Nghiên cứu ứng dụng rơle kỹ thuật số bảo vệ trạm biến áp 110kv e9 9 thành phố thanh hóa, tỉnh thanh hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
------------------------

NGUYỄN VĂN HÙNG

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG
RƠLE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 110 kV
E9.9 THÀNH PHỐ THANH HÓA, TỈNH THANH HÓA

Ngành: Kỹ thuật điện
Mã số : 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Phạm Trung Sơn

HÀ NỘI - 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT
------------------------

NGUYỄN VĂN HÙNG

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG
RƠLE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 110 kV
E9.9 THÀNH PHỐ THANH HÓA, TỈNH THANH HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các số liệu, kết
quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ
cơng trình nào khác.
Hà Nội, ngày 10 tháng 04 năm 2015
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Hùng


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………..

1

1. Tính cấp thiết của đề tài…………………………………………………...

1

2. Mục đích nghiên cứu………………………………………………………

1

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu……………………………………........

1

4. Nhiệm vụ nghiên cứu……………………………………………………...

1

5. Nội dung nghiên cứu……………………………………………………....

2

6. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………………..

2

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn……………………………………………..

2

8. Cấu trúc luận văn……………………………………………………..........

2

9. Lời cảm ơn.……………………………………………………..................

3

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV

E 9.9 THÀNH PHỐ THANH HÓA………………………………………….

4

1.1. Giới thiệu sơ lược về trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố Thanh Hóa

4

1.2. Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố Thanh Hóa ……

4

1.3. Các thơng số kỹ thuật của các thiết bị chính trong trạm………………...

5

1.3.1. Thơng số kỹ thuật của các thiết bị phía 110kV……………………….

5

1.3.2. Thơng số kỹ thuật của các thiết bị phía 22kV……………………......

8

1.4. Các thiết bị bảo vệ trạm………………………………………………….

10

1.5. Dàn dựng nội dung luận văn…………………………………………….

10

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG RƠLE KỸ THUẬT SỐ BẢO
VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP 110KV E9.9 THÀNH PHỐ THANH HÓA……

12

2.1. Giới thiệu về rơle số 7UT613 của hãng Siemens (Đức)..........................

12

2.1.1. Chức năng của rơle 7UT613..................................................................

12

2.1.2. Các thông số kỹ thuật rơle 7UT613.......................................................

13

2.1.3. Nguyên lý hoạt động của rơle 7UT613………………………………..

16


2.1.4. Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp..................................................

18

2.1.5. Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT613...........

21

2.1.6. Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613.....................................

23

2.1.7. Chức năng bảo vệ quá tải nhiệt..............................................................

24

2.1.8. Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613.......................

24

2.2. Giới thiệu về rơle số 7SJ621 của hãng Siemens (Đức)..........................

25

2.2.1. Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ621..................................................

25

2.2.2 Nguyên lí hoạt động chung của rơle 7SJ621...........................................

27

2.2.3. Các chức năng bảo vệ trong rơle 7SJ621............................................

29

2.2.4. Một số thông số kĩ thuật của rơle 7SJ621............................................

32

2.3 Giới thiệu chung về rơle kỹ thuật số SEL-551.......................................

34

2.3.1. Tổng quan về rơle kỹ thuật số SEL-551..............................................

34

2.3.2. Những đặc tính kỹ thuật SEL-551.......................................................

35

2.3.3. Các phần tử và nguyên lý hoạt động của rơ le kỹ thuật số SEL-551…

39

2.4. Giới thiệu họ rơle kỹ thuật số MICOM P63X của hãng ALSTOM.........

50

2.4.1. Giới thiệu chung về họ rơle kỹ thuật số P63X....................................

50

2.4.2. Cấu trúc của Rơle P63X.....................................................................

51

2.4.3. Các thông số kỹ thuật của P63X.........................................................

52

2.4.4. Chức năng bảo vệ so lệch...................................................................

56

2.4.5. Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (87N)…………………....

61

2.4.6. Chức năng bảo vệ quá dòng...............................................................

62

2.4.7. Bảo vệ quá tải nhiệt...........................................................................

63

2.4.8. Chức năng bảo vệ tần số....................................................................

65

2.4.9. Đánh giá họ rơ le kỹ thuật số P63X....................................................

66

2.5. Lựa chọn rơle bảo vệ cho trạm 110kV thành phố Thanh Hóa E9.9.....

67

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH RƠLE KỸ THUẬT SỐ TRẠM
BIẾN ÁP 110KV E9.9 THÀNH PHỐ THANH HÓA.....................................

