Phân tích đánh giá ứng dụng rơ le G60 trong bảo vệ máy phát nhà máy thủy điện Sông Tranh 2
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.6 MB, 26 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN VĂN ĐÔNG
PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG
RƠ LE G60 TRONG BẢO VỆ MÁY PHÁT
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số
: 8520201
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2019
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. LÊ KIM HÙNG
Phản biện 1: PGS.TS. ĐINH THÀNH VIỆT
Phản biện 2: TS. VŨ PHAN HUẤN
Luận văn được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện họp tại Trường Đại học Bách khoa
Đà Nẵng vào ngày 09 tháng 03 năm 2019.
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm thông tin Học liệu và Truyền thông tại
Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng.
- Thư viện Khoa điện, Trường Đại học Bách khoa - Đại học
Đà Nẵng.
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2 gồm 2 tổ máy có công suất
190MW phát điện lên Hệ thống điện Quốc gia qua 2 đường dây
220kV đến Trạm 220kV Sông Tranh và Trạm 220kV Tam Kỳ. Nhà
máy ứng dụng rơ le G60, T60, L30, D60, L90, B90, F650 của hãng
GE Multilin và các rơ le khác như MRR1, HRACIC để bảo vệ thiết
bị nhưng việc khai thác vận hành, bảo trì còn chưa hiệu quả, chưa
làm chủ được thiết bị do chưa có tài liệu hướng dẫn cụ thể, bên cạnh
đó khi sự cố xảy ra việc chỉnh định, cài đặt các thông số bảo vệ cần
phân tích, đánh giá hoạt động của rơ le G60. Mặc khác, từ việc phân
tích, đánh giá sẽ đưa ra các đề xuất xử lý các hạn chế nếu có của hệ
thống rơ le bảo vệ MF.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu, tính toán giá trị chỉnh định, sơ đồ logic và mô
phỏng đặc tính hoạt động bảo vệ so lệch MF (87G) nhằm nắm rõ
chức năng hoạt động của rơ le.
- Thực hiện tính toán một số trường hợp sự cố, mô phỏng sự
làm việc của rơ le bảo vệ so lệch MF và đánh giá khả năng đáp ứng
yêu cầu trong bảo vệ MF tại nhà máy thủy điện Sông Tranh 2.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Các vấn đề về bảo vệ máy phát điện thủy lực và rơ le kỹ thuật
số bảo vệ so lệch MF nhà máy thủy điện Sông Tranh 2.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu việc tính toán giá trị chỉnh định và logic tác động
bảo vệ so lệch MF của rơ le G60 Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2.
Thử nghiệm và sử dụng Matlab_Simulink mô phỏng hoạt
2
động bảo vệ so lệch MF của rơ le G60 trong trường hợp sự cố trong
và ngoài vùng bảo vệ để phân tích đánh giá khả năng đáp ứng yêu
cầu bảo vệ cho MF.
4. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định và cấu hình các chức năng
bảo vệ MF của rơ le G60.
Phân tích, đánh giá hoạt động khả năng đáp ứng yêu cầu bảo
vệ MF của rơ le G60 tại Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2.
Nhiệm vụ chính:
- Hệ thống hóa các nội dung liên quan về máy phát, hệ thống
rơ le bảo vệ.
- Tính toán trị số cài đặt, chỉnh định chức năng bảo vệ MF.
- Nghiên cứu cấu hình, đặc tính và logic bảo vệ của rơ le G60.
- Thử nghiệm các chức năng bảo vệ bằng hợp bộ thử nghiệm
CMC256 Plus.
- Phối hợp kết quả thử nghiệm và sử dụng Matlab_Simulink
mô phỏng chức năng bảo vệ so lệch (87G) để phân tích, đánh giá
hoạt động của rơ le G60 và đề xuất giải pháp xử lý các hạn chế của
hệ thống rơ le bảo vệ MF.
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn
Đây là đề tài nghiên cứu ứng dụng, việc nghiên cứu giúp ta
nắm bắt sâu về lý thuyết và thực nghiệm ứng dụng các rơ le kỹ thuật
số hiện đại của GE – Multilin, từ đó làm chủ được các thiết bị công
nghệ kỹ thuật số.
Là tài liệu bổ sung phục vụ trong công tác vận hành, bảo
dưỡng và xử lý sự cố hệ thống rơ le bảo vệ máy phát điện thủy lực.
Đánh giá khả năng làm việc an toàn, tin cậy của hệ thống rơ le
bảo vệ máy phát Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2.
