NGHIÊN cứu, TÍNH TOÁN, mô PHỎNG bảo vệ RELAY CHO NHÀ máy điện NHIỆT dư 6x60 MW hòa PHÁT DUNG QUẤT 1 BẰNG ETAP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CAPSTONE PROJECTCHUYÊN NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN 1 “NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG BẢO VỆ RELAY CHO NHÀ MÁY ĐIỆN NHIỆT DƯ 6x60 MW HÒA PHÁT DUNG QUẤT 1 BẰNG ETAP” ĐẠI HỌC ĐÀ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CAPSTONE PROJECT

CHUYÊN NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN

1

“NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG

BẢO VỆ RELAY CHO NHÀ MÁY ĐIỆN NHIỆT DƯ

6x60 MW HÒA PHÁT DUNG QUẤT 1 BẰNG ETAP”

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

KHOA ĐIỆN

GVHD: TS PHẠM VĂN KIÊN ĐVHT: KS NGUYỄN ĐÌNH TIẾN SVTH: NGUYỄN MẪN 17D1

BÙI TRƯỜNG THỌ 17D1

NGUYỄN VĂN KIỆP 17D1

ĐỀ TÀI

Mô hình hóa hệ thống relay và mô phỏng bảo vệ cho nhà máy.

Cơ sở lý thuyết và tính toán bảo vệ.

GIỚI THIỆU NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN

+ Để tận dụng phần nhiệt dư sau

hệ thống nồi hơi, dập cốc khô,

góp phần chủ động nguồn điện

và giảm lượng công suất nhập từ

lưới, công ty cổ phần thép Hòa

Phát Dung Quất đầu tư xây dựng

nhà máy phát điện nhiệt dư

+ Nhà máy có 6 tổ máy phát

6x60MW hòa lên hệ thống điện

KLH qua các máy biến áp tăng

áp 10/35kV-75MVA

+ Mỗi tổ máy phát-máy biến áp

hoạt động độc lập và phát công

suất lên hệ thống 110kV cấp cho

các phân xưởng, nhà máy của

KLH

GIỚI THIỆU

Sơ đồ một sơi nhà máy điện nhiệt dư Hòa Phát Dung Quất 1 hoàn thiện

Trong quá trình vận hành, nhà máy đã xảy

ra một số sự cố ngắn mạch tác động nhầm

hoặc không tác động bảo vệ rơ le làm ảnh

hưởng lớn đến sản xuất Ví dụ như sự cố

ngày 29/09/2020 về nổ đầu cáp 35kV tuy

nhiên bảo vệ chạm đất không tác động và

gây ra sự cố ngắn mạch 3 pha Do vậy, đề

tài “Nghiên cứu, tính toán mô phỏng

bảo vệ rơle cho nhà máy phát điện nhiệt

dư 6x60MW Hoà Phát Dung Quất 1

bằng ETAP” sẽ nghiên cứu tính toán các

thông số cài đặt và mô phỏng các loại

rơle và phối hợp mô phỏng trên phần

mềm ETAP để có thể đánh giá khách

quan các thông số cài đặt hiện tại của nhà

máy cũng như trước khi đề xuất thử

nghiệm thực tế khi thử nghiệm chạy thử

tổ máy số 5 và số 6

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

LÝ DO

Sự cố nổ đầu cáp 35kV

11 Điện kháng siêu quá độ dọc trục 16.91%

12 Khả năng chịu quá tải 10 ％

Hệ thống chức năng bảo vệ máy phát của nhà máy hiện tại Thông số chính Máy phát 60MW

2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN

BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

Hệ thống chức năng bảo vệ MBA của nhà máy hiện tại Thông số MBA 10.5/35kV

TT Thông số Giá trị

1 Công suất định mức 75 MVA

3 Tiêu chuẩn áp dụng IEC60076

9 Khả năng chịu dòng ngắn mạch phía CA 31.5 kA

10 Khả năng chịu dòng ngắn mạch phía HA 63 kA

12 Tổn hao không tải (Po) 38,78 kW

13 Tổn hao có tải - Nấc giữa Pcu 224,2kW

  (kA) (kA) (kA) (kA)

Phía cao MBA1 (CB MBA1) 17.28 14.99 18.67 20.39Đầu cực MF1

(CB MF1) 24.15 21.64 0.004 0.009Đầu vào kháng

điện (CB KD1) 49.8 43.68 0.004 0.009Đầu vào tự dùng

1AH07 (CBKD1’) 17.69 15.42 0.004 0.009Bus tự dùng 1 24.53 21.14 0.004 0.009

Thông số dòng làm việc và dòng ngắn mạch sự cố tại các vị trí

BẢO VỆ SO LỆCH

Đoạn a: Dòng điện ngưỡng thấp của bảo vệ (hệ số hãm = 0)

+ MBA: dòng này phụ thuộc vào dòng từ hóa MBA, sai số

CT, sự thay đổi đầu phân áp cùa máy biến áp

+ Máy phát, kháng điện: sai số CT 2 đầu.

