Phân tích đánh giá chức năng rơle họ rex670 bảo vệ cho trạm 220 kv đồng nai 4

1

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----*--*----

LÊ XUÂN TẤN

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG RƠLE
HỌ REX670 BẢO VỆ CHO TRẠM 220 KV

ĐỒNG NAI 4

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2018


2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----*--*----

LÊ XUÂN TẤN

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG RƠLE
HỌ REX670 BẢO VỆ CHO TRẠM 220KV
ĐỒNG NAI 4

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số

: 60 52 02 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Ngƣờı hƣớng dẫn khoa học: GSTS. LÊ KIM HÙNG

Đà Nẵng – Năm 2018


i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Tồn bộ nội dung
luận văn là do tơi tính tính tốn, phân tích.
Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố
trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Nếu sai với lời cam đoan trên, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Tác giả luận văn

Lê Xuân Tấn


ii
TĨM TẮT LUẬN VĂN
PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG RƠLE HỌ REX670 BẢO VỆ CHO
TRẠM 220KV ĐỒNG NAI 4

Học viên : Lê Xuân Tấn

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

Mã số: 60520202

Trƣờng Đại học Bách khoa – ĐHĐN

Khóa: K33

Tóm tắt – Trạm phân phối điện 220kV Đồng Nai 4 là một trạm phân phối nối
Nhà máy Thủy điện Đồng Nai 4 có cơng suất 340MW vào lƣới điện Quốc Gia thơng
qua 02 đƣờng dây truyền tải 220kV tới trạm 500kV Đắk Nơng. Đây là trạm phân phối
có vị trí rất quan trọng trong việc cấp điện cho lƣới điện Miền Nam cũng nhƣ cho khu
vực Miền Trung, Tây Nguyên, đặc biệt là trong các tháng cao điểm mùa khô. Tác giả
chọn đề tài luận văn là “Phân tích đánh giá chức năng rơle họ REX670 bảo vệ cho
trạm 220kV Đồng Nai 4” trong đó đầu tiên luận văn giới thiệu tổng quan về Công ty
Thủy điện Đồng Nai, giới thiệu trạm 220kV Đồng Nai 4 cũng nhƣ sơ đồ hệ thống bảo
vệ của trạm đồng thời giới thiệu về các rơ le REX670 và phân tích các chức năng bảo
vệ của các rơ le REC670, RED670, REL670. Tiếp theo luận văn đi vào việc thí
nghiệm, mơ phỏng các chức năng bảo vệ, kiểm tra sự làm việc chính xác, tin cậy của
các rơ le REC670, RED670, REL670 đang sử dụng bảo vệ cho trạm 220kV Đồng Nai
4. Phần cuối cùng luận văn tiến hành mô phỏng một số chức năng bảo vệ của rơ le
RED 670 để kiểm tra sự làm việc của rơ le bảo vệ khi sự cố bằng phần mềm Simulink.
Từ khóa: Bảo vệ so lệch, Đƣờng dây 220kV, Máy cắt, Hệ thống bảo vệ, Trạm
phân phối 220kV;
ANALYSIS AND EVALUATION RELAY FUNCTIONS OF FAMILY REX670
PROTECTION FOR DONG NAI 4 220KV SWITCHYARD
Abstract – Dong Nai 4 220kV Switchyard connect the Dong Nai 4 Hydropower
(Rate Power 340MW) to the Power System of Viet Nam by two transmission line to

Dak Nong 500kV Distribution Station. This distribution station is very important in
supplying electricity to the Southern grid as well as to the Central and Highland areas,
especially in the dry months. The author selects the thesis topic "Analysis And
Evaluation relay functions of family REX670 Protection for Dong Nai 4 220kV
Distribution Station" which first introduces the overview of Dong Nai Hydropower
Company, introduction of 220kV Dong Nai 4 as well as the protection system diagram
of the station and introduction of REX670 relays and analysis of the protection
functions of the REC670, RED670, REL670 relays. Following the thesis, the
simulated protection functions of the REC670, RED670 and REL670 relays are used
to protect the 220kV Dong Nai 4 Distribution Station. The last part of the thesis
simulates some of the protection functions of the RED 670 to check the working of the
fault relays by Simulink software.
Keywords: Differential protection, 220kV transmission line, Circuit breaker,
System protection, 220kV distribution station;


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................................vi
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài...................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu............................................................................................. 1
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................1
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn .......................................................................2
6. Dự kiến kết quả đạt đƣợc ......................................................................................2

