến áp, ở các đầu vào 110 kV và đầu ra 22 kV của máy biến áp lực
trang bị các chống sét van loại ZnO, còn cuộn cân bằng đấu tam giác có một đầu được
nối đất. Ngoài ra ở đầu các đường dây 110 kV cũng trang bị các chống sét van bảo vệ
tiếp điểm máy cắt khi máy cắt hở mạch.
1.2 Nguyên lý hoạt động
Phía 110kV: Trạm biến áp 110/22kV Ninh Phước nhận điện từ một trong hai nguồn:
+ Nguồn chính: Từ nhà máy thủy điện Đại Ninh thông qua đường dây 110kV Đại
Ninh
– Phan Rí - Tuy Phong – Ninh Phước (lộ 171).
+ Nguồn dự phòng: Từ nhà máy thủy điện Đa Nhim thông qua đường dây 110kV Đa
Nhim - Ninh Sơn – Tháp Chàm – Ninh Phước (lộ 172).

Thông qua 2 đường dây 171, 172 các trạm 110kV Tuy Phong, Ninh Phước, Tháp
Chàm có thể nhận hoặc phát công suất qua lại với nhau tùy theo thời điểm trào lưu
công suất.
Phân đoạn cho thanh góp 110kV là máy cắt 112. Do có máy cắt phân đoạn thanh góp
nên hạn chế được sự thao tác nhầm, hạn chế được khu vực mất điện khi sự cố trên
phân đoạn thanh góp và an toàn hơn cho việc kiểm tra sửa chữa thiết bị.
Phía 22kV: Thiết bị phân phối 22kV được thiết kế trong ngăn tủ hợp bộ đặt trong nhà
phân phối, bao gồm: 2 ngăn lộ tổng 431 và 432; 8 phát tuyến là 22kV ra lưới điện lực;
2 ngăn MBA tự dùng (ngăn lộ TD41, TD42), 2 tủ đo lường PT 22kV/110V (ngăn lộ
TUC41, TUC42), 2 ngăn tụ bù (TBN401, TBN402); MC phân đoạn thanh cái 22kV
412.
Hiện nay trạm vận hành ở chế độ 1 MBA, MBA T2 đang ở trạng thái dự phòng nguội
và thanh cái C42 không có điện, máy cắt 412 mở. MBA T1 mang tải cung cấp cho các
phụ tải trên thanh cái C41.
Khi có bảo trì sửa chữa hay sự cố MBA T1, để phụ tải không bị gián đoạn cung cấp
điện thì MBA T2 phải đưa vào hoạt động cấp điện cho phụ tải qua máy cắt phân đoạn
thanh cái 412.


Sơ đồ nguyên lý:


Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý trạm 110kV Ninh Phước
6


1.3 Thông số và các thiết bị chính
1.3.1

Các thông số phía 110kV của trạm

Phía 110kV dùng sơ đồ “ hình chữ H”, các thiết bị được đặt ngoài trời có các thông số
kỹ thuật sau:
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của các thiết bị điện phía 110kV
S T M U Iđ
T hi ã đ m
1M 3
áy A
2D M
ao G
T
3M 1
110
áy (2 10,
54/
4 bi
M 5A
áy T
5D M
2
ao G
0
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của máy cắt SF6 - 3AP1FG
Đ
iệ
D
ò
T
ần
T

h
T
h
C
h
Ti
êu
M
ức
Tr
ọ
Tr
ọ
D
ò
Đ
iệ
T
h
Đ
iệ
Đ
iệ

12
3k
16
00
50
H

31
±
57
±
O
IE
C
55
0k
15
00
8,
1k
25
k
23
0k
3s
11
0
22
0

7


Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của dao cách ly S&S POWER
Đ
iệ
D

ò
T
ần
M
ức
Tr
ọ
D
ò
D
ò
Đ
iệ
Đ
iệ

12
3k
20
00
50
H
65
0k
78
0k
62
,5
25
k

U
=
U
=
Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của máy biến áp kiểu tụ (Crompton Greaves)

Đ
iệ
C
ô
T
ần
Đ
iệ
Tr
ọ
H
ệ
D
ầu
D
ầu
Đ
iệ

12
3k
15
0
50

H
55
0k
43
0k
1,
2
30
±
65
±
23
0k
Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật của máy biến dòng điện

Đ
iệ
T
ần
M
ức
Tr
ọ
D
ò
D
ò
Đ
iệ
Đ

iệ

14
5k
50
H
65
0k
78
0k
62
,5
25
k
65
0k
75
k
8


Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật của máy cắt chân không (3AH1)
Đ U
iệ n
20
D 00
ò A
nT (50
ần H
S 03