68

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

69


3.1.1. Bảo vệ quá tải phía 110kV.....................................................................

69

3.1.2. Bảo vệ quá tải phía 22kV.......................................................................

70

3.1.3. Bảo vệ quá tải phía 10kV…………………………….………………..

70

3.2. Bảo vệ quá dòng........................................................................................

71

3.2.1. Bảo vệ quá dòng ngưỡng thấp (I>51) phía 10kV...................................

71

3.2.2. Bảo vệ q dịng ngưỡng thấp (I>51) phía 22kV.................................

73

3.2.3. Bảo vệ q dịng ngưỡng thấp (I>51) phía 110kV…………………….

74

3.2.3. Bảo vệ q dịng ngưỡng cao (I>>50) phía 110kV................................

75

3.3. Bảo vệ so lệch dọc.....................................................................................

76

3.4. Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự khơng.....................................................

82

3.4.1. Bảo vệ so lệch dịng điện thứ tự khơng phía 110kV..............................

82

3.4.2. Bảo vệ so lệch dịng điện thứ tự khơng phía 22kV................................

82

3.4.3. Bảo vệ so lệch dịng điện thứ tự khơng phía 10kV.............................

82

3.5. Cài đặt cho rơle 7UT613...........................................................................

83

3.5.1. Cài đặt thông số máy biến áp.................................................................

83

3.5.2. Cài đặt thông số cho bảo vệ so lệch (87T).............................................

87

3.5.3. Cài đặt thơng số cho bảo vệ chạm đất có giới hạn (87N)......................

89

3.5.4. Cài đặt thông số cho bảo vệ quá tải nhiệt (49).......................................

90

3.6. Cài đặt cho rơle 7SJ621...........................................................................

91

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..........................................................................

96

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................

98

PHỤ LỤC........................................................................................................

99


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật máy biến áp 110kV………………………...

5

Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật máy cắt 110kV………………………..........

6

Bảng 1.3. Thơng số kỹ thuật biến dịng điện 110kV……………………...

6

Bảng 1.4. Thông số kỹ thuật biến điện áp 110kV………………………...

7

Bảng 1.5. Thông số kỹ thuật dao cách ly 110kV………………………...

7

Bảng 1.6. Thông số kỹ thuật máy biến áp tự dùng TD41…………………

7

Bảng 1.7. Thông số kỹ thuật của tủ lộ tổng THB431-THB432……………

8

Bảng 1.8. Thông số kỹ thuật của tủ đo lường THB TUC41-TUC42………

9

Bảng 1.9. Thông số kỹ thuật của các tủ lộ đi THB471-478………………

9

Bảng 2.1. Cài đặt và chỉnh định thông số chorơle 7UT613………...........

25

Bảng 2.2. Cách cài đặt và chỉnh định thông số cho rơle 7SJ621…………

33

Bảng 2.3. Thứ tự xử lý của bộ điều khiển của Selogic điều khiển tính tốn

39

Bảng 2.4. Thứ tự xử lý của các phần tử rơle và logic…………………….

40

Bảng 2.5. Tương ứng giữa vị trí chuyển mạch và cài đặt nhãn…………..

42

Bảng 2.6. Trạng thái của bộ đóng lặp lại………………………………….

47

Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật của máy biến áp………………………..

68

Bảng 3.2. Bảng tổng hợp kết quả tính tốn ngắn mạch ở chế độ max........

68

Bảng 3.3. Bảng tổng hợp kết quả tính tốn ngắn mạch ở chế độ min…….

69

Bảng 3.4. Bảng cài đặt nhiệt độ ở các phía……………………………….

71

Bảng 3.5. Kết quả tính tốn bảo vệ q dịng ngưỡng thấp phía 10kV…...

72

Bảng 3.6. Kết quả tính tốn bảo vệ q dịng ngưỡng thấp phía 22kV….

73

Bảng 3.7. Kết quả tính tốn bảo vệ q dịng ngưỡng thấp phía 110kV…

74

Bảng 3.8. Kết quả tính tốn bảo vệ q dịng ngưỡng cao phía 110kV…..

75

Bảng 3.9. Các thơng số phục vụ tính tốn bảo vệ so lệch dọc……………

76

Bảng 3.10. Cài đặt các thông số cho bảo vệ so lệch dọc………………...

81


Bảng 3.11. Kết quả tính tốn bảo vệ so lệch dịng thứ tự khơng.................

83

Bảng 3.12. Địa chỉ cài đặt các thông số máy biến áp - khối địa chỉ 11.......

