Đánh giá chức năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ
Trong hệ thống điện, yêu cầu đặt ra là tất cả các thiết bị điện đấu nối trên lưới phải làm việc an toàn hiệu quả nhất để đảm bảo sự ổn định của hệ thống điện, trong đó hệ thống rơle bảo vệ và các thiết bị bảo vệ bằng rơle đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc duy trì sự làm việc ổn định của hệ thống điện.
Với vai trò quan trọng của máy biến áp trong việc truyền tải công suất giữa nguồn và và phụ tải, các hư hỏng trong máy biến áp sẽ làm ảnh hưởng đến việc cung cấp điện đến hộ tiêu thụ. Vì vậy việc nghiên cứu các tình trạng làm việc không bình thường, sự cố xảy ra đối với máy biến áp là rất cần thiết, với lý do đó việc nghiên cứu các chức năng bảo vệ cho máy biến áp nói chung, bảo vệ so lệch máy biến áp nói riêng là công việc hết sức quan trọng. Để bảo vệ cho máy biến áp làm việc an toàn, cần phải tính toán đầy đủ các yếu tố gây hư hỏng bên trong và các yếu tố bên ngoài gây ảnh hưởng đến đặc tính làm việc bình thường của bảo vệ so lệch máy biến áp. Từ đó đề ra phương án bảo vệ, loại trừ các hư hỏng và sự cố không mong muốn.
Hiện nay, sự phát triển trong lĩnh vực công nghệ số đã cho phép chế tạo các loại rơle bảo vệ so lệch máy biến áp kỹ thuật số với nhiều tính năng vượt trội so với các loại rơle trước đây. Các nhà sản xuất đã tích hợp nhiều chức năng bảo vệ và nhiều giải pháp nhằm giảm sự tác động nhầm không mong muốn. Tuy nhiên trên thực tế vẫn có nhiều sự cố tác động không đúng của bảo vệ so lệch máy biến áp và bảo vệ so lệch hạn chế REF như khi sự cố ngắn mạch ngoài, đóng điện xung kích máy biến áp, hoặc do lỗi cài đặt cấu hình, các lỗi TU, TI đã gây nên mất điện hệ thống, ảnh hưởng đến công tác vận hành và thời gian khôi phục sự cố. Với những lý do nêu trên tôi quyết định nghiên cứu đề tài “Đánh giá chức năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ”
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Mục đích chính của luận văn là phân tích, đánh giá chức năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so lệch TBA 110kV Tam Kỳ nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận hành hệ thống.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Rơle bảo vệ so lệch máy biến áp GRT 200 tai trạm biến áp 110kV Tam Kỳ.
3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài:
– Trong phạm vi thực hiện của luận văn, tác giả sẽ phân tích bảo vệ so lệch và các yếu tố ảnh hưởng. Tìm hiểu các loại rơle số trên lưới điện 110kV Quảng Nam, tìm hiểu rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ. Tính toán và mô phỏng bảo vệ so lệch cho MBA T1 tram biến áp 110kV Tam Kỳ.
– Sử dụng lý thuyết bảo vệ so lệch MBA để làm cơ sở nghiên cứu đề tài.
– Tiếp cận tìm hiểu các rơle số trên lưới điện 110kV Quảng Nam, tiếp cận thu thập các số liệu TBA 110kV Tam Kỳ, tài liệu rơle bảo vệ so lệch GRT 200 từ đó đưa ra tính toán các thông số cho bảo vệ so lệch TBA 110kV Tam Kỳ.
– Dùngng phần mềm Matlap Simulink để mô phỏng sự làm việc của rơle bảo vệ so lệch cho máy biến áp T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI:
Đề tài thuộc dạng nghiên cứu ứng dụng, mặc dù các trạm biến áp với hệ thống bảo vệ rơle đã được đưa vào vận hành trong hệ thống điện từ nhiều năm qua nhưng với việc phân tích đánh giá một cách cụ thể, có hệ thống về các chức năng làm việc và các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch máy biến áp nhằm mục đích giúp cho cho người vận hành đánh giá, phân tích sự cố và các hư hỏng trong máy biến áp một cách nhanh chóng, chính xác hơn.
Về ý nghĩa thực tiễn, đề tài là phân tích đánh giá sâu hơn về bảo vệ so lệch máy biến áp, giải quyết một khối lượng lớn công việc cho nhân viên vận hành, thí nghiệm, kiểm định, phân tích sự cố rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp giúp rút ngắn thời gian và tiến độ theo yêu cầu cung cấp điện liên tục. Đồng thời cung cấp kiến thức trong công tác vận hành, xử lý sự cố, nâng cao hiệu quả sử dụng rơle.