3
6. Đặt tên đề tài
Xuất phát từ các lý do như trên, đề tài tác giả được chọn có tên
là: "Phân tích đánh giá ứng dụng rơ le G60 trong bảo vệ máy
phát nhà máy thủy điện Sông Tranh 2".
7. Bố cục luận văn
Nội dung luận văn gồm các phần chính:
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: Tổng quan về máy phát điện thủy lực và hệ
thống rơ le bảo vệ.
CHƯƠNG 2: Phân tích, đánh giá hệ thống rơ le bảo vệ tổ máy
nhà máy thủy điện Sông Tranh 2.
CHƯƠNG 3: Thử nghiệm và mô phỏng kiểm tra, đánh giá
hoạt động các chức năng bảo vệ của rơ le G60.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC.
4
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY PHÁT ĐIỆN THỦY LỰC
VÀ HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ
1.1. Tổng quan về máy phát điện thủy lực
1.1.1. Cấu trúc máy phát điện thủy lực
Máy phát điện thủy lực là thiết bị biến cơ năng của turbine
thủy lực thành điện năng cung cấp cho hệ thống điện. Các bộ phận
chính của máy phát như Hình 1.1.
Hình 1.1: Các thành phần chính máy phát điện thủy lực
1.1.2. Đặt tính công suất máy phát
1.1.3. Ảnh hưởng góc tải
1.1.4. Hệ thống kích từ máy phát điện thủy lực
1.1.4.1. Khái quát
1.1.4.2. Nguyên lý hoạt động
1.1.4.3. Nguyên lý kích từ ban đầu
1.1.4.4. Nguyên lý dập từ
1.1.5. Hệ thống điều tốc máy phát điện thủy lực
1.1.5.1. Nguyên lý làm việc
1.1.5.2. Chức năng hệ thống điều tốc
5
1.2. Các chế độ làm việc của máy phát điện thủy lực
1.2.1. Chế độ làm việc bình thường
Là chế độ làm việc ổn định, đáp ứng được yêu cầu công suất
của phụ tải, duy trì được thời gian cung cấp điện liên tục với tần số
và điện áp đầu cực của MF đạt trị số định mức cho phép.
1.2.2. Chế độ làm việc khi công suất vượt quá định mức
1.2.3. Chế độ làm việc khi điện áp đầu cực tăng hoặc giảm so với
định mức
Sai lệch điện áp cho phép trên đầu cực MF là ∆Ucf = ±5%.
1.2.4. Chế độ làm việc khi tần số bị dao động
Trong chế độ làm việc bình thường tần số f = 50Hz hoặc dao
động trong phạm vi cho phép: ∆fcf = ±0,2Hz hoặc ∆fcf = ± 0,4% fđm.
1.2.5. Chế độ làm việc khi hệ số công suất thay đổi
Trong thực tế hệ số cosφ thường hay dao động ngoài giới hạn
định mức, hệ số cosφ được quy định: cosφđm = 0,8 ÷ 0,95.
1.2.6. Các chế độ làm việc không bình thường
1.2.6.1. Chế độ quá tải máy phát
1.2.6.2. Chế độ làm việc không đối xứng
1.2.6.3. Chế độ làm việc không đồng bộ
1.2.6.4. Khi nhiệt độ máy phát tăng quá trị số cho phép
1.2.6.5. Máy phát nhận công suất tác dụng (MF hoạt động chế độ
động cơ)
1.2.7. Các chế độ làm việc khi có tình trạng hư hỏng xảy ra
1.2.7.1. Khi có chạm đất 1 pha cuộn dây stator
1.2.7.2. Khi có chạm đất 1 pha cuộn dây rotor
1.2.7.3. Khi có ngắn mạch đầu cực máy phát điện
1.2.7.4. Máy phát điện bị mất kích thích
6
1.3. Các chức năng bảo vệ thường trang bị cho máy phát điện
thủy lực
Bảo vệ so lệch dọc (87G), bảo vệ so lệch ngang (87GW), bảo
vệ chống chạm đất stator (64S), bảo vệ chạm đất mạch kích từ (64R),
bảo vệ mất kích từ (40), bảo vệ mất đồng bộ (78), bảo vệ quá tải, quá
nhiệt (49). Ngoài ra, còn có các chức năng bảo vệ dự phòng như bảo
vệ khoảng cách (21G), bảo vệ tần số (81), bảo vệ quá điện áp (59),
bảo vệ kém điện áp (27), bảo vệ công suất ngược (32), bảo vệ mất
cân bằng tải (46), bảo vệ quá kích thích (24).