84

Bảng 3.13. Cài đặt các thông số cho bảo vệ so lệch dọc – khối địa chỉ 16

87

Bảng 3.14. Cài đặt các thông số cho bảo vệ chạm đất giới hạn – khối địa
chỉ 19……………………………………………………………………..
Bảng 3.15. Cài đặt các thông số cho bảo vệ quá tải nhiệt – khối địa chỉ 24

89
90

Bảng 3.16. Cài đặt các thông số cho bảo vệ q dịng cho 7SJ621 phía
110kV……………………………………………………………………....

91

Bảng 3.17. Cài đặt các thơng số cho bảo vệ q dịng cho 7SJ621 phía
22kV…………………………………………………………………….......
Bảng 3.18. Cài đặt các thơng số cho bảo vệ q dịng cho 7SJ621 phía
10kV……………………………………………………………………......

92

Bảng 3.19. Cài đặt các thơng số cho bảo vệ quá tải nhiệt 7SJ621............

94

Bảng 3.20. Cài đặt các thơng số cho chức năng tự đóng lại 7SJ621..........
Bảng 3.21. Cài đặt các thông số cho chức năng giám sát máy cắt 7SJ621..

95

93

95


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ ngun lý trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố Thanh
Hóa……………………………………………………………………….......

11

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle và đo lường trạm biến áp 110kV
E9.9 thành phố Thanh Hóa………………………………………………....

11

Hình 2.1. Hình ảnh 7UT613.………………………………………………..

12

Hình 2.2. Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT613………………...

17

Hình 2.3. Nguyên lý bảo vệ so lệch dịng điện trong rơle 7UT613............

18

Hình 2.4. Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch có hãm………………….

20

Hình 2.5. Đồ thị ổn định sóng hài bậc cao…………………………….......

21

Hình 2.6. Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chể..................

23

Hình 2.7. Hình ảnh 7SJ621.........................................................................

25

Hình 2.8. Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ621……………………………..

28

Hình 2.9. Đặc tính thời gian tác động của 7SJ621…………….…………….

30

Hình 2.10. Hình ảnh SEL-551……………………………………………….

29

Hình 2.11. Vị trí phần cứng của SEL-551.............………………………….

35

Hình 2.12. Tiếp điểm vào………………………………..………………......

41

Hình 2.13. Vị trí chuyển mạch có điều khiển………………………………..

42

Hình 2.14. Sơ đồ mặt trước của họ rơle P63X………………………………

50

Hình 2.15. Sơ đồ nguyên lý cấu trúc của họ rơle P63X…………………….

51

Hình 2.16. Sơ đồ nguyên lý đấu nối họ rơle P63X………………………….

54

Hình 2.17. Sơ đồ đặc tính tác động bảo vệ so lệch họ rơle P63X………..

59

Hình 2.18. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đất của họ rơle P63X...

62

Hình 2.19. Sơ đồ đặc tính tác động bảo vệ chạm đất hạn chế của rơle
P63X…………………………………………………………………………

63

Hình 2.20. Sơ đồ đặc tính động bảo vệ quá tải nhiệt của họ rơle P63X….

65


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Điện năng là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng đối với cuộc sống con
người. Nó được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực trong nền kinh tế quốc dân
như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ, qn
sự…Những hư hỏng và chế độ làm việc khơng bình thường gây ảnh hưởng tai
hại đến nền kinh tế xã hội, an ninh quốc phịng... Chính vì thế việc hiểu biết về
những hư hỏng và chế độ khơng bình thường có thể xảy ra trong hệ thống điện
cùng với những phương pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát hiện chính xác, tin
cậy và nhanh chóng cách ly các phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, để hạn chế tối
đa các thiệt hại do sự cố gây ra là rất quan trọng . Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu,
ứng dụng rơle kỹ thuật số bảo vệ trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố Thanh
Hóa, tỉnh Thanh Hóa” mang tính cấp thiết.
2. Mục đích nghiên cứu.
-

Nghiên cứu, đánh giá tổng quan về hiện trạng hệ thống rơle bảo vệ trạm biến
áp 110kV E9.9 thành phố Thanh Hóa;

-

Nghiên cứu, đánh giá tổng quan về các loại rơle kỹ thuật số hiện đang sử
dụng ở trong nước và ngoài nước, lựa chọn rơle kỹ thuật số phù hợp để bảo
vệ trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố Thanh Hóa

-

Tính tốn, chỉnh định các hình thức bảo vệ rơle kỹ thuật số trạm biến áp
110kV E9.9 thành phố Thanh Hóa.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
Trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố Thanh Hóa, tỉnh Thanh Hóa.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu.
-

Nghiên cứu tổng quan các chức năng bảo vệ của rơle kỹ thuật số trong trạm
biến áp;

-

Phân tích lựa chọn chủng loại rơle hợp lý để bảo vệ cho trạm biến áp 110kV
E9.9 thành phố Thanh Hóa;


2

-

Tính tốn chỉnh định và cài đặt các rơle kỹ thuật số nhằm đảm bảo an toàn
khi vận hành trạm biến áp.