7. Bố cục ...................................................................................................................3
CHƢƠNG . HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM PHÂN PHỐI 220kV ĐỒNG NAI 4 VÀ
PHÂN TÍCH CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ CHO TRẠM .......................................4
1.1. Giới thiệu Công Ty Thủy Điện Đồng Nai ................................................................ 4
1.2. Hệ thống bảo vệ trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4 ...............................................4
1.2.1. Sơ đồ nối điện chính NMTĐ Đồng Nai 4 .......................................................4
1.2.2. Hệ thống bảo vệ trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4 .....................................4
1.3. Tìm hiểu về các rơ le số họ REX670........................................................................5
1.3.1. Giới thiệu chung.............................................................................................. 5
1.3.2. Cấu tạo chung của REX670 ............................................................................6
1.3.3. Một số Module chính của relay REX670 .......................................................7
1.4. Rơ le REL670 ...........................................................................................................9
1.4.1. Chức năng bảo vệ khoảng cách 21/21N .......................................................10
1.4.2. Chức năng bảo vệ q dịng có hƣớng 67/6N ...............................................13
1.4.3. Chức năng bảo vệ quá điện áp 59 .................................................................15
1.5. Rơ le RED670 ........................................................................................................15
1.5.1. Chức năng bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 87L .............................................15
1.5.2. Chức năng bảo vệ quá dòng có hƣớng 67/6N ...............................................20
1.6. Rơ le REC670 .........................................................................................................20
1.6.1. Chức năng bảo vệ lỗi máy cắt 50BF ............................................................. 20
1.6.2. Tự động đóng lặp lại có kiểm tra đồng bộ (25/79) .......................................22
1.7. Kết luận Chƣơng 1..................................................................................................24


iv
CHƢƠNG 2. THỬ NGHIỆM KIỂM TRA LÀM VIỆC CỦA CÁC CHỨC NĂNG
VỚI PHẦN MỀM THỬ NGHIỆM RƠ LE PCM 600 .............................................25
2.1. Chức năng bảo vệ khoảng cách 21 .........................................................................25
2.1.1. Thông số mạch của bảo vệ khoảng cách 21..................................................25
2.1.2. Thử nghiệm chức năng: ................................................................................25

2.2. Chức năng bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 87L.......................................................34
2.2.1. Thông số mạch của bảo vệ so lệch 87L. .......................................................34
2.2.2. Thử nghiệm chức năng: ................................................................................34
2.3. Thử nghiệm chức năng bảo vệ quá điện áp đƣờng dây 59 .....................................36
2.3.1. Thử nghiệm chức năng .................................................................................36
2.3.2. Thơng số thí nghiệm .....................................................................................36
2.4. Thử nghiệm chức năng bảo vệ q dịng có hƣớng 67/67N ..................................38
2.4.1. Thử nghiệm chức năng: ................................................................................38
2.4.2. Thông số thí nghiệm: ....................................................................................39
2.5. Kết luận chƣơng 2 ..................................................................................................41
CHƢƠNG 3. ĐÁNH GIÁ SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG RƠ LE KHI SỰ CỐ
ĐƢỜNG DÂY 220kV ĐỒNG NAI 4 – ĐẮK NÔNG ................................................42
3.1. Mô phỏng một số chức năng bảo vệ của RED670 khi sự cố bằng phần mềm
Simulink.........................................................................................................................42
3.1.1. Tổng quan về Matlab và Simulink. ............................................................... 42
3.1.2. Mô phỏng chức năng bảo vệ 87L cho đƣờng dây 220kV Đồng Nai 4 – Đắk
Nông. .......................................................................................................................... 43
3.1.3. Mô phỏng chức năng bảo vệ 67 của rơ le RED670. .....................................55
3.2. Đánh giá sự làm việc của hệ thống rơ le bảo vệ trạm khi sự cố đƣờng dây 274
Đồng Nai 4 – Đắk Nông. ............................................................................................... 58
3.2. Kết luận Chƣơng 3..................................................................................................59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................60
TẢI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 61
PHỤ LỤC


v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
Bảng 1.1:

Tên bảng
Giá trị cài dặt chức năng 21 [3]

Trang
13


vi
DANH MỤC HÌNH
Số hiệu
Hình 1.1
Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 1.4
Hình 1.5
Hình 1.6
Hình 1.7
Hình 1.8
Hình 1.9
Hình 1.10
Hình 1.11
Hình 1.12
Hình 1.13
Hình 1.14
Hình 1.15
Hình 1.16
Hình 1.17
Hình 1.18
Hình 1.19

Hình 1.20
Hình 1.21
Hình 1.22
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11
Hình 2.12

Tên hình
Giao diện điều khiển rơle REX670
Bàn phím điều khiển rơ le REX670
Module xử lý số NUM
Sơ đồ khối đầu vào BIM
Sơ đồ khối đầu ra BOM
Chi tiết đấu nối tín hiệu dịng, áp của rơ le REL670
Đặc tuyến làm việc ngắn mạch pha – đất
Đặc tuyến làm việc ngắn mạch pha – pha
Sơ đồ đấu nối tín hiệu của rơ le REL 670
Đặc tuyến làm việc của chức năng 67
Đặc tuyến làm việc của chức năng 67N
Sơ đồ nguyên lý đấu nối rơ le bảo vệ RED670 – trạm 220kV
Đồng Nai 4