1.4. Khái quát về rơ le kỹ thuật số bảo vệ máy phát điện thủy lực
1.4.1. Các chức năng của rơ le
1.4.2. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của rơ le
1.4.2.1. Cấu trúc phần cứng
Thành phần bao gồm (Hình 1.7).
Hình 1.7: Cấu trúc phần cứng của rơ le G60
1.4.2.2. Nguyên lý hoạt động của rơ le
Các phần tử đầu vào tiếp nhận và xử lý thông tin đưa vào bộ
xử lý trung tâm CPU Module. Bộ CPU Module sẽ xử lý thông tin
qua cổng logic, phần tử bảo vệ rồi đưa các tín hiệu đầu ra tương ứng.
7
1.4.3. Công tác bảo dưỡng và thử nghiệm đối với rơ le kỹ thuật số
1.4.3.1. Các thử nghiệm, bảo dưỡng rơ le kỹ thuật số
1.4.3.2. Thử nghiệm định kỳ cho các loại rơ le kỹ thuật số
1.4.3.3. Phân tích dữ liệu rơ le kỹ thuật số
1.4.3.4. Lựa chọn chu kỳ thời gian thử nghiệm tối ưu
1.5. Kết luận
Sự nắm bắt sâu sắc, đầy đủ các chế độ làm bình thường, không
bình thường và các chế độ sự cố xảy ra đối với MF đưa ra phương án
đầu tư trang bị đầy đủ các chức năng bảo vệ sẽ giúp chúng ta phân
tích, đánh giá đúng và đầy đủ ứng dụng hiệu quả rơ le kỹ thuật số
cho hệ thống bảo vệ MF.
Cấu tạo phần cứng loại rơ le GE khác với một số loại rơ le kỹ
thuật số, các chức năng là các card module riêng lẻ kết nối theo kiểu
giắt cắm nên rất thuận lợi, kinh tế hơn trong công tác sửa chữa, bảo
dưỡng và thay thế khi bất kỳ module nào bị hỏng.
Công tác bảo dưỡng và thử nghiệm đối với rơ le kỹ thuật số
đòi hỏi cần sự nghiên cứu nhất định, đặc biệt sự phân tích dữ liệu của
rơ le và lựa chọn chu kỳ thời gian thử nghiệm tối ưu là rất cần thiết
để thử nghiệm đưa thiết bị vào vận hành .
8
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ TỔ
MÁY NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG TRANH 2
2.1. Giới thiệu về nhà máy thủy điện Sông tranh 2
Nhà máy thuỷ điện Sông Tranh 2 nằm trên Sông Tranh thuộc
bậc thang hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn tại Quảng Nam. Nhà
máy là dự án đa mục tiêu với các nhiệm vụ chính là phát điện cung
cấp công suất 190MW cho hệ thống điện Quốc gia và các nhiệm vụ
phát triển kinh tế khu vực, chính trị khác,…
2.2. Sơ đồ nối điện chính của nhà máy thủy điện Sông Tranh 2
2.3. Sơ đồ phương thức đo lường và bảo vệ khối MF-MBA
2.4. Sơ đồ đấu nối mạch tín hiệu dòng điện, điện áp, mạch tín
hiệu và bảo vệ
2.5. Sơ đồ logic mạch bảo vệ tổ máy
2.6. Rơ le G60 bảo vệ máy phát điện nhà máy thủy điện Sông
Tranh 2
2.6.1. Giới thiệu về rơ le G60 của hãng GE-Mutilin
2.6.2. Cài đặt rơ le G60 bằng phần mềm EnerVista UR Setup
2.6.2.1. Giao diện giao tiếp phần mềm kết nối với rơ le
2.6.2.2. Sử dụng các file cài đặt
2.6.2.3. Các chế độ cài đặt
2.6.2.4. Cài đặt System Setup
2.6.2.5. Cài đặt Group Elements
2.7. Các chức năng bảo vệ máy phát điện tại nhà máy thủy điện
Sông Tranh 2
2.7.1. Thông số kỹ thuật các thiết bị đối tượng được bảo vệ
2.7.2. Bảo vệ so lệch dọc máy phát điện (87G)
2.7.2.1. Nguyên lý hoạt động
9
Bảo vệ làm viêc dựa trên việc so sánh giá trị dòng điện thứ cấp
của 2 biến dòng điện H1CT-5
phía trung tính MF và H1CT-12
phía đầu cực MF, bảo vệ tác
động khi xảy ra sự cố ngắn mạch
trong vùng bảo vệ giữa 2 vị trí
CT đưa tín hiệu đi cắt máy cắt
đầu cực MF, máy cắt kích từ và
dừng máy phát ngay lập tức để
cô lập sự cố.
