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
Tơi xin cam đoan đây là cơng 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 HÌNH VẼ .........................................................................................v
DANH 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 trị, 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 thơng số phía 110kV của trạm .............................................................7

1.3.2

Các thơng 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

iii


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 tốn 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 tốn dịng điện ngắn mạch ................................................................71

3.4

Tính tốn 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 /(87 N ) .............................................92

3.4.5

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

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

iv


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 dịng 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 Ngun 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 trị 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 ngun 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 tốn ngắn mạch ................................71
Hình 3.8 Sơ đồ ngun lý và sơ đồ thay thế tính tốn ngắn mạch ................................72
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính tốn ngắn mạch ................................74
Hình 3.10 Sơ đồ ngun lý và sơ đồ thay thế tính tốn ngắn mạch ..............................74
Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ thay thế tính tốn ngắn mạch ..............................77
Hình 3.12 Sơ đồ ngun lý và sơ đồ thay thế tính tốn ngắn mạch ..............................77
Hình 3.13 Đường đặc tính làm việc của rơle 7UT613 ..................................................89

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của các thiết bị điện phía 110kV ........................................7
Bảng 1.2 Thơng 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 dịng điện .....................................................8
Bảng 1.6 Thơng 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 dịng BI .................................................79
Bảng 3.4 Kết quả tính tốn ngắn mạch..........................................................................80

Bảng 3.5 Kết quả tính tốn 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 thơng 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 tốn 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 thơng số cho rơle phía 22kV............................................................94

vi


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 vơ 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 tốn, 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.

viii


- Tính tốn, mơ phỏng để xác định các thơng 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.

ix


CHƯƠNG 1

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

1.1 Vị trí, vai trị, 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 mơ 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 q dịng. Ngồi 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 thơng 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 tồn trạm nên khơng có nguồn dự phịng trong trường hợp ắc quy bị sự
cố.

22kV
C41

22kV C42

Q0
M

MC 412

Q0

412-1

M

1.

3.

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

2.

U

I


I


Q24

Phụ tải tự dùng AC
380/220V

Hình 1.1 Sơ đồ nguồn điện tự dùng AC

3

M

4.

1


TC 380/22V

TC 380/22V

Q16

Q21

Input
CB

Input
CB

Máy nạp
V01

Máy nạp
V02

Output
CB

Battery
CB

Battery
CB

Q21

Q22

100A

100A

Output
CB

Q01

ACCU

ACCU

Q02

100A

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 khơng khí cấp 3, ứng với đường
rị tối thiểu cách điện 2,5cm/kV.
Việc tính tốn 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.

4


+ 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 cơng 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 phịng nguội

và thanh cái C42 khơng 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 khơng 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:

5


6

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý trạm 110kV Ninh Phước


1.3 Thơng số và các thiết bị chính
1.3.1

Các thơng số phía 110kV của trạm

Phía 110kV dùng sơ đồ “ hình chữ H”, các thiết bị được đặt ngồi trời có các thông số
kỹ thuật sau:
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của các thiết bị điện phía 110kV
STT Thiết bị

Uđm (kV)

Mã hiệu

Iđm (A)

1

Máy cắt

3AP1FG

123

1600

2

Dao cách ly

MGB&M

123

2000

3

Máy biến áp

115/23

100,4/125,5A

4

Máy biến dòng điện

AT4

145

1

5

Dao cách ly

MGB&M

123

2000A

T1 (25MVA – 110kV)
T2 (25MVA – 110kV)

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của máy cắt SF6 - 3AP1FG
Điện áp định mức

123kV

Dòng điện định mức

1600A

Tần số

50Hz

Thời gian mở

31 ±3 (30±4) ms

Thời gian đóng

57 ± 6 (55±8) ms

Chu trình thao tác

O-0,3s –CO-3min-CO

Tiêu chuẩn ứng dụng

IEC 60056

Mức chịu đựng áp xung

550kV

Trọng lượng máy cắt

1500kg

Trọng lượng khí SF6

8,1kg

Dịng điện cắt ngắn mạch định mức

25kA

Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp

230kV

Thời gian chịu đựng dòng ngắn mạch

3s

Điện áp định mức của mạch điều khiển

110VDC

Điện áp định mức của mạch môtơ

220VAC

7


Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của dao cách ly S&S POWER
Điện áp định mức

123kV

Dòng điện định mức

2000A

Tần số

50Hz

Mức chịu đựng áp xung

650kV

Trọng lượng

780kg

Dòng điện ổn định động

62,5kA

Dòng điện ổn định nhiệt

25kA (3s)

Điện áp cấp cho động cơ

U = 110VDC

Điện áp chiếu sáng/sưởi

U = 220VAC

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của máy biến áp kiểu tụ (Crompton Greaves)
Điện áp định mức

123kV

Công suất định mức

150VA

Tần số

50Hz

Điện áp chiu được xung sét

550kV

Trọng lượng

430kg

Hệ số quá điện áp cho phép

1,2Un (liên tục) và 1,5 Un (trong 30s)

Dầu cách điện của bộ tụ

30±10%kg

Dầu cách điện của thùng điện từ

65±10%kg

Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp

230kV

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật của máy biến dòng điện
Điện áp định mức