Sơ đồ kết nối rơ le bảo vệ đƣờng dây
Nguyên lý bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây
Dòng so lệch và dịng hãm khi ngắn mạch ngồi.
Dịng so lệch và dịng hãm khi ngắn mạch trong.
Đặc tính của bảo vệ 87L rơ le RED 670
Đặc tuyến bảo vệ 87L trên đoạn có độ dốc m1
Đặc tuyến bảo vệ 87L trên đoạn có độ dốc m2
Sơ đồ của tủ bảo RG1, RG2
Logic khởi động chức năng 79
Giản đồ thời gian cho đóng lặp lại một pha
Sơ đồ kết nối thử nghiệm bảo vệ khoảng cách 21
Đặc tính bảo vệ khoảng cách ngắn mạch pha – đất vùng 1
Đặc tính bảo vệ pha – pha bảo vệ khoảng cách 21 vùng 1
Điểm thử nghiệm pha – đất vùng 2
Điểm thử nghiệm pha – pha vùng 2
Điểm thử nghiệm pha – đất vùng 5
Điểm thử nghiệm pha – pha vùng 5
Sơ đồ kết nối thử nghiệm chức năng 87L
Đặc tính bảo vệ so lệch đƣờng dây 87L
Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá điện áp 59
Đặc tính chức năng bảo vệ 67
Đặc tính chức năng bảo vệ 67N

Trang
6
6
8
8
9
10

11
11
12
14
14
16
17
17
18
18
18
19
19
21
23
24
26
26
28
29
31
32
33
35
35
37
39
39

vii
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14
Hình 3.15
Hình 3.16
Hình 3.17
Hình 3.18
Hình 3.19
Hình 3.20
Hình 3.21
Hình 3.22
Hình 3.23
Hình 3.24
Hình 3.25
Hình 3.26
Hình 3.27
Hình 3.28
Hình 3.29

Hình 3.30
Hình 3.31

Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc đƣờng dây 220kV Đồng Nai 4 – Đắk
Nông
Khối máy phát điện và khai báo thông số máy phát
Khối máy cắt 3 pha và khai báo thông số máy cắt
Khối đo lƣờng V-I và khai báo thơng số
Khối cộng dịng
Khối đƣờng dây và thông số khối đƣờng dây
Khối phụ tải 220kV và khai báo thông số khối phụ tải
Khối sự cố và khai báo thông số khối sự cố
Sơ đồ khối bảo vệ 87L
Mơ hình hóa khối đo lƣờng
Khai báo tỉ số biến TI
Khối tính tốn dịng so lệch, dịng hãm.
Các khối tính tốn trong khối Idiff, Ibias.
Mơ hình tính tốn dịng so lệch và dịng hãm pha A
Mơ hình khối xử lý Logic chức năng 87L
Mơ hình khối xử lý logic.
Mơ hình đặc tuyến làm việc của chức năng 87L (pha A)
Mô hình bảo vệ 87L đƣờng dây 274 Đồng Nai 4.
Dịng so lệch và dòng hãm trong trƣờng hợp sự cố ngồi
Kết quả mơ phỏng sự cố ngồi vùng bảo vệ
Điểm làm việc khi ngắn mạch ngồi.
Dịng so lệch và dịng hãm trong trƣờng hợp sự cố trong.
Kết quả mô phỏng sự cố trong vùng bảo vệ
Điểm làm việc của chức năng 87L khi ngắn mạch trong vùng
bảo vệ
Mơ hình bảo vệ 67 của đƣờng dây Đồng Nai 4 – Đắk Nông

Logic của khối định hƣớng công suất
Sơ đồ logic của khối so sánh dòng điện.
Khối TRIP
Giản đồ dòng điện và tín hiệu Trip khi ngắn mạch ngƣợc
hƣớng 67
Tín hiệu bảo vệ 67 của đƣờng dây 274
Tín hiệu bảo vệ 67 của đƣờng dây 273

43
44
44
45
45
45
46
46
47
47
48
48
48
49
49
50
50
51
51
52
52
53

54
54
55
55
56
56
57
58
58


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc ứng dụng khoa học kỹ
thuật vào ngành điện ngày càng trở nên hữu ích hơn, thiết thực hơn, mang lại hiệu quả
ngày càng lớn trong sản xuất và phân phối điện năng.
Hệ thống bảo vệ Rơ le có vai trị vơ cùng quan trọng trong lĩnh vực sản xuất và
phân phối điện năng, cơng nghệ mới đã thay đổi hồn tồn các hệ thống bảo vệ rơ le,
các hệ thống rơ le cũ đƣợc thay thế bằng các rơ le kỹ thuật số, hoạt động chính xác
hơn, tin cậy hơn, bền bỉ hơn đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong bảo vệ thiết bị. Các
hãng sản xuất lớn nhƣ Nari, Siemens, ABB, Omron, … luôn đƣa ra những cải tiến mới
cho các dịng rơ le của mình để cải thiện sự làm việc tin cậy, chính xác cho các rơ le
bảo vệ. Do vậy mức độ công nghệ ngày càng phát triển.
Hiện nay trạm 220kV Đồng Nai 4 đang sử dụng các rơ le kỹ thuật số họ REX670
của hãng ABB sản xuất, qua vận hành cho thấy hệ thống làm việc ổn định, tin cậy, tuy
nhiên vẫn xảy ra một số trƣờng hợp sự cố tác động từ lƣới gây cắt máy cắt tại trạm
220kV Đồng Nai 4, sa thải tồn bộ cơng suất của trạm NMTĐ Đồng Nai 4 phát lên lƣới.
Vì lý do đó em lựa chọn đề tài để nghiên cứu và đánh giá mức độ an toàn tin cậy
của hệ thống bảo vệ, và đánh giá sự làm việc của hệ thống rơ le khi sự cố đƣờng dây