Hình 2.14: Đặc tính bảo
vệ so lệch MF rơ le G60
Chức năng bảo vệ so lệch
dọc MF trong rơ le G60 sử dụng
đặc tính so lệch hãm và thuật toán
như Hình 2.14, Hình 2.15 để phát
hiện sự cố bên trong hay bên ngoài
vùng bảo vệ và sai số do bảo hòa
CT nhằm nâng cao tính chọn lọc,
độ tin cậy.
Hình 2.15: Thuật toán
Tính toán dòng so lệch,
phát hiện CT bảo hòa
dòng hãm và đặc tính tác động:
Dòng so lệch được tính như biểu thức (2.1) [EQ5.27, tr.150].
ID = 1 + 2
(2.1)
Dòng hãm được tính như biểu thức (2.2) [EQ5.28, tr.150].
IR = Max(| |, | |)
(2.2)
Nguyên tắc định hướng so sách pha:
Nguyên tắc theo các phương trình sau EQ 5.7, tr.139 :
If (|ITS| > BL or (|ITS| > K.IR and |ITS| > 0,1pu)) and (|INS| > BL
or (|INS| > K.IR and |INS| > 0,1pu))
10
Then DIR = abs( ITS -
INS) > 900
Else DIR = 1
Với IR: Dòng hãm; DIR: Cờ chỉ thị nguyên tắc so sánh pha
thỏa mãn; BL: Giá trị cài đặt điểm gãy 1; ITS, INS: Dòng điện 2 đầu
CT tương ứng; K: Hệ số điều chỉnh.
Logic tác động: Như Hình 16
Hình 2.16 : Logic làm việc của chức năng so lệch
2.7.2.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
Dòng điện phía thứ cấp MF được tính toán như sau:
Igs
Ig
CTratio
4676A
1A
5000 A
0.935 A
- STATOR DIFF PICKUP: 0.1pu
- STATOR DIFF SLOPE 1: 10%.
- STATOR DIFF BREAK 1: 1.15pu.
- STATOR DIFF SLOPE 2: 80%.
Dòng điện ngắn mạch bên ngoài của MF không quá dòng điện
hãm sau:
I res.2
5.5I gn
CT pri
5.5 4676
5.144A
5000
- STATOR DIFF BREAK 2: 5.00pu.
11
Theo các giá trị tính toán cài đặt trên, rơ le tự động xây dựng
đặc tuyến hoạt động của chức năng bảo vệ so lệch (Hình 2.17) theo
công thức (2.3).
Hình 2.17 : Đặc tuyến của 87G truy xuất từ rơ le G60
Ta có: F(x) = C0 + C1x + C2x2 + C3x3
(2.3)
Với:
- Độ dốc 1, 2 đường đăc tính: S1 = Slope 1; S2 = Slope 2
- Điểm gãy 1, 2 đường đặc tính: B1 = Breakpoint 1, B2 =
Breakpoint 2
- x: Dòng hãm
- F(x): Dòng so lệch.
-
-
C0
C1
C2
C3
[2.(S1 S 2).B12.B22 ]
( B1 B2)3
[ S 2.B1( B12
[2.(S1
( S 2 S1).
