kl le sy hung 610194d

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ RELAY 1.1 Khái niệm về rơle bảo vệ: - Đối với các trạm biến điện áp cao thế, cũng như trong quá trình vận hành hệ thống điện nói chung; có thể xuất hiện t

đỡ Đặc biệt cảm ơn Thầy ThS PHẠM NHẤT PHƯƠNG, người đã trực tiếp

hướng dẫn em thực hiện luận án này

Mặc dù luận văn đã được hoàn thành nhưng do có sự hạn chế về thời gian và kinh nghiệm thực tế nên luận văn này chắc sẽ không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong được sự thông cảm, đóng góp ý kiến của bạn bè và sự chỉ dẫn thêm của quý Thầy Cô!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 4 tháng 07 năm 2009 Sinh viên thực hiện luận văn

Lê Sỹ Hùng

Họ và tên sinh viên : LÊ SỸ HÙNG

Khoa : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Tên đề tài:

BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY NHÀ MÁY ĐIỆN PHÚ MỸ _ NHÀ BÈ

1 Nội dung đồ án tốt nghiệp:

2 Về hình thức:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2009

Giáo viên hướng dẫn

Họ và tên sinh viên : LÊ SỸ HÙNG

Khoa : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Tên đề tài:

BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY NHÀ MÁY ĐIỆN PHÚ MỸ _ NHÀ BÈ

1 Nội dung đồ án tốt nghiệp:

2 Về hình thức:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2009

Giáo viên phản biện

1.1 Khái niệm chung về bảo vệ relay 1

1.2 Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ 2

1.4 Các nguyên lý cơ bản để thực hiện bảo vệ 17

Chương 2 Giới thiệu chung về nhà máy điện PHÚ MỸ 24

1.1 Quy mô, đặc điểm công nghệ của nhà máy điện Phú Mỹ 24 1.2 Quá trình xây dựng, kế hoạch phát triển và sản lượng điện sản xuất của

1.3 Công tác tổ chức, quản lý của nhà máy điện Phú Mỹ 26

1.4 Công nghệ sản xuất điện năng của nhà máy điện Phú Mỹ 26 2.1 Mạng nhất thứ của Nhà máy điện Phú Mỹ 2.1 và 2.1 mở rộng 28 2.2 Giới thiệu các thiết bị điện lực của Nhà máy điện phú mỹ

2.3 Thiết bị đo lường và hệ thống rơle bảo vệ trạm 220 kV của Nhà máy 34

2.4 Hệ thống tiếp đất và bảo vệ quá áp thiên nhiên trạm 220 kV của

Chương 4 Giới thiệu về relay ABB RE316 và phần mềm HMI SLECTOR 53

4.1 Giới thiệu tổng quan chức năng của RE316 53

Trong quá trình phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa của nước ta hiện nay cũng như đời sống xã hội ngày càng phát triển thì nguồn năng lượng điện đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong cuộc sống và sản xuất.Có thể nói, điện là một trong những nguồn năng lượng có tầm ảnh hưởng tới an ninh quốc gia, chính vì vậy sự bảo đảm an toàn cho hệ thống truyền tải điện trước những sự cố có thể xảy ra phải được thực hiện một cách nghiêm ngặt

Trong luận án tốt nghiệp em chọn đề tài thiết kế “HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY” nhằm tìm hiểu kỹ hơn về vấn đề này để có thể áp dụng cho công việc

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ

RELAY

1.1 Khái niệm về rơle bảo vệ:

- Đối với các trạm biến điện áp cao thế, cũng như trong quá trình vận hành hệ thống điện nói chung; có thể xuất hiện tình trạng sự cố thiết bị, đường dây hoặc do chế độ làm việc bất thường của các phần tử trong hệ thống Các sự cố này thường kèm theo hiện tượng dòng điện tăng lên khá cao và điện áp giảm thấp, gây hư hỏng thiết bị và có thể làm mất ổn định hệ thống Các chế độ làm việc không bình thường làm cho điện áp, dòng điện và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép Nếu để tình trạng này kéo dài, thì có thể sẽ xuất hiện sự cố lan rộng

- Chế độ làm việc không bình thường có nguy cơ xuất hiện sự cố làm giảm tuổi thọ của máy móc

- Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự

cố, cần phải phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần tử bị

hư hỏng Nhờ vậy các phần còn lại sẽ duy trì được hoạt động bình thường, đồng thời cũng giảm được mức độ hư hại của phần tử bị sự cố Làm được điều này chỉ có các thiết bị tự động mới thực hiện được Các thiết bị này gọi chung là rơle bảo vệ