220kv Đồng Nai 4 – Đắk Nông. Từ việc phân tích, đánh giá sẽ đƣa ra các đề xuất nếu
chƣa hợp lý.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu kiểm tra khả năng đáp ứng của các rơ le bảo vệ đang sử dụng tại trạm
220kV Đồng Nai 4;
Nghiên cứu và kiểm tra các giá trị seting đáp ứng yêu cầu trong bảo vệ trạm biến
áp và đƣờng dây;
Đánh giá sự làm việc của hệ thống rơ le khi sự cố đƣờng dây 220kv Đồng Nai 4 –
Đắk Nông.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu cấu trúc phần cứng và phần mềm của các rơ le kỹ thuật số đang sử
dụng: REC670, REL670, RED670 của hãng ABB.
Nghiên cứu, kiểm tra giá trị cài đặt của hệ thống bảo vệ đang cài đặt;
Thiết bị đóng cắt, bảo vệ trạm 220kV Đồng Nai 4;
Khả năng mang tải của đƣờng dây 220kV Đồng Nai 4 – Đắk Nông;
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Hệ thống rơ le bảo vệ trạm 220kV Đồng Nai 4 bao gồm các rơ le kỹ thuật số:


2
REL670, REC670, RED670;
Tính tốn kiểm tra một số chức năng cơ bản của trạm và đƣờng dây: 87L, 21, 59,
67, 67N.
Đánh giá sự làm việc của hệ thống rơ le khi sự cố đƣờng dây 220kv Đồng Nai 4
– Đắk Nông.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu tài liệu về các loại rơ le REL670, REC670, RED670, nghiên cứu giá
trị cài đặt một số chức năng cơ bản do trung tâm điều độ HTĐ Miền trung cung cấp.
Kết hơp tính tốn kiểm tra một số chức năng cơ bản.

Sử dụng số liệu thực tế sửa chữa bảo dƣỡng thiết bị của đơn vị thí nghiệm hiệu
chỉnh để kiểm tra đánh giá.
Kiểm tra làm việc của các chức năng qua phần mềm thử nghiệm rơ le PCM 600.
Mô phỏng các chức năng của rơ le bảo vệ bằng phần mềm Matlab- Simulink;
5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
Việc nghiên cứu hệ thống giúp nắm bắt đƣợc tổng quát về lý thuyết cũng nhƣ
thực tế cài đặt cho các rơ le kỹ thuật số hiện đại của ABB.
5.2. Tính thực tiễn
Kết quả của đề tài sẽ là tài liệu bổ sung để các nhân viên nắm bắt đƣợc sâu hơn hệ
thống, giúp theo dõi, vận hành thiết bị an toàn tin cậy, tránh để xảy ra các sự cố chủ
quan gây cắt máy cắt không đúng yêu cầu.
Kiểm chứng lại khả năng làm việc tin cậy của hệ thống rơ le bảo vệ, đánh giá đƣợc
thực trạng làm việc của hệ thống, loại bỏ các nguyên nhân gây ra sự cố chủ quan.
Việc mô phỏng các chức năng bảo vệ sẽ đƣa ra các hình ảnh trực quan về diễn bến
các sự cố trong và ngoài vùng, giúp hiểu rõ hơn về các trƣờng hợp sự cố, dẽ dàng quan
sát và hiểu đƣợc đặc tính làm việc của rơ le bảo vệ. Là tài liệu bổ sung phục vụ cho
CBCNV có cơ sở đánh giá để vận hành, bảo trì hệ thống rơ le bảo vệ NMTĐ Đồng
Nai 4.
6. Dự kiến kết quả đạt đƣợc
Đánh giá đƣợc về khả năng làm việc an toàn, tin cậy của hệ thống bảo vệ rơ le
trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4.
Mô phỏng chức năng bảo vệ 87L, 67 của đƣờng dây Đồng Nai 4 – Đắk Nông và
ảnh hƣởng của sự cố đến làm việc của trạm. Đƣa ra kết quả làm việc của rơ le một
cách trực quan dễ hiểu cho CBCNV của Công ty Thủy điện Đồng Nai.


3
7. Bố cục
Luận văn dự kiến đƣợc bố cục thành 3 chƣơng, gồm các phần chính nhƣ sau:

MỞ ĐẦU
CHƢƠNG 1: HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM PHÂN PHỐI 220kV ĐỒNG NAI 4
VÀ PHÂN TÍCH CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ CHO TRẠM
CHƢƠNG 2: THỬ NGHIỆM KIỂM TRA LÀM VIỆC CỦA CÁC CHỨC
NĂNG VỚI PHẦN MỀM THỬ NGHIỆM RƠ LE PCM 600.
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG RƠ LE KHI SỰ
CỐ ĐƢỜNG DÂY 220kV ĐỒNG NAI 4 – ĐẮK NÔNG.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