B1.B2
4B2 2 ) S1.B2(4 B12
( B1 B2) 3
S 2).(B12 B1.B2
( B1 B2) 3
B2 2 )]
( B1 B 2)
( B1 B 2) 3
2.7.3. Bảo vệ chạm đất stator (95%-59N, 100%-64S)
2.7.3.1. Nguyên lý hoạt động
B1.B2
B2 2 )]
12
a) Bảo vệ chạm đất stator 95% (AUXILIARY OVERVOLTAGE)
b) Bảo vệ chạm đất stator 100% (64S 100% STATOR GROUND)
2.7.3.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.4. Bảo vệ quá điện áp (59)
2.7.4.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.4.2. Tính toán cài đặt, chỉnh định
2.7.5. Bảo vệ kém điện áp (27)
2.7.5.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.5.2. Tính toán cài đặt, chỉnh định
2.7.6. Bảo vệ quá kích từ (24)
2.7.6.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.6.2. Tính toán cài đặt, chỉnh định
2.7.7. Bảo vệ khoảng cách (21)
2.7.7.1. Nguyên lý hoạt động
2.5.7.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.8. Bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp (27/50)
2.7.8.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.8.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.9. Bảo vệ mất đồng bộ (78)
2.7.9.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.9.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.10. Bảo vệ công suất ngược (32)
2.7.10.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.10.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.11. Bảo vệ mất kích từ (40)
2.7.11.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.11.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.12. Bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch (46)
13
2.7.12.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.12.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.13. Chức năng giám điện áp
2.7.14. Bảo vệ quá tải máy phát (49)
2.7.14.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.14.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.15. Bảo vệ tần số (81)
2.7.15.1 Nguyên lý hoạt động
2.7.15.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.16. Bảo vệ so lệch ngang (87GW)
2.7.16.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.16.2. Tính toàn giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.17. Bảo vệ chạm đất roto (64R)
2.7.17.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.17.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.18. Bảo vệ dòng điện trục (38)
2.7.18.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.18.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.7.19. Bảo vệ quá dòng MBA kích từ (50/51ET)
2.7.19.1. Nguyên lý hoạt động
2.7.19.2. Tính toán giá trị cài đặt, chỉnh định
2.8. Cài đặt, cấu hình logic các chức năng bảo vệ
2.8.1. Cài đặt thông số chung
2.8.2. Cài đặt, chỉnh định trị số bảo vệ các chức năng sử dụng
2.8.3 Thiết lập đầu vào (input), rơ le đầu ra(output), đèn Led chức
năng và logic làm việc của các chức năng bảo vệ
2.9. Tình trạng lỗi, khiếm khuyết hệ thống rơ le tại nhà máy
Với kết quả thống kê, ta nhận thấy hệ thống rơ le làm việc tin
14
cậy, không có trường hợp nào dẫn đến sự cố dừng máy.
2.10. Kết luận
Mỗi MF thiết kế 2 HTRLBV vận hành song song, có đầy đủ
chức năng bảo vệ và được tính toán giá trị bảo vệ đảm bảo phối hợp
mọi trường hợp sự cố xảy ra. Vì vậy, MF được BV có tính dự phòng
gấp 2 lần, độ tin cậy rất cao.
Nắm bắt sâu sắc thiết bị hệ thống rơ le bảo vệ giúp ta làm chủ
được thiết bị trong công tác sửa chữa, vận hành; Đặc biệt, biết được
sự khác biệt về công nghệ tự động xử lý điểm gãy trên đường đặc
tuyến nâng cao độ chính xác vùng bảo vệ.
Kết quả thống kê các lỗi, khiếm khuyết trong thời gian vận
hành là lữ liệu góp phần vào việc phân tích, đánh giá ứng dụng rơ le
G60.
Một số hạn chế hệ thống rơ le bảo vệ máy phát:
- HT mạch tín hiệu đầu vào/đầu ra sử dụng rơ le trung gian
loại điện từ thường gây tác động nhầm;
- Giá trị bảo vệ 64R cài đặt theo kinh nghiệm cần kiểm tra, đo
lường trong quá trình thực tế vận hành MF, mô phỏng sự cố HT để
lấy giá trị cài đặt lại;
- Giá trị bảo vệ 81> của rơ le G60 có thời gian cài đặt tối đa