- Trong hệ thống điện, rơle bảo vệ sẽ theo dõi một cách liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần tử trong hệ thống điện Khi xuất hiện sự cố, rơle bảo vệ sẽ phát hiện và cô lập phần tử bị sự cố nhờ máy cắt điện thông qua mạch điện kiểm soát Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thường, rơle bảo vệ sẽ phát tín hiệu và tuỳ theo yêu cầu cài đặt, có thể tác động khôi phục chế độ làm việc bình thường hoặc báo động cho nhân viên vận hành

-Tuỳ theo cách thiết kế và lắp đặt mà phân biệt rơle bảo vệ chính, rơle bảo vệ dự phòng:

+ Bảo vệ chính trang thiết bị là bảo vệ thực hiện tác động nhanh khi có sự cố xảy ra trong phạm vi giới hạn đối với trang thiết bị được bảo vệ

+ Bảo vệ dự phòng đối với cùng trang thiết bị này là bảo vệ thay thế cho bảo vệ chính trong trường hợp bảo vệ chính không tác động hoặc trong tình trạng sửa chữa nhỏ Bảo vệ dự phòng cần phải tác động với thời gian lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ chính, nhằm để cho bảo vệ chính loại phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống trước tiên (khi bảo vệ này tác động đúng)

1.2 Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ :

1.2.1 Yêu cầu đối với bảo vệ chống ngắn mạch :

Tính chọn lọc : Khả năng của bảo vệ chỉ cắt phần hư hỏng khi ngắn mạch được gọi là

tính chọn lọc Yêu cầu tác động chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất để đảm bảo cung cấp điện an toàn cho các hộ tiêu thụ Nếu bảo vệ tác động không chọn lọc, sự cố có thể lan rộng

Cần phân biệt hai khái niệm cắt chọn lọc :

+ Chọn lọc tương đối : Theo nguyên tắc tác động của mình,bảo vệ có thể làm việc

như là bảo vệ dự trữ khi ngắn mạch phần tử lân cận

+ Chọn lọc tuyệt đối : Bảo vệ chỉ làm việc trong trường hợp ngắn mạch ở chính

phần tử được bảo vệ

Tác động nhanh : Tính tác động nhanh của bảo vệ là yêu cầu quan trọng khi có ngắn

mạch bên trong của thiết bị Bảo vệ tác động càng nhanh thì :

+ Đảm bảo tính ổn định làm việc song song của các máy phát trong hệ thống Làm giảm ảnh hưởng của điện áp thấp lên các phụ tải

+ Giảm tác hại dòng ngắn mạch tới các thiết bị

+ Giảm xác suất dẫn đến hư hỏng nặng hơn

+ Nâng cao hiệu quả thiết bị tự đóng lại

- Thời gian các hư hỏng (t) bao gồm thời gian tác động của bảo vệ (BV) tbv và thời gian cắt của máy cắt tMC : t = tbv + tMC

- Đối với các hệ thống hiện đại thời gian cắt ngắn mạch lớn nhất cho phép theo yêu cầu đảm bảo tính ổn định rất nhỏ Ví dụ đối với đường dây tải điện 300 - 500 KV cần phải cắt sự cố trong vòng 0,1 - 0,12 giây(s) sau khi ngắn mạch xuất hiện, còn trong mạng 110 - 220 KV thì trong vòng 0,15 - 0,3 s Trong các mạng phân phối 6, 10, 15

KV ở cách xa nguồn thời gian cắt sự cố cho phép lên tới 1,5 - 3s Muốn cắt nhanh ngắn mạnh cần giảm thời gian tác động của bảo vệ và máy cắt Hiện nay thường dùng phổ biến các máy cắt có tMC = 0,15 - 0,06 s Nếu cần cắt ngắn mạch với thời gian t = 0,12s bằng máy cắt có tMC = 0,08s thì thời gian tác động của bảo vệ không được vượt quá 0,04s (2 chu kỳ) Bảo vệ có thời gian tác động dưới 0,1s được xếp vào loại tác động nhanh Loại bảo vệ tác động nhanh hiện đại có tbv = 0,01 - 0.04s Việc chế tạo bảo vệ vừa tác động chọn lọc, vừa nhanh là vấn đề khó, các bảo vệ này phức tạp và đắt Để đơn giản có thể thực hiện cắt nhanh ngắn mạch không chọn lọc sau đó dùng thiết bị tự đóng lại phần bị cắt không chọn lọc

Độ nhạy : Đối với hệ thống điện có nhiều nhánh phân đoạn bằng máy cắt và có nhiều

nguồn cung cấp, ta thấy mỗi bảo vệ cần tác động khi sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ của mình (để bảo đảm vừa có bảo vệ chính và bảo vệ dự trữ tại chỗ) Ngoài ra nó còn cần tác động khi ngắn mạch xảy ra trong đoạn bảo vệ kế tiếp trong trường hợp bảo vệ hay máy cắt kế tiếp bị trục trặc Điều này cần thiết để dự phòng trường hợp ngắn mạch trong đoạn kế, tác động của bảo vệ đối với với đoạn kế tiếp được gọi là dự phòng xa Mỗi bảo vệ cần tác động không chỉ với trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà cả khi ngắn mạch qua điện trở trung gian của hồ quang Ngoài ra nó cần tác động khi ngắn mạch xảy ra trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu (ở chế độ này một số nguồn được cắt ra và do đó dòng ngắn mạch có giá trị nhỏ)