Từ những lý do đã nêu ở trên, đề tài được chọn tên là.
” Đánh giá chức năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ “
Nội dung luận văn được biên chế thành: Ngoài phần mở đầu và kết luận sẽ có 3 chương và phụ lục. Bố cục nội dung chính của luận văn gồm các phần sau:
Chương 1. Bảo vệ so lệch MBA và các yếu tố ảnh hưởng.
Chương 2. Tìm hiểu rơle so lệch các trạm biến áp 110kV Quảng Nam và rơle GRT 200 bảo vệ so lệch TBA 110kV Tam Kỳ.
Chương 3. Tính toán và mô phỏng rơle bảo vệ so lệch cho MBA T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ.
Kết luận chung và kiến nghị.
CHƯƠNG 1
1.1. Các hư hỏng, các dạng sự cố có thể xảy ra trong máy biến áp
Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, là mắt xích liên kết các hệ thống với nhau, kết nối nguồn với các đường dây truyền tải, đường dây phân phối điện năng đến các phụ tải. Sự cố trong trạm biến áp thấp hơn đường dây, tuy nhiên những sự cố ở trạm sẽ gây nên những hậu quả vô cùng nghiêm trọng nếu không được loại trừ một cách nhanh chóng và chính xác. Ngoại trừ các sự cố thường xảy ra trong hệ thống điện: Ngắn mạch , quá tải, trạm biến áp còn có các dạng sự cố khác xảy ra đối với máy biến áp như: Rỉ dầu, bảo hòa mạch từ, việc bảo dưỡng không thích hợp trong vận hành, áp dụng thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật trong khi chế tạo, thử nghiệm và nghiệm thu, các vật tư đầu vào không đạt tiêu chuẩn, môi trường làm việc không phù hợp, các điều kiện vận hành không bình thường, v.v… Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với máy biến áp cũng như trong hệ thống điện rất đa dạng. Việc phân tích tốt các hư hỏng trong và ngoài máy biến áp nhằm giúp người vận hành kịp thời phát hiện ngăn chặn sớm các sự cố có thể xảy ra đối với máy biến áp để đảm bảo vận hành hệ thống điện an toàn liên tục.
1.2. Các loại bảo vệ cho máy biến áp
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần không hư hỏng trong hệ thống điện cần có những thiết bị bảo vệ rơle ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện.
Ngoài ra thiết bị bảo vệ rơle còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện, tùy mức độ mà bảo vệ rơle có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt các máy cắt. Những thiết bị bảo vệ rơle phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường báo tín hiệu và nếu không có giải pháp khắc phục kịp thời thì rơ le bảo vệ sẽ thực hiện tác động sau một thời gian duy trì nhất định.
1.2.2.1. Các rơle tác động theo dòng điện
1.2.2.2. Các rơle bảo vệ không theo dòng điện
1.2.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp [6]
1.3. Bảo vệ so lệch máy biến áp
Bảo vệ so lệch máy biến áp (87T) dựa trên nguyên tắc so sánh giá trị dòng điện đi vào và đi ra của đối tượng được bảo vệ, được dùng làm bảo vệ chính cho bảo vệ MBA, có tính chọn lọc tuyệt đối, không cần phối hợp với các loại bảo vệ khác, vì vậy có thời gian tác động của bảo vệ gần bằng không giây. Vùng tác động của 87T là vùng giới hạn giữa các BI mắc vào mạch so lệch các cuộn dây và ở các đầu ra của máy biến áp, ở các dây dẫn nối máy biến áp với thanh góp). Bảo vệ so lệch có độ nhạy cao đối với các sự cố trong vùng bảo vệ, làm việc tin cậy không tác động nhầm đối với các sự cố ngoài vùng bảo vệ do có cơ chế hãm.
Trong chế độ vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngoài, dòng điện chạy vào và ra đối tượng bảo vệ gần bằng nhau nên bảo vệ không tác động. Khi xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ thì xảy ra sự mất cân bằng giữa dòng vào và dòng điện đi ra ra khỏi đối tượng nên bảo vệ sẽ tác động.
Dòng so lệch được xác định: İdiff = | İ1 + İ2 + İ3|.
Dòng hãm được xác định: İBias = | İ1| + | İ2| + | İ3 |.
Để tăng khả năng làm việc ổn định và tin cậy của bảo vệ, thường người ta sử dụng nguyên lý hãm bảo vệ. Rơ le so lệch có hãm so sánh hai dòng điện, dòng làm việc ILV và dòng hãm IH. Rơ le sẽ tác động khi ILV>IH.