5. Nội dung nghiên cứu.
-

Giới thiệu tổng quan về trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố Thanh Hóa;

-

Nghiên cứu lựa chọn rơle kỹ thuật số trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố
Thanh Hóa;

-

Tính tốn chỉnh định rơle kỹ thuật số bảo vệ trạm biến áp 110kV E9.9 thành
phố Thanh Hóa.

6. Phương pháp nghiên cứu.
-

Thu thập và thống kê số liệu, nghiên cứu đánh giá tổng quan về hiện trạng hệ
thống rơle bảo vệ trong trạm;

-

Nghiên cứu lý thuyết, kết hợp với phương tiện cơng cụ hiện đại để tính tốn

chỉnh định và xây dựng đặc tính bảo vệ rơle.

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Đề tài nghiên cứu, đánh giá tổng quan về các loại rơle kỹ thuật số hiện đang sử
dụng trong nước và ngoài nước, lựa chọn và tính tốn chỉnh định rơle kỹ thuật số
phù hợp với điều kiện thực tế, làm tài liệu để tham khảo cho các kỹ thuật viên và
sinh viên ngành kỹ thuật điện.
8. Cấu trúc của luận văn.
Luận văn bao gồm 03 chương, 36 bảng, 22 hình vẽ và đồ thị được trình bày
trong 99 trang.
Luận văn được thực hiện tại Bộ mơn Điện khí hóa, Trường Đại học Mỏ - Địa
chất Hà Nội. Trong quá trình thực hiện tác giả nhận được sự tận tình chỉ bảo của
TS. Phạm Trung Sơn, cũng như các ý kiến đóng góp quý báu của các nhà khoa học
trong lĩnh vực Kỹ thuật điện, các cán bộ giảng dạy của Bộ môn Điện khí hóa,
Trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội. Tác giả rất mong sự đóng góp ý kiến của
các nhà khoa học, quý Thầy, Cô và bạn bè đồng nghiệp.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!


3

9. Lời cảm ơn.
Sau một thời gian làm việc khẩn trương, đến nay luận văn thạc sỹ kỹ thuật:
“Nghiên cứu ứng dụng rơle kỹ thuật số bảo vệ trạm biến áp 110kV E9.9 thành
phố Thanh Hóa, tỉnh Thanh Hóa” đã được hồn thành.
Tác giả xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới TS. Phạm Trung Sơn, người thầy
đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn
này.
Luận văn này là kết quả của cả quá trình học tập gần 20 tháng liên tục. Do đó
tơi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu trường Đại học Mỏ - Địa Chất Hà

Nội và các Quý Thầy, Cô giáo khoa Cơ Điện, bộ mơn Điện Khí Hóa, phịng đào tạo
đại học và sau đại học đã truyền dạy những kiến thức quý báu, tạo điều kiện trong
chương trình đào tạo cao học để cho luận văn được hoàn thành một cách thuận lợi.


4

CHƯƠNG I:
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TRẠM BIẾN ÁP 110KV E 9.9 THÀNH PHỐ
THANH HÓA
1.1.

Giới thiệu sơ lược về trạm biến áp 110kV E 9.9 thành phố Thanh Hóa.
Thành phố Thanh Hóa là đơ thị loại 1, là tỉnh lị và là trung tâm văn hóa,

chính trị, hành chính, kinh tế, khoa học kỹ thuật của tỉnh Thanh Hóa, là một trong
những trung tâm dịch vụ, chăm sóc sức khỏe, giáo dục đào tạo, thể dục thể thao của
vùng Nam Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ. Thanh Hóa cũng là đô thị chuyển tiếp giữa
vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ với vùng Bắc Trung Bộ, đầu mối giao lưu của tỉnh
với cả nước, có vị trí quan trọng về an ninh, quốc phịng; là đơ thị phát triển dịch vụ
đa ngành, đa lĩnh vực, phát triển công nghiệp sạch, công nghệ cao.
Trạm biến áp 110kV E 9.9 thành phố Thanh Hóa có diện tích 5,536m2 thuộc
địa phận xã Quảng Hưng-thành phố Thanh Hóa-tỉnh Thanh Hóa. Trạm được thiết
kế với quy mô 02 máy biến áp 25MVA-115/23/10kV và được bảo vệ bằng các thiết
bị đóng cắt như máy cắt trọn bộ, dao cách ly, rơle bảo vệ kỹ thuật số… Trạm vận
hành với 2 cấp điện áp 110kV và 22kV và được đưa vào hoạt động khai thác vào
năm 2003 là một trong những trạm có nhiệm vụ quan trọng cung cấp điện cho các
phụ tải thuộc thành phố Thanh Hóa nhằm thúc đẩy thành phố phát triển mạnh mẽ về
tất cả các lĩnh vực từ đó có thể đóng góp to lớn vào nền kinh tế nước nhà.
1.2.

Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố Thanh Hóa.
Trạm biến áp 110kV E 9.9 thành phố Thanh hóa được thiết kế cấp điện từ

đường dây 110kV mạch kép từ lộ 176 trạm E9.2 Ba Chè và lộ 173 trạm E9.1 Núi I
sử dụng dây dẫn AC 185.
Máy biến áp :
-

Quy mơ 2 máy biến áp 25MVA-115/23/11kV;
Phía cao áp 110kV: Được thiết kế và xây dựng hoàn tất bao gồm:

-

01 ngăn lộ đường dây 110kV đến từ E 9.2;

-

01 ngăn lộ đường dây 110kV đến từ E 9.1;

-

01 ngăn lộ đường dây 110kV đi E9.11;


5

-

02 ngăn lộ máy biến áp T1 và T2;

-

01 ngăn lộ liên lạc 110kV.
Phía 22kV: Được thiết kế với sơ đồ 1 hệ thống thanh cái có phân đoạn sử

dụng các tủ điện 22kV hợp bộ đặt trong nhà. Lắp đặt hoàn thiện và đưa vào sử dụng
bao gồm 11 tủ như sau:
- 02 ngăn lộ tổng 24kV-630A-25kA/1s;
- 06 ngăn lộ đường dây xuất tuyến 24kV-400A-25kA/1s;
- 02 ngăn đo lường 24kV;
- 01 ngăn tự dùng 24kV cầu dao - cầu chì.
Sơ đồ nguyên lý của trạm được thể hiện trong hình 1.1
Sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle cho trạm và đo lường được thể hiện trong hình 1.2
1.3.

Các thơng số kỹ thuật của các thiết bị chính trong trạm.

1.3.1. Thơng số kỹ thuật của các thiết bị phía 110kV.
-

Thơng số kỹ thuật của máy biến áp 110kV được cho trong bảng sau:
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật máy biến áp 110kV

STT

Thơng số

Trị số

1

Điện áp định mức, kV

115/23/11

2

Dịng điện định mức, A

126/628/394

3

Công suất định mức, MVA

4

Tổ đấu dây

5

Số nấc điều chỉnh

6

Phạm vị điều chỉnh điện áp các phía

7

Tổn thất khơng tải, %

8
9
10
11
12

Điện áp ngắn
mạch, %

25/25/7,5
Yo/Yo/∆ _12_11
19/0/0
16%/0/0
10,23

Cao - Trung

10,5

Cao - Hạ

15,5

Trung - Hạ

6,5

Trọng lượng dầu, kG

Tổng trọng lượng máy biến áp

16500
55500


6

13
-

Bộ điều áp dưới tải

VV III250Y-76-10191V

Thông số kỹ thuật của máy cắt 110kV được cho trong bảng sau:
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật máy cắt 110kV
Mã hiệu

GL312

GL312 F1

(131,171,172,174)

(112,132)

Điện áp định mức, kV

145

145

Dòng điện định mức, kA

3150

3150

Dòng điện cắt ngắn mạch định mức, kA

40

40

Áp suất khi SF6 vận hành ở 200C, MPa

0,64

0,74

Áp suất khi SF6 báo tín hiệu giảm, Mpa

0,54

0,64

Áp suất khi SF6 khóa điều khiển, MPa

0,51

0,62

Thời gian cắt cho phép, ms

60

35

Thời gian đóng cho phép, ms

≤85

≤66

Thơng số

Tỉ số biến

600(400-MC131)

600(200-MC 132)

Chu trình đóng cắt

O-0,3s-CO-3m-CO

O-0,3s-CO-3m-CO

-

Thơng số kỹ thuật của máy biến dịng 110kV được cho trong bảng sau:
Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật biến dòng điện 110kV
Mã hiệu

QDR.123/2

C.G

(131,171,172,174)

(112,132)