ố
D Is
ò c
D Ip
ò =
Đ 12
iệ 5k
Đ U
iệ F

Bảng 1.7 Thông số kỹ thuật của chống sét van (3E – P4 096 - 2PL3)
Đ
iệ
Đ
iệ
D
ò
D
ò
T
ần

U
r
77
k
In
=
65
k

48
-

1.3.2 Các thông số phía 22kV của trạm
Bảng 1.8 Thông số kỹ thuật của máy biến áp
Đ
iệ
C
ô
T
ần
Đ
iệ
Đ
iệ

24
k
15
0
50
H
12
5k
50
k

9

Bảng 1.9 Thông số kỹ thuật của máy biến dòng điện
Đ
iệ
T
ần
C
ô
D
ò
Đ
iệ
Đ
iệ

24
k
50
H
3*
15
20
k
12
5k
50
k

KẾT LUẬN 1
Với thiết kế và quy mô công suất như trên, trạm biến áp 110kV Ninh Phước sẽ là
nguồn cung cấp điện quan trọng cho các phụ tải trong huyện Ninh Phước cũng như các

khu vực lân cận, góp phần quan trọng vào việc phát triển kinh tế - xã hội của huyện
Ninh Phước nói riêng và tỉnh Ninh Thuận nói chung. Trang thiết bị của trạm được đầu
tư mới hoàn toàn và đều là những trang thiết bị hiện đại, đã được thử nghiệm theo
đúng quy trình trước khi đưa vào vận hành và đảm bảo đáp ứng tất cả các yêu cầu kỹ
thuật hiện hành. Do tính chất quan trọng của trạm nên cần phải có những yêu cầu cao
cho hệ thống bảo vệ rơle. Để duy trì sự vận hành an toàn và ổn định lâu dài của trạm
cần thiết phải có một hệ thống bảo vệ rơle với các phương thức bảo vệ và rơle phù
hợp. Vì vậy, vấn đề cài đặt rơle kỹ thuật số mang tính bức thiết.

10


CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ RƠ LE
KỸ THUẬT SỐ

2.1 Cơ sở rơle kỹ thuật số
Rơle là phần tử quan trọng nhất trong hệ thống bảo vệ, nó quyết định có tác động cảnh
báo và bảo vệ thiết bị. Rơle có rất nhiều chuẩn loại khác nhau nhưng có thể phân làm
ba nhóm chính: Rơle điện từ, rơle tĩnh (dùng linh kiện bán dẫn) và rơle kỹ thuật số hay
gọi tắt là rơle số. Tuy rơle số ra đời sau nhưng nó có rất nhiều ưu điểm quan trọng nổi
bật sau:
- Độ tin cậy làm việc cao nhờ hạn chế được nhiễu và sai số do nguyên lý truyền
thông tin bằng số
- Độ chính xác cao nhờ có bộ lọc số và các thuật toán đo lường tối ưu
- Công suất tiêu thụ bé khoảng 0,2VA (rơle cơ là 10VA)
- Ngoài chức năng bảo vệ còn có thể thực hiện nhiều chức năng đo lường và tự
động như hiển thị và ghi chép các thông số của hệ thống trong chế độ tải làm việc bình
thường và các chế độ khi tải gặp sự cố, lưu giữ các dữ liệu cần thiết để giúp ích cho

việc phân tích sự cố, xác định vị trí điểm sự cố.v.v.
- Có khả năng đo lường và nối mạng phục vụ cho công tác điều khiển, giám sát
và điều chỉnh từ xa. Dễ dàng liên kết với các thiết bị bảo vệ khác và với mạng lưới
thông tin đo lường như hệ thống SCADA…
Ngoài những ưu điểm đã nêu, rơle số còn có những nhược điểm:
- Cấu tạo phức tạp đòi hỏi người vận hành có trình độ cao hơn, khả năng hiểu biết
nhiều hơn.
- Nhậy cảm với các điều kiện môi trường xung quanh, yêu cầu lắp đặt và bảo
quản hết sức nghiêm ngặt
- Giá thành cao, đòi hỏi vốn đầu tư lớn khi nâng cấp đồng loạt rơle số