145kV

Tần số

50Hz

Mức chịu đựng áp xung

650kV

Trọng lượng

780kg

Dòng điện ổn định động

62,5kA

Dòng điện ổn định nhiệt

25kA (3s)

Điện áp chiu được xung sét

650kV

Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp

75kV

8


Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật của máy cắt chân khơng (3AH1)
Điện áp định mức

Un = 24kV
2000A ( 3AH1263-4 )

Dịng điện định mức

1250A (3AH1284-2 )

Tần số

50Hz

Số pha

03

Dòng điện cắt ngắn mạch

Isc = 25kA

Dòng điện xung đỉnh

Ip = 63kA

Điện áp chiu được xung sét

125kV

Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp

UF = 50kV

Bảng 1.7 Thông số kỹ thuật của chống sét van (3E – P4 096 - 2PL3)
Điện áp định mức

Ur = 96kV

Điện áp làm việc liên tục

77kV

Dịng điện phóng định mức

In = 10kA

Dòng chịu đựng Max

65kA

Tần số

48 - 62Hz

1.3.2 Các thơng số phía 22kV của trạm
Bảng 1.8 Thơng số kỹ thuật của máy biến áp
Điện áp định mức

24kV

Công suất định mức

150VA

Tần số

50Hz

Điện áp chiu được xung sét

125kV

Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp

50kV

9


Bảng 1.9 Thơng số kỹ thuật của máy biến dịng điện
Điện áp định mức

24kV

Tần số

50Hz

Cơng suất

3*15VA (4 cuộn thứ cấp)

Dịng điện ổn định nhiệt

20kA (1s)

Điện áp chiu được xung sét

125kV

Điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp

50kV

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 tốn đo lường tối ưu

- Cơng suất tiêu thụ bé khoảng 0,2VA (rơle cơ là 10VA)
- Ngồi chức năng bảo vệ cịn 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 thơng
tin đo lường như hệ thống SCADA…
Ngồi những ưu điểm đã nêu, rơle số cịn 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 q dịng 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 dịng hãm

13


-

Hãm chống lại các dịng từ hố với sóng hài bậc 2

-

Hãm chống lại các dòng sai số ổn định và thống qua, ví dụ gây ra do q 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 hồ biến dịng

-

Ổn định cao ngay cả với các mức bão hồ khác nhau của biến dịng.

-

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 dịng thứ tự khơng (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 q dịng 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 q dịng có thời gian độc lập hoặc phụ thuộc với đặc
tính lựa chọn

-

Cấp q dịng 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


-

Đo giá trị hiệu dụng

-

Cấp cảnh báo q dịng có thể hiệu chỉnh

* Bảo vệ chống chạm vỏ
Bảo vệ chạm vỏ có nhiệm vụ phát hiện dịng rị với đất ngay cả khi có điện trở lớn giữa
pha và khung của máy biến áp. Vỏ máy biến áp phải được cách ly với đất.
-

Cho các máy biến áp có vỏ cách ly hoặc nối đất qua điện trở lớn,

-

Giám sát dịng chảy qua giữa vỏ và đất, có thể đánh giá dịng bằng sóng cơ bản
hoặc giá trị hiệu dụng tuỳ chọn,

-

thể nối với đầu vào đo lường thông thường (normal) của thiết bị hoặc với đầu vào
đặc biệt có độ nhậy cao (chỉnh định nhỏ nhất là 10mA)

Ngoài ra rơle 7UT513 cịn có các chức năng sau:

 Xử lý tín hiệu cắt từ bên ngồi và các tín hiệu định nghĩa bởi người sử dụng.
Có thể đưa ra 2 lệnh cắt từ thiết bị bảo vệ hoặc giám sát từ bên ngồi vào cho rơle
7UT513 xử lý. Các tín hiệu được ghép vào rơle như “các tín hiệu bên ngồi’’ qua 2 đầu
nhị phân giống như các tín hiệu bảo vệ và giám sát nội bộ, chúng có thể cảnh báo có
thời gian và có thể truyền tới các rơle cắt.
Hơn nữa, có 4 tín hiệu có thể định nghĩa bởi người sử dụng. Các tín hiệu và cảnh báo
của các tín hiệu khác khơng có giao tiếp (giao tiếp với PC và LSA) có thể nằm trong
q trình xử lý tín hiệu của thiết bị. Cũng giống như các tín hiệu nội bộ, chúng có thể
được gán cho rơle tín hiệu hoặc đèn LED hoặc đưa vào màn chỉ thị phía trước, máy tính
hoặc LSA. Ví dụ là có thể bảo vệ hơi hoặc giám sát nhiệt độ.
 Ma trận cắt
Ma trận cắt đại diện cho trung tâm đóng ngắt của bảo vệ, phân phối các con nối giữa các
tín hiệu cắt của bảo vệ và các phần tử đóng ngắt tại cơng trình.
Các tín hiệu bên ngồi như tín hiệu bảo vệ hơi, giám sát áp lực hoặc nhiệt độ...có thể
đưa vào các rơle thơng qua các đầu vào nhị phân và được gắn cho các rơle cắt qua các

15