4
CHƢƠNG 1
HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM PHÂN PHỐI 220kV ĐỒNG NAI 4 VÀ PHÂN
TÍCH CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ CHO TRẠM
1.1. Giới thiệu Công Ty Thủy Điện Đồng Nai
Công ty Thủy điện Đồng Nai có trụ sở tại TP. Bảo Lộc, tỉnh Lâm Đồng. Đƣợc
thành lập theo quyết định 71/QĐ-EVN ngày 14/2/2011 của chủ tịch HĐTV Tập đoàn
Điện lực Việt Nam (EVN), là đơn vị trực thuộc EVN. Năm 2013 sau khi EVN thành
lập các Tổng Công ty Phát điện, Công ty Thủy điện Đồng Nai trực thuộc quản lý của
Tổng Công ty Phát điện 1.
Công ty Thủy điện Đồng Nai có nhiệm vụ quản lý vận hành 2 nhà máy Thủy
điện gồm NMTĐ Đồng Nai 3 (2x90 MW) tại xã Lộc Lâm, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm
Đồng và NMTĐ Đồng Nai 4 (2x170MW) tại xã Lộc Bảo, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm
Đồng, tổng công suất của 2 nhà máy là 520 MW. Sản lƣợng thiết kế hàng năm:
1. Đồng Nai 3: 607 triệu kWh.
2. Đồng Nai 4: 1109 triệu kWh.
Một số thông số kỹ thuật cơ bản nhƣ phụ lục 1.
1.2. Hệ thống bảo vệ trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4

Trạm 220kV Đồng Nai 4 đƣợc xây dựng tại xã Lộc Bảo, huyện Bảo Lâm, tỉnh
Lâm Đồng, là trạm phân phối dạng sơ đồ tứ giác, có nhiệm vụ truyền tải và phân phối
công suất từ NMTĐ Đồng Nai 4 (340MW) tới trạm 500kV Đắk Nông qua một đƣờng
dây kép để cung cấp lên HTĐ quốc gia.
1.2.1. Sơ đồ nối điện chính NMTĐ Đồng Nai 4
Trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4 Sử dụng sơ đồ tứ giác, công suất điện đƣợc
truyền tải từ 2 máy phát H1, H2 với điện áp đầu cực 15,75 kV qua 2 máy cắt 901 và
902, dao cách ly đầu cực, đến 2 máy biến áp chính T1, T2 tăng áp lên 230 kV và đến
trạm phân phối dạng tứ giác, qua hệ thống đóng cắt, thanh cái phân phối điện C21,
C22, C23, C24. Từ thanh cái C23, C24 nối đến trạm 500kV Đắk Nông qua 2 đƣờng
dây 273 và 274.
Sơ đồ nối điện chính chi tiết tại phụ lục 2.
1.2.2. Hệ thống bảo vệ trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4
Hệ thống bảo vệ trạm phân phối 220kV Đồng Nai 4 là hệ thống bảo vệ bao gồm
các rơ le bảo vệ kỹ thuật số REC670, RED670, REL670 thực hiện các nhiệm vụ bảo
vệ cho thiết bị trạm phân phối và bảo vệ 02 đƣờng dây 220kV 273 và 274.
Hệ thống bao gồm có 07 tủ bảo vệ thực hiện các chức năng bảo vệ 87L, 21,
67/67N, 27/59, 50/51, 50/51N, 50BF.
Các tủ RD11, RD21 chứa rơ le số RED670, thực hiện chức năng bảo vệ 87L,


5
67/67N
Các tủ RD12, RD22 chứa rơ le số REL670, thực hiện các chức năng bảo vệ 21L,
67/67N, 27/59, 50/51, 50/51N.
Tủ RG1 chứa các rơ le số REC670, RAHL401 thực hiện các chức năng bảo vệ
50BF, 25/79 cho các máy cắt 272, 273.
Tủ RG2 chứa các rơ le số REC670, RAHL401 thực hiện các chức năng bảo vệ
50BF, 25/79 cho các máy cắt 271, 274.
Tủ APR7 (P.01) là tủ thực hiện chức năng thu thập thông số, cảnh báo tất cả các

rơ le của hệ thống để hiển thị thông tin cho ngƣời dùng, đồng thời thực hiện chức năng
gửi và nhận tín hiệu bảo vệ truyền cắt gữa đầu Đồng Nai 4 và đầu trạm 500kV Đắk
Nơng.
1.3. Tìm hiểu về các rơ le số họ REX670
1.3.1. Giới thiệu chung
REX670 do hãng chế tạo ABB sản xuất, đƣợc sử dụng để bảo vệ, giám sát hoạt
động của máy phát điện, trạm biến áp, đƣờng dây truyền tải của các nhà máy điện nói
chung và nhà máy điện đồng nai 3 nói riêng. Đây là một thiết bị điện tử thông minh
đáp ứng đƣợc sự đòi hỏi cao về độ tin cậy. Ngồi ra REX670 cịn có khả năng phối
hợp với nhau trong quá trình làm việc để tạo một hệ thống bảo vệ dự phịng chắc chắn.
REX670 ln tƣơng thính với những yêu cầu bảo vệ của hầu hết các nhà máy,
trạm biến áp và đƣờng dây truyền tải.
REX670 đƣợc giao tiếp với máy tính cài đặt thơng qua phần mềm PCM600 hoặc
có thể cài đặt các chức năng và thơng số của bảo vệ thơng qua hệ thống bàn phím trên
relay.
Một số đặc điểm nổi bật của relay REX670:
 Đƣợc cấu tạo với các modul phần cứng và các khe cắm để sẵn rất thuận lợi
cho việc mở rộng tính năng bảo vệ cũng nhƣ thay thế các modul hỏng.
 Các chức năng bảo vệ trong relay có thể lựa chọn On/Off theo yêu cầu bảo
vệ.
 Có thể cài đặt, kiểm tra thơng qua máy tính. Đây là tính năng rất tiện lợi cho








ngƣời sử dụng.