11


Do điều kiện lịch sử, hiện nay một số trạm ở nước ta vẫn còn sử dụng các rơle bảo vệ
cũ như rơle điện cơ, rơle tĩnh có xuất xứ từ Liên Xô cũ. Để nâng cấp chất lượng cung
cấp điện và đảm bảo các mục tiêu về kinh tế, kỹ thuật các rơle cũ dần dần được thay
thế bằng rơle số trong hệ thống bảo vệ.
Rơle số rất đa dạng về chủng loại cũng như tính năng bảo vệ như rơle số bảo vệ so
lệch, rơle số bảo vệ khoảng cách, rơle số bảo vệ quá dòng….và được cung cấp từ
nhiều nhà sản xuất khác nhau như SIEMENS, ALSTOM, SEL, SCHNEIDER…
Hiện nay ở Việt Nam rơle số của hãng SIEMENS, ALSTOM được sử dụng phổ biến
hơn cả do có khả năng tích hợp đầu vào khác nhau và nhiều tính năng bảo vệ.
Do tính chất quan trọng của trạm cũng như do công suất của máy biến áp nên yêu cầu
về hệ thống bảo vệ rơle là rất cao. Vì vậy, luận văn này giới thiệu rơle số của hãng
SIEMENS và ALSTOM với các loại sau: rơle bảo vệ so lệch:7UT513, 7UT613, rơle
bảo vệ khoảng cách: 7SA522, 744X, P63x
2.2 Giới thiệu rơle kỹ thuật số của hãng Siemens
2.2.1 Rơle kỹ thuật số 7UT513
2.2.1.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT513

Rơle bảo vệ so lệch số 7UT513 dùng cho bảo vệ so lệch máy biến áp 3 cuộn
dây và các điểm rẽ nhánh có 3 nguồn cấp. Rơle có tính ưu việt như tác động nhanh,
chọn lọc chống lại các dạng ngắn mạch trong phạm vi bảo vệ.
Rơle 7UT513 có 5 rơle cắt, 10 rơle tín hiệu, 5 đầu vào nhị phân và 14 chỉ thị
LED
có thể lập trình được.

Hình 2.1 Rơle so lệch 7UT513
12


 Giới thiệu các chức năng bảo vệ được tích hợp trong rơle 7UT513
Các chức năng chung
-

Bảo vệ so lệch máy biến áp

-

Bảo vệ so lệch động cơ và máy phát điện

-

Bảo vệ so lệch điểm rẽ nhánh

-

Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF)

-

Bảo vệ chống sự cố chạm vỏ cho máy biến áp

-

Bảo vệ quá dòng có thời gian

-

Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ

Các chức năng bảo vệ
-

Bảo vệ so lệch với từng pha riêng biệt

-

Hãm hài máy biến áp

-

Bảo vệ quá dòng pha và quá dòng chạm đất

-

Cắt nhanh ở ngưỡng cao

-

Bảo vệ chống quá tải

Các chức năng khác
-

Chức năng đo lường

-

Chức năng ghi chụp sự cố

2.2.1.2 Các chức năng
* Bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT513:
Đây là chức năng bảo vệ chính của rơle 7UT513.
-

Đặc tính cắt dòng hãm

13


-

Hãm chống lại các dòng từ hoá với sóng hài bậc 2

-

Hãm chống lại các dòng sai số ổn định và thoáng qua, ví dụ gây ra do quá kích
thích, với sóng hài có thể lựa chọn (hài bậc 3, 4 hoặc 5)

-

Không nhậy cảm với các thành phần 1 chiều và bão hoà biến dòng

-

Ổn định cao ngay cả với các mức bão hoà khác nhau của biến dòng.

-

Cắt nhanh đối với các sự cố máy biến áp có dòng lớn

-

Độc lập với cách nối đất của các trung tính máy biến áp,

-

Tăng độ nhậy với các sự cố chạm đất bằng việc bù dòng thứ tự không (chỉ có ở
7UT513)

-

Tự tổ hợp các tổ đấu dây của máy biến áp

-

Điều chỉnh các tỷ số biến dòng với việc cân nhắc các dòng định mức khác nhau
của biến dòng

* Bảo vệ quá dòng có thời gian
-

Có thể sử dụng như bảo vệ dự phòng cho bất cứ cuộn dây được lựa chọn hoặc
nguồn cấp nào

-

Có thể làm việc như bảo vệ quá dòng có thời gian độc lập hoặc phụ thuộc với
đặc tính lựa chọn

-

Cấp quá dòng đặt lớn làm việc độc lập

* Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ
Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ giúp đối tượng bảo vệ tránh khỏi bị phá huỷ do quá tải gây
ra.
-

Hai chức năng logic quá tải độc lập có thể gán cho bất cứ 2 cuộn dây nào hoặc
các nguồn cấp của thiết bị được bảo vệ, với 7UT513 có thể cho một thiết bị ảo.

-

Mô phỏng nhiệt của các tổn hao nhiệt do dòng

14