65.535s không đáp ứng quy định 180s.
15
CHƯƠNG 3
THỬ NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ
HOẠT ĐỘNG CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ CỦA RƠ LE G60
3.1. Thử nghiệm, kiểm tra và đánh giá hoạt động các chức năng
bảo vệ
3.1.1. Nội dung các bước thử nghiệm rơ le
3.1.1.1. Kết nối sơ đồ đấu dây: Hình 3.1
Hình 3.1: Sơ đồ kết nối thử nghiệm rơ le bảo vệ
3.1.1.2. Khai báo tham số thử nghiệm phần mềm hợp bộ CMC trên
Latop
3.1.1.3. Cài đặt phần cứng hợp bộ configuring the hardware
3.1.1.4. Nhập giá trị dòng điện, điện áp cần thử nghiệm
3.1.1.5. Tự động Ramping giá trị thử nghiệm
3.1.1.6. Ghi nhận giá trị thử nghiệm
3.1.1.7. Kết thúc thử nghiệm
3.1.2. Kết quả thử nghiệm các chức năng bảo vệ của rơ le G60
3.1.2.1. Chức năng đo lường
16
* Đo lường dòng điện:
Nguồn
(Source)
Source 1-F1
(H1CT-5)
Source 2-F5
(H1CT-12)
Source 3-M1
(H1CT-14)
Source 3-M1
(H1CT-2)
IA
IB
IC
IA
IB
IC
IA
IB
IC
Giá trị thử
nghiệm (A)
1 00
1 1200
1 2400
1 00
1 1200
1 2400
1 00
1 1200
1 2400
Giá trị tính
toán (A)
5000 00
5000 1200
5000 2400
5000 00
5000 1200
5000 2400
50 00
50 1200
50 2400
Giá trị hiển
thị (A)
4996 00
5001 1200
5003 2400
4995 00
4997 1200
4997 2400
49,9 00
49,8 1200
49,9 2400
Sai số
(%)
-0,08
0,02
0,06
-0,1
-0,06
-0,06
-0,2
-0,4
-0,2
IN
1 00
400 00
399,7 00
-0,07
Pha
* Đo lường điện áp và tần số:
Nguồn
Pha
(Source)
Source 1-M5 UA
(TUH12)
UB
UC
Source 1-M5
3U0
(TUH10)
Tần số f(Hz)
Giá trị thử
nghiệm (V)
63,5 00
63,5 1200
63,5 2400
Giá trị tính
toán (kV)
7,966 00
7,966 1200
7,966 2400
Giá trị hiển
thị (kV)
7,965 00
7,960 1200
7,961 2400
Sai số
(%)
- 0,01
- 0,07
-0,06
240
13,8
13,8
0,00
50
50
50
0,00
* Kết luận: Chức năng đo lường đạt yêu cầu kỹ thuật
3.1.2.2. Chức năng bảo vệ so lệch (87G)
- Thử nghiệm giá trị khởi động:
Nguồn
Giá trị tính Giá trị tác Thời gian Đèn Tiếp điểm
Pha thử
thử
toán (A)
động (A) tác động (s) Led
(Ω)
A
0,098
0,020
x
0,01
B
0,1
0,098
0,020
x
0,01
SCR1
(F1)
C
0,098
0,020
x
0,01
3 pha
0,1
0,099
0,020
x
0,02
A
0,098
0,020
x
0,01
B
0,1
0,098
0,020
x
0,01
SCR2
(F5)
C
0,098
0,020
x
0,01
3 pha
0,1
0,099
0,020
x
0,01
17
- Thử nghiệm đặc tính so lệch có hãm:
Độ dốc
I1(SCR1)
Slope 1 (A)
Slope 2 (A)
0,99
3,2
I2(SCR2)
Tiếp
Thời
Đèn
điểm gian tác
Tính Tác
Không
Led
(Ω) động (s)
toán động tác động
1,1 1,25
1,15
x
0,05
0,022
3,72 3,84
3,70
x
0,06
0,023
* Kết luận: Chức năng bảo vệ 87G hoạt động chính xác.
3.1.2.3. Chức năng bảo vệ chạm đất stator (59N, 64S)
3.1.2.4. Chức năng bảo vệ điện áp (27,59)
3.1.2.5. Chức năng bảo vệ quá kích thích (24)
3.1.2.6. Chức năng trở kháng thấp (21G)
3.1.2.7. Chức năng bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp (27/50)
3.1.2.8. Chức năng bảo công suất ngược (32)
3.1.2.9. Chức năng bảo vệ mất kích từ (40)
3.1.2.10. Chức năng bảo vệ dòng thứ tự nghịch (46)
3.1.2.11. Chức năng bảo vệ quá tải máy phát (49)
3.1.2.12. Chức năng bảo vệ tần số (81)
3.1.2.13. Chức năng bảo vệ quá dòng trung tính máy phát (51G/87GW)
3.1.2.14. Chức năng bảo vệ chạm đất rotor (64R)
3.1.2.15. Chức năng bảo vệ quá dòng MBA kích từ (50/51ET)
3.1.2.16. Chức năng bảo vệ quá dòng điện trục (38)
2.7.17. Bảo vệ chạm đất roto (64R)
2.7.18. Bảo vệ dòng điện trục (38)
2.7.19. Bảo vệ quá dòng MBA kích từ (50/51ET)
3.2. Ứng dụng phần mềm Matlab_Simulink để mô phỏng sự làm
việc chức năng bảo vệ so lệch máy phát (87G) của Rơ le
3.2.1. Giới thiệu về Matlab_Simulink
3.2.2. Xây dựng mô hình bảo vệ so lệch máy phát (87G)
Khối máy phát điện đồng bộ (MF_H1)
Khối máy cắt đầu cực MC_901
Khối đo lường dòng điện, điện áp
Khối tạo sự cố ngắn mạch
Khối phụ tải
18
Khối máy biến áp T1
Khối Scope
Sơ đồ nguyên lý khối bảo vệ 87G
(Hình 3.8)
Khối nguyên lý đo lường
Hình 3.8: Sơ đồ khối
bảo vệ 87G
Khối nguyên lý tính toán I_diff, I_rest
Khối xử lý Logic
Mô hình mô phỏng hoạt động của bảo vệ so lệch MF (87G)
Kết hợp các khối RELAY G60, MF (MF_H1), MC (MC_901,
máy biến áp, phụ tải,... ta xây dựng mô hình mô phỏng bảo vệ so
lệch máy phát như Hình 3.14.