Relay làm việc dựa trên việc xử lý tín hiệu số nên nâng cao tính chính xác.
Có khả năng tự giám sát một cách liên tục phần cứng của bản thân relay.
Các thủ tục kiểm tra định kỳ bằng phần mềm.
Thiết lập các thông số, cài đặt và ghi lại bằng máy tính.
Hiển thị các sự kiện, ghi nhận và in ra các sự kiện.
Tính năng làm việc ổn định lâu dài.
Giao tiếp và phối hợp với trạm điều khiển.


6
Với các tính năng nổi bật nhƣ vậy nên hiện tại nhà máy Đồng Nai 4 đang sử
dụng các relay của dòng REX670 gồm:
 Bảo vệ tổ máy, MBT sử dụng 2 relay REG670 và 1 rơ le RED670 đƣợc bố
trí tại các tủ RJ1A và RJ1B.

1

 Bảo vệ trạm và đƣờng dây sử dụng 2
rơ le RED670, 2 relay REL670 và 4
relay REC670 đƣợc bố trí tại các tủ từ
APR1 ~ APR7.
1.3.2. Cấu tạo chung của REX670
Dao diện HMI (xem Hình 1.1)
(1) Đèn báo chế độ làm việc của relay.
 Đèn “Ready” sáng màu xanh: báo
trạng thái sẵn sàng của rơ le.

2

3

4

 Đèn “Start” sáng màu vàng: báo rơ le
khởi động.
 Đèn “Trip” sáng màu đỏ: cho biết
relay đã phát hành lệnh Trip.
(2) Màn hình LCD.
 Màn hình có kích thƣớc 32x90 mm,
hiển thị đƣợc 7 dịng với mỗi dịng
khơng q 40 ký tự.
(3) Đèn LED chỉ thị tín hiệu.
(4) Nhãn tín hiệu cảnh báo: chỉ thị các tín
hiệu cảnh báo tƣơng ứng với đèn cảnh
báo sáng.
(5) Bàn phím xem Hình 1.2.

Hình 1.1: Giao diện điều khiển
rơle REX670

Hình 1.2: Bàn phím điều khiển rơ le REX670


7
 Chức năng của các phím.
Phím dùng để điều khiển đóng máy cắt (hiện tại khơng sử dụng).
Phím dùng để điều khiển mở máy cắt (hiện tại khơng sử dụng).
Phím trợ giúp thơng tin về IED.
Phím này đƣợc sử dụng để hủy bỏ hoặc chỉnh sửa các thiết lập
cần thiết.
Mở trình đơn chính, và đƣợc sử dụng để chuyển sang màn hình

mặc định.
Phím chuyển đổi Remote/Local.
Thiết lập lại màn hình.
Phím E bắt đầu chế độ chỉnh sửa và xác nhận những thay đổi cài
đặt khi ở chế độ chỉnh sửa.
Phím mũi tên sang phải chuyển tiếp đến trang khác của màn hình
và di chuyển con trỏ trên dịng hiện hữu trong chế độ chỉnh sửa.
Phím mũi tên sang trái chuyển tiếp đến trang khác của màn hình
và di chuyển con trỏ trên dịng hiện hữu trong chế độ chỉnh sửa.
Phím mũi tên đƣợc sử dụng để di chuyển lên trong sơ đồ dịng và
trong cây menu.
Phím mũi tên xuống đƣợc sử dụng để di chuyển xuống trong sơ
đồ dòng và trong cây menu.
1.3.3. Một số Module chính của relay REX670
Phần cứng của Rơ le họ REX 670 gồm có các module chức năng liên kết với
nhau.
Một số module cơ bản:
 Module xử lý số NUM. (xem Hình 1.3)
Modul NUM là một modul xử lý số, nó đƣợc xem nhƣ là một CPU xử lý các hàm
chức năng và các thuật tốn logic của bảo vệ. Các tín hiệu đầu vào đƣợc thu thập,
chuyển đổi thành tín hiệu số và đƣa vào bộ nhớ để lƣu trữ và hiển thị.


8

Hình 1.3: Module xử lý số NUM
 Modle đầu vào BIM (Hình 1.4)
Là Module tổng hợp các tín hiệu đầu vào với 16 đầu vào nhị phân, giao tiếp
quang học.
Các tín hiệu đầu vào quang, cách ly đƣợc đƣa vào bộ vi xử lý Micro cotronller để

thực hiện các quá trình xử lý logic.