123

123

Số lượng các cuộn dây nhị thứ

4

4

Cơng suất các cuộn dây, VA

30

30

Cấp chính xác của các cuộn dây

0,5/5P20/5P20/5P20

0,5/5P20/5P20/5P20

Tỷ số biến

200-400-600-800/1A

200-400-600-800/1A

100

160

Thông số
Điện áp định mức, kV

Trọng lượng dầu, kG


7

-

Thông số kỹ thuật của máy biến áp đo lường 110kV được cho trong bảng
sau:
Bảng 1.4. Thông số kỹ thuật biến điện áp 110kV
Mã hiệu

Thông số

CVE 145/650/50(C12)

Điện áp định mức, kV

123,145

Cơng suất định mức, VA

200
115 0,11 0,11
kV
/
/
3
3
3

Tỷ số biến
Cấp chính xác

0,5/3P

Số cuộn nhị thứ
-

CVV-123(C11)

02

Thông số kỹ thuật của dao cách ly 110kV được cho trong bảng sau:
Bảng 1.5. Thông số kỹ thuật dao cách ly 110kV
Mã hiệu

Thông số

RC 123 AREVA

Điện áp định mức, kV

123

Dòng điện định mức, A

1250

Kiểu truyền động
-

Động cơ 3 pha/ bằng tay
Thông số kỹ thuật của máy biến áp tự dùng được cho trong bảng sau:
Bảng 1.6. Thông số kỹ thuật máy biến áp tự dùng TD41
Mã hiệu

Thơng số
Cơng suất định mức, kVA

TCO-23/0,4
100

Điện áp định mức, kV

23/0,4

Dịng điện định mức, A

2,5/144

Số pha
Tổ đấu dây
Số nấc điều chỉnh điện áp
Chênh lệch điện áp giữa các nấc, %

03
Y/ Yo – 12
5
2,5


8

Điện áp ngắn mạch, %

6,32

Dịng điện khơng tải, %

1,47%

Tổn thất không tải, kW

0,1010

Tổn thất ngắn mạch, kW

4,582

Trọng lượng dầu, kG

200

Tổng trọng lượng máy biến áp, kG

650

1.3.2. Thông số kỹ thuật của các thiết bị phía 22kV.
-

Thơng số kỹ thuật của tủ lộ tổng 22kV được cho trong bảng sau:
Bảng 1.7. Thông số kỹ thuật của tủ lộ tổng THB431- THB432
Mã hiệu

Thơng số

LVB

Thơng số chung
Điện áp định mức, kV

24

Dịng điện định mức, A

630

Dòng điện ngắn mạch định mức, kA

25

Thời gian chịu đựng dịng ngắn mạch, ms

45

Loại cách điện

SF6

Ngăn máy cắt khí SF6
Điện áp định mức của máy cắt, kV
Dòng điện định mức máy cắt, A

630

Dòng cắt ngắn mạch định mức, kA

25

Chu trình đóng cắt

O-0.3min-CO–3min-CO
0

Áp suất vận hành khí SF6 ở 20 C, MPa
Ngăn biến dịng
Loại biến dịng
Cơng suất, VA
Số lượng các cuộn dây nhị thứ
Tỉ số biến

24

0,45
Biến dịng khơ
60-100
03
1200-1600-2000/1/1/1A


9

Cấp chính xác
-

0,5-5P20-5P20
Thơng số kỹ thuật của tủ đo lường được cho trong bảng sau:

Bảng 1.8. Thông số kỹ thuật của tủ đo lường THB TUC41- TUC42
Mã hiệu
Thông số

ALCE VF 24

Điện áp định mức, kV

24

Dịng điện định mức, A

400

Cơng suất, VA

200
23 0,11 0,11
kV
/
/
3
3
3

Tỷ số biến
Cấp chính xác
-

0,5/3P
Thơng số kỹ thuật của tủ lộ đi 22kV được cho trong bảng sau:
Bảng 1.9. Thông số kỹ thuật của các tủ lộ đi THB 471-478
Mã hiệu

Thơng số
Thơng số chung
Điện áp định mức, kV

24

Dịng điện định mức, A

400

Dòng điện ngắn mạch định mức, kA

25

Thời gian chịu đựng dòng ngắn mạch, ms

45

Loại cách điện

SF6

Ngăn máy cắt khí SF6
Điện áp định mức của máy cắt, kV
Dịng điện định mức máy cắt, A

630

Dòng cắt ngắn mạch định mức, kA

25

Chu trình đóng cắt

O-0.3S-CO–15S-CO
0

Áp suất vận hành khí SF6 ở 20 C, MPa
Ngăn biến dịng
Loại biến dịng

24

0,45
Biến dịng khơ


10

Công suất, VA

15-30-60

Số lượng các cuộn dây nhị thứ
Tỉ số biến
Cấp chính xác
1.4.