Hình 3.14: Mô hình mô phỏng hoạt động chức năng 87G
Mô phỏng các dạng sự cố
3.2.3. Mô phỏng hoạt động chức năng 87G bảo vệ máy phát
3.2.3.1. Trường hợp làm việc bình thường
Kết quả đo lường giá trị độ lớn dòng điện nhất thứ của H1CT5 và H1CT-12 như Hình 3.16 và tín hiệu Trip ở mức 0 cho ta thấy rơ
19
le không tác động, làm việc bình thường.
Hình 3.16: Dòng điện và tín hiệu trip ở chế độ vận hành bình tường
3.2.3.2. Trường hợp sự cố trong vùng bảo vệ
Sự cố 3 pha A, B, C
Vùng bảo vệ của rơ
le so lệch là phạm vi ranh
giới giữa hai CT H1CT-5
và H1CT-12. Ta mô
phỏng mô hình Hình 3.17
với thời gian 0,25s và thời
gian tồn tại sự cố là
0,1÷0.25s. Kết quả rơ le
hoạt động chính xác như
Hình 3.17: Mô phỏng sự cố bên
Hình 3.18 và Hình 3.19.
trong vùng bảo vệ MF
Sự cố 2 pha A, B
Hình 3.18: Dòng điện và tín
hiệu trip ở chế độ sự cố 3 pha
Hình 3.19: Đặc tính sự cố 3
pha trong vùng bảo vệ
20
Mô phỏng tương tự như sự cố ba pha, có kết quả như Hình 3.20,
Hình 3.21.
Hình 3.20: Dòng điện và tín
hiệu trip ở chế độ sự cố 2
pha A, B
Hình 3.21: Đặc tính sự cố 2
pha A, B trong vùng bảo vệ
Sự cố 2 pha B, C và sự cố 2 pha A, C: Tương tự 2 pha A, B
Sự cố 1 pha A (pha A – Đất):
Mô phỏng tương tự như sự cố ba pha, có kết quả như Hình 3.26,
Hình 3.27. Mô phỏng các sự cố 1 pha – Đất của các pha B, C tương
tự và có kết quả giống sự cố 1 pha A – Đất.
Hình 3.26: Dòng điện và tín hiệu
trip ở chế độ sự cố 1 pha AGround cố
Hình 3.27: Đặc tính sự cố
1 pha A trong vùng bảo
vệ
3.2.3.3. Trường hợp sự cố ngoài vùng bảo vệ
Sự cố 3 pha
Ngoài vùng bảo vệ của rơ le so lệch là phạm vi ranh giới ngoài
21
hai CT H1CT-5 và H1CT-12. Ta mô phỏng mô hình Hình 3.28 với
thời gian 0,25s và thời gian tồn tại sự cố là 0,1÷0.25s. Kết quả dòng
sự cố 3 pha A, B, C và tín hiệu tác động (Trip) của rơ le thể hiện
Hình 3.29.
Tương tự mô
phỏng cho các trường
hợp sự cố 2 pha, sự cố
1 pha ta cũng có kết
quả tương tự như sự cố
3 pha, rơ le sẽ thực
hiện chức năng hãm
không tác động.
Hình 3.28: Mô phỏng sự cố ngoài
vùng bảo vệ MF
Hình 3.29: Dòng điện và tín
hiệu trip sự cố 3 pha ngoài
vùng bảo vệ
Hình 3.30: Đặc tính sự cố 3
pha ngoài vùng bảo vệ
3.3. Kết luận
Sử dụng hợp bộ CMC 256 Plus và phần mềm EnerVista UR
Setup qua máy tính để thử nghiệm các chức năng bảo vệ rơ le rất
nhanh, tiện ích và đem lại kết quả rất chính xác.
Các chức năng bảo vệ của rơ le G60 làm việc rất chính xác.
Mô hình mô phỏng rơ le rất trực quan giúp ta mô phỏng, phân
tích, đánh giá khẳng định sự làm việc đúng đắn của chức năng 87G
bảo vệ máy phát.