Đoạn b: khi dòng qua đối tượng tăng lên quá dòng định mức (quá

tải) →sai số BI tăng lên → dòng KCB tăng lên→ BVSL tác động

nhầm Trường hợp này phải sử dụng đến dòng hãm để hãm bảo vệ,

đoạn b của đặc tính tương ứng với trạng thái làm việc này

Đoạn c: dòng qua đối tượng tiếp tục tăng mạnh (sự cố nm ngoài),

dòng sự cố lớn→ các BI có thể bị bảo hòa→ dòng SL tăng mạnh

buộc phải tăng tác động hãm

Đoạn d: vùng làm việc sự cố trong vùng Khi dòng điện so lệch

ISL vượt quá ngưỡng cao này, bảo vệ sẽ tác động ngay mà không

xét đến dòng điện hãm IH và các sóng hài dùng để hãm bảo vệ

Đặc tính bảo vệ 87 của 7UM85

 Bảo vệ so lệch có hãm

2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN

Do ảnh hưởng của sai số bão hòa CT khi có dòng lớn đi qua CT

nên độ dốc 3 được đặt theo giá trị mặc định:

Slope Section 2 = 70%

Dòng so lệch cấp 2:

at nI dmF diff K f I 1.2 2 0.05 4124

BẢO VỆ MÁY PHÁT

2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN

 Bảo vệ chạm đất 90% cuộn dây stator

Phương pháp

Điện áp dư tại điểm trung tính

máy phát

Điện áp dư tại đuôi máy phát

và dòng tại điểm trung tính

Sơ đồ bảo vệ

 Sử dụng điện áp dư tại điểm trung tính máy phát

- Điện áp giữa trung tính và nối đất máy phát khi

sự cố tại đuôi máy phát:

pri ng

BẢO VỆ MÁY PHÁT

15

 Sử dụng điện áp dư tại đuôi máy phát ∆V

và dòng tại điểm trung tính

Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ

- Giá trị của điện trở nối đất trung tính MF:

 Bảo vệ chạm đất Stator 64S-90%

2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN

Ik





p 0.02

2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN

- Dòng khởi động sơ

cấp:

- Dòng khởi động relay:

- Thời gian khởi động cấp 2 cài theo đặc tính phụ thuộc:

+ Chọn tiêu chuẩn IEC: Normal Inverse (NI)+ Thời gian tác động: 1.8s

- Thời gian khởi động cấp 1: chọn đặc tính độc lâp t=0.3s:

- Hướng tác động: hướng thuận

2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN

- Dòng khởi động 50:

Nng max 50

2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN

TÍNH TOÁN

3.MÔ PHỎNG BẢO VỆ VÀ HIỆU CHỈNH

SƠ ĐỒ BẢO VỆ

3.MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG BẢO VỆ

ĐẶC TÍNH QUÁ DÒNG

Đặc tính phối hợp bảo vệ quá dòng pha

- Các đường đặc tính đảm bảo phối hợp có tính chọn

lọc, vùng làm việc đều chắc chắn

- Bảo vệ chính cho phụ tải tự dùng Một tự dùng sự cố

sẽ cắt nhanh (RL03-50) 0s cô lập sự cố, sẽ có hệ thống

tự dùng dữ phòng Trường hợp relay không tác động

thì relay BVMF1 và BVMBA1 tác động, không để ảnh

hưởng tới các tổ máy phát còn lại

- Các đặc tính này được xác định từ bảo vệ xa nguồn

nhất (động cơ/MBA tự dùng) đến bảo vệ gần nguồn

nhất (MF và HT35kV)

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

Xét chạm đất 1 pha phía cao áp máy biến áp:

+ Bảo vệ chính BVMBA1-87 tác động với

thời gian 0s.

+ Bảo vệ dự phòng BVMF1 tác động ở

ngưỡng dòng 7,567kA với thời gian cắt 0,3s.

+ Bảo vệ dự phòng BVMBA1 tác động

17,281kA với thời gian cắt 0,4s.

Chạm đất 1 pha phía cao áp máy biến áp

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẢO VỆ MÁY PHÁT

Xét ngắn mạch 2 pha phía đầu cực máy phát:

7.33kA với thời gian cắt 0,4s.

Ngắn mạch 2 pha đầu cực máy phát

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẢO VỆ MÁY PHÁT

KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT BẢO VỆ KHÁNG ĐIỆN

Xét ngắn mạch 3 pha tại kháng điện:

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG BẢO VỆ TỰ DÙNG

 Xét chạm đất 1 pha Động cơ quạt hút NHND

(1AH03):

+ Bảo vệ chính bảo vệ quá dòng chạm đất

có hướng RL03 tác động cắt ở ngưỡng dòng

9A với thời gian 0.3s.

+ Bảo vệ dự phòng bảo vệ quá dòng chạm

đất có hướng BVKD1’ tác động ở ngưỡng

dòng 9,372kA với thời gian cắt 0,5s (Sau khi

sử dụng Zct 50/5A)

Chạm đất 1 pha phụ tải tự dùng

mà bảo vệ 67N không tác động.

+ Đồng thời kiến nghị nên sử dụng ZCT cho tất cả các xuất tuyến và trạm 10kV còn lại do đường dây cáp dẫn tới mỗi trạm, xuất tuyến tuy ngắn (<1000m) nhưng khi chạm đất 1 pha sẽ có dòng chạm đất phụ thuộc vào dung dẫn của cáp, giá trị này rất nhỏ và có thể ảnh hưởng do các chế đố vận hành khác nhau Khi đó, giá trị bảo vệ rất khó điều chỉnh để đảm bảo độ nhạy

THIẾT KẾ BẢO VỆ RELAY NHÀ MÁY ĐIỆN

THANKYOU FOR LISTENING