02

200-400-600/1/1A
0,5-5P20-5P20

Các thiết bị bảo vệ trạm
Hiện nay trạm được trang bị các hình thức và chủng loại rơle bảo vệ sau:
- Bảo vệ so lệch máy biến áp: 7UT613 (Siemens);
- Bảo vệ q dịng phía 110kV: SEL-551(Selinc);
- Bảo vệ quá dòng máy biến áp: 7SJ621 (Siemens);
- Bảo vệ q dịng phía 22kV: MICOM P123(Alstom);
- Bảo vệ khoảng cách: SEL-311C(Selinc); EPAC 3000(Alstom).
Do tính chất quan trọng của trạm biến áp cũng như do công suất của máy biến

áp lớn, có giá trị kinh tế rất cao và để đảm bảo cho an ninh quốc phòng nên yêu cầu
về hệ thống bảo vệ rơle là rất quan trọng. Hệ thống rơle bảo vệ trạm đang sử dụng
có nhiều chủng loại, thuộc nhiều hãng khác nhau, do đó khơng có tính đồng nhất
trong hệ thống bảo vệ rơle. Vì vậy cần lựa chọn một phương thức bảo vệ và các rơle
đồng nhất để đảm bảo tin cậy, an toàn, thuận tiện trong vận hành và kết nối với hệ
thống SCADA.
1.5.

Dàn dựng nôi dung luận văn:
Luân văn cần giải quyết những vấn đề sau:
- Luận văn tiến hành nghiên cứu phân tích đặc điểm kỹ thuật cũng như hiện

trạng ứng dụng rơle của các hãng khác nhau tại trạm biến áp 110kV E 9.9 thành phố
Thanh Hóa.
- Luận văn tiến hành phân tích lựa chọn chủng loại rơle hợp lý để bảo vệ
cho trạm biến áp 110kV E 9.9 thành phố Thanh Hóa.
- Tính tốn ngắn mạch và chỉnh định lại hệ thống rơle đã lựa chọn trong
trạm E9.9.

432

C1-2

-24

C1-1

-38

-76

-75
-25

cc
-10a

tu-c42

Lộ đi
171 e9.11

-76

474

-76

-75
-15

®ến từ
176 e9.2

-76

478

tu-171
171-7
171
171-1

-76

476

Cu/XLPE/PVC 500 Sqmm

tu-174
174-7
174
174-2

472

-76

-76

-75
-15

tu-C12

132-08

c42
412

-14

®ến từ
173 e9.1

cs-1t2

tu-172
172-7
172
172-2

cs-1t2-0

479

-76

-38

-35

-25

132-3
132
132-2

-76

473

PO-25000/110
115±9x1.78%/23 kv
yo / yo / -12-11

-76

475

cs-4t2
la-22kv

t2

477

-76

-24

-25

-15

-14

471

-76

112-2
112

112-1

131-08

c41
cc-441
-15

td-41

100kva

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 110kV E9.9 thành phố Thanh Hóa

-15

tu-C11

131

131-1

cs-1t1-0

431

-38

cs-1t1

cc
-10a

tu-c41

t1

PO-25000/110
115±9x1.78%/23 kv
yo / yo / -12-11

cs-4t1
la-22kv

Cu/XLPE/PVC 2 x (3 x 240) Sqmm


47...

C1-1
C1-2

F50/F51

174

F50/F51

tu-c41
cc
-10a

tu-C11

432

-38

171

F87t

t2

cs-4t2

172

cs-1t2

132-08

F87B

47...
F50/F51

tu-C12

cc-441
-38

td-41
100kva

112-2

112
112-1

F50/F51

tu-c41

cc
-10a

Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle và đo lương trạm biến áp110kV E9.9
thành phố Thanh Hóa

132

431

-38

F87t

131

t1

cs-4t1

cs-1t1

131-08


12

CHƯƠNG II:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG RƠLE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ CHO TRẠM
BIẾN ÁP 110KV E9.9 THÀNH PHỐ THANH HÓA

2.1. Giới thiệu về rơle số 7UT613 của hãng Siemens (Đức).

Hình 2.1. Hình ảnh 7UT613
2.1.1. Chức năng của rơle 7UT613.
Rơle số 7UT613 dùng cho bảo vệ so lệch máy biến áp. Các chức năng khác
được tích hợp trong rơle 7UT613 làm nhiệm vụ dự phòng như bảo vệ quá dòng, quá
tải nhiệt, bảo vệ quá kích từ, chống hư hỏng máy cắt, bằng cách phối hợp các chức
năng tích hợp trong 7UT613 ta có thể đưa ra phương thức bảo vệ phù hợp và kinh tế
cho đối tượng cần bảo vệ, chỉ cần sử dụng một rơle. Đây là quan điểm chung để chế
tạo các rơle số hiện đại ngày nay.
Đặc điểm của rơle 7UT613:
- Rơle 7UT613 được trang bị hệ thống xử lý 32 bit.