Hình 1.9. Đường đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch và đặc tính sự cố.
1.3.3. Dòng điện khởi động của bảo vệ so lệch máy biến áp.
Dòng khởi động của bảo vệ phải chọn theo điều kiện sao cho bảo vệ không được tác động khi ngắn mạch ngoài, nghĩa là cho lớn hơn dòng không cân bằng cực đại khi ngắn mạch ngoài:
İ kđ ≥ İ kcbttmax
1.4. Các yếu tổ ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp [1]
1.4.1. Sai số tỷ số của các máy biến dòng
1.4.2. Các máy biến dòng bão hòa sai khác nhau
1.4.3. Tổ đấu dây máy biến dòng không phù hợp với tổ đấu dây máy biến áp
1.4.5. Sai sót trong việc đấu nối các máy biến dòng
1.4.6.1. Sóng hài do quá trình đóng điện máy biến áp
1.4.6.2. Sóng hài do quá trình đóng điện xung kích máy biến áp
1.4.6.3. Sóng hài do sự cố ngoài vùng bảo vệ
1.4.6.4. Sóng hài do quá kích thích máy biến áp
1.5.2. Khắc phục do máy biến dòng bão hòa không giống nhau
1.5.3. Khắc phục sai số do nấc phân áp máy biến áp [1]
1.5.4. Khắc phục sai số do tổ đấu dây máy biến áp [1]
1.5.5. Khắc phục do sóng hài [1]
Trong chương này, học viên đã tìm hiểu các dạng hư hỏng và các dạng sự cố có thể xảy ra đối với máy biến áp. Nghiên cứu các loại rơle bảo vệ cho MBA, nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch MBA, các yếu tố ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp như ảnh hưởng của sóng hài, ngắn mạch ngoài gần vùng bảo vệ, ảnh hưởng của sai số của máy biến dòng, ảnh hưởng do bảo hòa máy biến dòng khác nhau, ảnh hưởng của bộ điều áp dưới tải, ảnh hưởng do tổ đấu dây máy biến áp, ảnh hưởng của dòng thứ tự không. Từ đó có cơ sở cho những đánh giá về các giải pháp khắc phục các yếu tổ ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch máy biến áp.
TÌM HIỂU RƠLE SO LỆCH CÁC TRẠM 110KV QUẢNG NAM VÀ RƠLE GRT 200 BẢO VỆ SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM KỲ
2.1. Các trạm 110kV Quảng Nam [6]
Qui mô lưới điện 110 kV tỉnh Quang Nam gồm 393,49 km đường dây 110kV trong đó có 80,018 km đường dây mạch kép,166,89 km đường dây mạch đơn và 107,1 km đường dây mạch kép của các nhà máy thủy điện. Có 13 trạm biến áp 110kV với 21 máy biến áp có tổng dung lượng 781 MVA gồm các trạm: Tam Kỳ, Tam Thăng, Tam Anh, Kỳ Hà, Thăng Bình, Thăng Bình 2, Duy Xuyên, Điện Bàn, Điện Nam- Điện Ngọc, Hội An, Đại Lộc, Đại Đồng, Phước Sơn, tất cả các trạm đều vận hành ở chế độ không người trưc, được điều khiển xa từ trung tâm điều khiển công ty Điện lực Quảng Nam
2.2. Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 110kV
2.1.1. Các rơle tác động theo dòng điện
2.1.2. Các rơle không tác động theo dòng điện
2.1.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ các máy biến áp [6]
2.3. Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch máy biến áp các trạm 110kV Quảng Nam
2.3.1. Tìm hiểu cấu trúc và đặc tính làm việc của rơle Micom P632 [1]
Rơle kỹ thuật số MiCom P632 là loại rơle tác động nhanh và chọn lọc dùng để bảo vệ bảo vệ máy biến áp, động cơ, máy phát. Rơle MiCom P632 còn có thể thực hiện chức năng điều khiển.
– Các chức năng có trong rơle MiCom P632: Bảo vệ so lệch (87)(chức năng chính); bảo vệ chạm đất có giới hạn (50 REF) ; bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50); bảo vệ quá dòng có thời gian (51); bảo vệ quá tải nhiệt (49); bảo vệ quá áp, kém áp (27/59); bảo vệ kém tần, quá tần (81 O/U).
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KY THUAT HOA HOC\KY THUAT DIEN\LOP QUANG NAM 39+40\LOP QUANG NAM 39+40\R.R.NGUYEN HUU THO\SAU BAO VE\TOM TAT