22
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Luận văn đã đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu thiết bị rơ le, thực
hiện thí nghiệm rơ le thực tế và xây dựng mô hình mô phỏng rơ le số
bằng Matlab_Simulink nhằm thử nghiệm, phân tích, đánh giá và ứng
dụng rơ le G60 trong vệ máy phát Nhà máy thủy điện Sông Tranh 2,
kết quả cho ta những kết luận như sau:
- Cấu tạo phần cứng loại rơ le GE khác với một số loại rơ le kỹ
thuật số, các chức năng là các card module riêng lẻ kết nối theo kiểu
giắt cắm nên rất thuận lợi, kinh tế hơn trong công tác sửa chữa, bảo
dưỡng và thay thế khi bất kỳ một module nào bị hỏng.
- Máy phát được thiết kế trang bị 2 hệ thống rơ le bảo vệ vận
hành song song với đầy đủ các chức năng bảo vệ được tích hợp trong
rơ le G60 và mạch logic bảo vệ giống nhau. Các chức năng được tính
toán giá trị cài đặt cụ thể đảm bảo phối hợp bảo vệ mọi trường hợp
sự cố xảy ra đối với MF. Vì vậy, máy phát được bảo vệ có tính dự
phòng gấp 2 lần đem lại độ tin cậy rất cao.
- Nắm bắt sâu sắc sơ đồ phương thức logic bảo vệ, hệ thống
mạch nhị thứ, nguyên lý hoạt động và tính toán cài đặt, chỉnh định
các chức năng bảo vệ cho MF cũng như khối MF-MBA nhà máy
giúp ta làm chủ thiết bị trong công tác quản lý sửa chữa - vận hành,
đặc biệt trong công tác phân tích, đánh giá tìm nguyên nhân xử lý sự
cố và thử nghiệm, mô phỏng đánh giá hoạt động của rơ le.
- Sử dụng được phần mềm giao tiếp với Rơ le G60 để cài đặt,
cấu hình logic hoạt động các chức năng bảo vệ theo thiết kế khác
nhau rất thuận lợi và linh hoạt. Kết nối online truy xuất nhanh và
chính xác các thông tin phục vụ công tác xử lý sự cố hoặc thay đổi
các giá trị cài đặt theo yêu cầu mà không cần dừng máy. Đây là ưu
điểm của các rơ le kỹ thuật số.
23
- Biết cách cài đặt, cấu hình logic các chức năng bảo vệ trong
Rơ le G60 đúng theo thiết kế thực tế của hệ thống bảo vệ nhằm làm
chủ công nghệ để thử nghiệm, đánh giá hoạt động của rơ le bảo vệ
đúng theo yêu cầu kỹ thuật. Đây là nội dung chuyên sâu, phức tạp
đòi hỏi sự hiểu biết sâu về chuyên môn công nghệ rơ le và hệ thống
rơ le bảo vệ trong nhà máy và hệ thống điện.
- Sự khác biệt giữa rơ le G60 và các loại rơ le kỹ thuật số khác
là tự động xử lý vùng chuyển tiếp trơn tru giữa độ dốc 1 (SLOP1) và
độ dốc 2 (SLOP2) bằng đường cong bậc 3 mềm mại mà không có sự
gián đoạn, các loại rơ le khác vùng này là đường thẳng có điểm gãy
không trơn tru ảnh hưởng đến vùng bảo vệ.
- Phối hợp sử dụng hợp bộ CMC 256 Plus và thiết lập được
mô hình mô phỏng Matlab_Sumilink rất trực quan giúp ta thử
nghiệm, mô phỏng, kiểm tra phân tích đánh giá tốt về sự làm việc
của chức năng 87G bảo vệ máy phát một cách nhanh chóng, tiện ích
và đem lại kết quả rất chính xác.
- Là tài liệu phục vụ cho công tác sửa chữa và vận hành, làm
chủ thiết bị đáp ứng tốt công tác sản xuất điện tại nhà máy.
Mặc dù luận văn đã nghiên cứu có những kết quả nhất định
như trên, tuy nhiên còn một số hạn chế trong quá trình thực hiện cần
tiếp tục nghiên cứu thực hiện:
- Việc tìm hiểu, nghiên cứu và thiết lập mô hình mô phỏng
phân tích ứng dụng tập trung cho chức năng 87G nhưng chưa xét đến
yếu tố bão hòa, sai số CT và đây mới chỉ mô phỏng 01 chức năng
87G, các chức năng khác cần thiết phải mô phỏng, phân tích để đánh
giá sự làm việc tin cậy của hệ thống bảo vệ máy phát.
- Một số rơ le trung gian (rơ le điện từ) trong các mạch mạch
tín hiệu đầu vào (input), mạch đầu ra (ouput) của rơ le làm việc ít tin