13

- Thực hiện xử lý hồn tồn tín hiệu số đo lường, lấy mẫu, số hóa các đại
lượng đầu vào tương tự đến xử lý tính tốn và tạo các lệnh, các tín hiệu đầu ra.
- Hoạt động đơn giản, sử dụng panel điều khiển tích hợp hoặc máy tính cá
nhân sử dụng phần mềm DIGSI4.
Những chức năng bảo vệ được tích hợp trong rơle 7UT613:
- Bảo vệ so lệch máy biến áp (87T/87HS);
- Bảo vệ so lệch cho máy phát điện, động cơ điện, đường dây ngắn hoặc
thanh góp cỡ nhỏ;
- Bảo vệ chống chạm đất hạn chế(REF);
- Bảo vệ so lệch trở kháng cao;
- Bảo vệ chống chạm vỏ cho máy biến áp;
- Bảo vệ chống mất cân bằng tải;
- Bảo vệ quá dòng đối với dòng chạm đất;
- Bảo vệ quá dòng một pha;

- Bảo vệ quá tải theo nguyên lý hình ảnh nhiệt;
- Bảo vệ quá kích từ;
- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt;
2.1.2. Các thơng số kỹ thuật rơle 7UT613.
- Mạch đo lường:
+ Dịng điện danh định: 1A hoặc 5A ( có thể lựa chọn được)
+ Tần số định mức:

50 Hz/60 Hz ( có thể lựa chọn được)

+ Công suất tiêu thụ: 0,3 VA / pha ứng với dòng danh định là 1A
0,55 VA / pha ứng với dòng danh định là 5A


14

- Khả năng quá tải nhiệt:
Theo nhiệt độ ( trị hiệu dụng):
+ Dòng lâu dài cho phép: 4.Idm
+ Dòng trong 10s: 30.Idm
+ Dòng trong 1s: 100.Idm
Theo giá trị dòng xung kích:
+ 250.Idm trong ½ chu kì.
- Khả năng q tải về dịng điện cho đầu vào chống chám đất có độ nhạy
cao:
Theo nhiệt độ (trị hiệu dụng)
+ Dòng lâu dài cho phép: 15A
+ Dòng trong 10s: 100A
+ Dòng trong 1s: 300A
Theo giá trị dịng xung kích: 750A trong ½ chu kỳ

- Điện áp nguồn cung cấp định mức:
Điện áp một chiều:

24 đến 48V
60 đến 125V
110 đến 250V

Điện áp xoay chiều :

115V ( f=50/60Hz)
230V

Khoảng cho phép: : - 20%  +20% (DC)
 15% (AC)
Công suất tiêu thụ: 57 W


15

- Đầu vào nhị phân:
+ Có 8 tiếp điểm và 1 tiếp điểm cảnh báo.
+ Khả năng đóng cắt:

Đóng: 1000W/VA
Cắt: 30W/VA
Cắt với tải là điện trở: 40W
Cắt với tải là L/R  50ms: 25W

+ Điệp áp đóng cắt:

250V

+ Dịng điện đóng cắt cho phép:

30A cho 0,5s
5A khơng hạn chế thời gian

- Khả năng kết nối, truyền thông:
+ Cổng giao tiếp với máy tính tại trạm (Local PC): Theo chuẩn
RS232.
+ Cổng giao tiếp dịch vụ: Theo chuẩn RS485.
- Các giao diện nối tiếp:
+ Giao tiếp với người vận hành: Không cách ly .
+ Giắc nối: Giắc 25 chân cho kết nối với máy tính cá nhân theo ISC
2110.
+ Tốc độ truyền tin: Mặc định 9600 Baud, min 1200 Baud, max 19100
Baud .
+ Giao tiếp với trung tâm điều khiển: Cách ly
- Giao điểm truyền số liệu:
+ Các tiêu chuẩn: Tương tự V24/V25 đến CCITT.
+ Tốc độ truyền: Mặc định 9600 Baud, min 1200Baud, max19200Baud.
+ Kết nối trực tiếp: Lắp đặt ngang, lắp đặt bề mặt.