Kết nối q trình

Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly

Micro
controller

Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly
Tín hiệu đầu vào quang cách ly

Hình 1.4: Sơ đồ khối đầu vào BIM
 Module đầu ra BOM. (Hình 1.5)

Bộ nhớ

Kết nối nối tiếp

Kết nối q trình

Tín hiệu đầu vào quang cách ly


Micro
controller

Bộ nhớ

Kết nối nối tiếp

Kết nối quá trình

Kết nối quá trình

9

Hình 1.5: Sơ đồ khối đầu ra BOM
Là module đầu ra rơ le, với 24 đầu ra nhị phân đảm nhận xuất các tín hiệu đầu ra
cho các nhiệm vụ khác nhau.
Tín hiệu từ bộ xử lý Micro controller xuất ra thiết bị bên ngồi thơng qua các
Relay, kết nối với q trình làm việc của hệ thống.
 Ngồi ra rơ le cịn có các module chức năng khác nhƣ: Module đồng bộ thời
gian IRIG-B, Module vào/ra IOM, Modul đầu vào tƣơng tự MIM, Modul đầu ra tĩnh
SOM, Modul đồng bộ GSM, Modul giao tiếp SLM, Modul truyền thông giữa các rơ le
LDCM, Modul truyền thông liên lạc EOM….
1.4. Rơ le REL670
Rơ le REL670 là một rơ le thuộc họ REX670 do hãng ABB Thụy Sỹ sản xuất, là

một rở le số chuyên dụng cho bảo vệ đƣờng dây, chức năng chính của nó là bảo vệ
khoảng cách đƣờng dây (21/21N), ngồi ra nó cịn kèm theo nhiều chức năng bảo vệ
khác đƣợc khai báo và kích hoạt hay khơng tùy thuộc vào từng trƣờng hợp cụ thể.
Sơ đồ bảo vệ của Rơ le REL670 sử dụng trong bảo vệ tại trạm 220kV Đồng Nai
4 nhƣ Hình 1.9.
Chi tiết đấu nối tín hiệu dịng, áp rơ le REL670 nhƣ Hình 1.6:


10

Từ TI 271 (TI 273)
Từ TI 274 (TI 272)

Tới bảo vệ Stub Line

Từ TU đƣờng dây
TU 273 (274)

Hình 1.6: Chi tiết đấu nối tín hiệu dịng, áp của rơ le REL670
1.4.1. Chức năng bảo vệ khoảng cách 21/21N
 Chức năng bảo vệ khoảng cách 21 sử dụng để bảo vệ cho đƣờng dây 273 và
đƣờng dây 274 Đồng Nai 4 – Đắk Nông, nhằm loại trừ các sự cố ngắn mạch một
pha, nhiều pha và chạm đất trên đƣờng dây, là chức năng dự phòng cho chức
năng 87L.
 Bảo vệ làm việc dựa trên nguyên lý tính tổng trở:

 Khi ngắn mạch trên đƣờng dây bảo vệ thì tổng trở của đƣờng dây sẽ phụ thuộc
vào vị trí của điểm ngắn mạch và biến thiên giảm dần từ xa về gần.

 Cơng thức tính tổng trở phức khi có ngắn mạch giữa hai pha [6]:

̅

̅
Trong đó:
- ̅
-

̅

-

̅

̅
̅
̅

: tổng trở phức ngắn mạch giữa 2 pha.
̅ : điện áp pha 1, pha 2.
̅ : dịng điện pha 1, pha 2.

 Cơng thức tính tổng trở phức khi có ngắn mạch pha vớ đất:
̅
Trong đó:
- ̅

̅
̅

: tổng trở phức ngắn mạch giữa pha với đất.

11
-

̅ : điện áp pha 1.
̅ : dòng điện pha 1.

 Đặc tuyến làm việc của chức năng bảo vệ 21 nhƣ Hình 1.7, Hình 1.8.
 Thơng số đƣờng dây Đồng Nai 4 – Đắk Nông:
 Chiều dài đƣờng dây: 11,356 km.
 Loại dây dẫn: ACSR 500/64
 Điện trở R = R0*L = 0,059*11,356 = 0,67 Ω
 Điện kháng X = X0*L = 0,40*11,356 = 4,54 Ω
 Giá trị cài đặt theo giá trị tổng trở đƣờng dây Z.
 Giá trị tổng trở đƣờng dây: Z =R + jX = 0,67 + j4,54 Ω
 Vùng 1: Z1 = (0,8-0,85)Z [6]
 Vùng 2 bảo vệ toàn bộ đƣờng dây và khoảng 30-40% đoạn kế tiếp
[6]

Hình 1.7: Đặc tuyến làm việc ngắn mạch
pha – đất

Hình 1.8: Đặc tuyến làm việc ngắn mạch
pha – pha

 Giá trị cài đặt của bảo vệ 21 cho trạm Đồng Nai 4: UB = 220kV; IB = 1200 A;
U1 = 10%*UB (điện áp thứ tự thuận nhỏ nhất để relay tác động); ArgNegRes =
1150; ArgDir = 150 (góc định hƣớng).
Các thơng số cài đặt khác xem bảng 1 bên dƣới.

12

TỚI TỔ MÁY SỐ 1

Tới tủ bảo vệ máy cắt

Tới tủ bảo vệ máy cắt

TỚI TỔ MÁY SỐ 2

Hình 1.9: Sơ đồ đấu nối tín hiệu của rơ le REL 670


13
Bảng 1.1: Giá trị cài dặt chức năng 21 [3]

Stt

Thông số

Giá trị cài đặt

Đơn vị
Vùng 1

Vùng 2

Vùng 3

1

Điện kháng thứ tự thuận (X1)

Ω

4,0

7,06

42,41

2

điện trở thứ tự thuận (R1)

Ω

0,59

1,04

6,26

3

điện kháng thứ tự không (X0)

Ω

14,01

14,01

148,42

4

Điện trở thứ tự không (R0)

Ω

2,05

2,05

21,67

5

Tổng trở cài đặt khi ngắn mạch
2 pha (RFPP)

Ω

20,0

40,0

50,0

6

Tổng trở cài đặt khi ngắn mạch
1pha (RFPE)

Ω

40,0

50,0

60,0

7

Thời gian tác động khi sự cố 2
pha (tPP)

s

0

0,3

1,2

8

Thời gian tác động khi sự cố 1
pha (tPE)

s

0

0,3

1,2

9

Dòng điện nhỏ nhất để bảo vệ
làm việc khi có ngắn mạch 2
pha (IminOpPP)

%IB

20

20

20

10

Dòng điện nhỏ nhất để bảo vệ
làm việc khi có ngắn mạch 1
pha (IminOpPE)

%IB

20

20

20

 Relay REL670 đƣợc kết nối với một relay khác ở đầu đƣờng dây Đắk Nông
thông qua kênh truyền 85. Trong trƣờng hợp relay 1 phía sự cố vùng 1 và thuộc
vùng 2 của relay đầu kia thì relay sự cố vùng 1 sẽ truyền hƣớng trip sang Relay
bên kia để đầu bên kia cắt với thời gian bằng vùng 1: 0s.
 Khi bảo vệ tác động sẽ gửi tín hiệu đi cắt MC 272, 273 (hoặc 271, 274).
1.4.2. Chức năng bảo vệ q dịng có hướng 67/6N
 Khi có ngắn mạch, chạm đất hay quá tải trên đƣờng dây có hƣớng về phía đƣờng
dây Đăk Nông, bảo vệ sẽ tác động nếu thỏa mãn các giá trị đặt.
 Tín hiệu đƣa vào bảo vệ đƣợc đấu nối nhƣ sơ đồ bảo vệ đƣờng dây. Gồm tín hiệu
điện áp từ PT đƣờng dây TU 273 (EVT1) và tín hiệu dịng điện từ TI272 và
TI273 (đối với đƣờng dây 273)


14
 Chức năng 67:

 Đặc tuyến làm việc (Hình 1.10) [6]:

Hình 1.10: Đặc tuyến làm việc của chức năng 67

 Giá trị cài đặt: IB = 1200A [3]

 Cấp 1: I1 = 135%*IB; t1 = 1.8 s
 Cấp 2: I2 = 365%*IB; t2 = 0.6 s
 AngleRCA (góc định hƣớng chuẩn): 550
 AngleROA (góc mở rộng): 800
 Chức năng 67N:

 Dịng, áp đƣợc tính tốn nhƣ sau:

 Đặc tuyến làm việc (Hình 1.11):

Hình 1.11: Đặc tuyến làm việc của chức năng 67N


15

 Giá trị cài đặt:
 IB=1200A
 IN>Dir=10%IB (dòng ngắn mạch tối thiểu để bảo vệ làm việc)
 AngleRCA=65o (góc định hƣớng chuẩn)
 Cấp 1: I1>=40%IB; t1=1.8s
 Cấp 2: I2>=305%IB; t2=0.6s

 Chức năng SOTF (Swich onto fault)
 Chức năng này sẽ đƣợc kích hoạt khi có sự cố cấp 2. Nhằm cắt
nhanh máy cắt nếu chức năng đóng lặp lại máy cắt hoạt động đóng
lại máy cắt khi dịng sự cố lớn và có nguy cơ là sự cố vĩnh cửu.
 tSOTF: 0.3 s (thời gian trễ để chức năng này phát lệnh TRSOTF)
 Khi bảo vệ tác động sẽ gửi tín hiệu đi cắt MC 272, 273 và khởi động chức năng
50BF tƣơng ứng.
1.4.3. Chức năng bảo vệ quá điện áp 59

 Bảo vệ nhằm ngăn ngừa hiện tƣợng phá hủy cách điện của các thiết bị đƣợc nối
vào lƣới điện khi điện áp lƣới tăng quá cao.
 Tín hiệu đƣa vào bảo vệ đƣợc nối nhƣ sơ đồ bảo vệ đƣờng dây. Tín hiệu điện áp
đƣợc lấy từ TU273 (TU274).
 Giá trị cài đặt: UB = 220kV [3]

 Cấp 1:
 U1 >: 130%*UB
 t1: 2.0 s
 Đặc tuyến thời gian độc lập

 Cấp 2:
 U2 >: 146%*UB
 t2: 1.0 s
 Đặc tuyến thời gian độc lập
1.5. Rơ le RED670
Rơ le RED 670 thực hiện chức năng bảo vệ chính là bảo vệ so lệch dọc đƣờng
dây 87L.
Sơ đồ bảo vệ rơ le nhƣ sau Hình 1.12.
1.5.1. Chức năng bảo vệ so lệch dọc đường dây 87L
 Bảo vệ có nhiệm vụ loại trừ các sự cố ngắn mạch (một pha, nhiều pha), chạm đất
trên đƣờng dây truyền tải điện Đồng Nai 4 – Đắk Nông.


16

Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý đấu nối rơ le bảo vệ RED670 – trạm 220kV Đồng Nai 4