- Độ nhạy của bảo vệ thường được đánh giá bằng hệ số nhạy knh Đối với bảo vệ cực đại tác động, đại lượng theo dõi tăng khi có hư hỏng (thí dụ quá dòng điện) thì knh được xáv định : Knh = INmin/Ikđbv

Với INmin - Dòng ngắn mạch nhỏ nhất

Ikđbv - giá trị dòng nhỏ nhất mà bảo vệ có thể tác động

- Đối bảo vệ cực tiểu tác động khi đại lượng theo dõi giảm khi hư hỏng ( thí dụ khi điện áp cực tiểu ) hệ số Knh được xác định ngược lại bằng trị số điện áp khởi động chia cho điện áp dư còn lại lớn nhất khi hư hỏng :Knh = Ikđ/ Imaxdư

- Bảo vệ cần có độ nhạy sao cho nó tác động chắc chắn khi ngắn mạch qua điện trở của hồ quang ở cuối vùng được giao bảo vệ trong chế độ cực tiểu của hệ thống

Độ tin cậy :Đối với hệ thống điện, độ tin cậy thể hiện yêu cầu bảo vệ phải tác động

chắc chắn khi ngắn mạch xảy ra trong vùng được giao bảo vệ và không được tác động đối với các chế độ mà không có nhiệm vụ tác động Đây là yêu cầu rất quan trọng Một bảo vệ nào đó hoặc không tác động hoặc tác động nhầm rất có thể dẫn đến hậu quả là

số phụ tải bị mất điện nhiều hơn hoặc làm cho sự cố lan tràn và gây thiệt hại về kinh tế

- Để bảo vệ có độ tin cậy cao cần dùng sơ đồ đơn giản, giảm số lượng rơle và tiếp xúc, cấu tạo đơn giản, chế độ và lắp ráp đảm bảo chất lượng, đồng thời kiểm tra thường xuyên trong quá trình vận hành

1.2.2 Yêu cầu đối với bảo vệ chống các chế độ làm việc không bình thường :

- Tương tự như bảo vệ chống ngắn mạch, các bảo vệ này cũng cần tác động chọn lọc, nhạy và tin cậy Yêu cầu tác động nhanh không đề ra Thời gian tác động của bảo vệ loại này cũng được xác định theo tính chất và hậu quả của chế độ làm việc không bình thường Thông thường các chế độ này xảy ra chốc lát và tự tiêu tán, giống như sự quá tải ngắn hạn khi khởi động động cơ không đồng bộ Trướng hợp này nếu cắt ngây sẽ làm phụ tải mất điện Vì vậy, chỉ cần cắt thiết bị khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thường nếu có nguy cơ thực tế đối với thiết bị đó ,trong khoảng thời gian nhất

định Trong những trường hợp nhân viên vận hành cĩ nhiệm vụ loại trừ chế độ khơng bình thường và như vậy chỉ cần yêu cầu bảo vệ báo tính hiệu chính xác

1.3 Các bộ phận của hệ thống bảo vệ :

- Sơ đồ tổng quát bảo vệ gồm hai phần chính và phần mạch logic (Hình 1.2)

+ phần đo lường liên tục thu nhận tin tức về tình trạng của phần tử được bảo vệ, ghi nhận sự xuất hiện sự cố và tình trạng làm việc khơng bình thường đồng thời trường tín hiệu đến phần mạch logic Phần đo lường nhận những thơng tin của đối tượng được bảo vệ qua các bộ biến đổi đo lường sơ cấp máy biến dịng ( BI) và máy biến điện áp (BU)

+ Phần logic tiếp nhận tính hiệu từ phần đo lường Nếu giá trị, thứ tự và tổng hợp các tính hiệu phù hợp với chương trình định trước nĩ sẽ phát tính hiệu điều khiển cần thiết (Cắt máy cắt hoặc báo tính hiệu ) qua bộ phận thực hiện

- Ngồi phần chính trên, để cung cấp nguồn một chiều DC cho phần đo lường, phần mạch logic, mạch báo tính hiệu, màn hình thể hiện và bộ phận thực hiện cần nguồn thao tác một chiều

ĐO LƯỜNGĐL

MẠCH LOGIC

NGUỒN THAOTÁC

TÍN HIỆUTH

HIỂNTHỊ

Tín hiệu từ

BV khác

MCBU

1 3.1 Đo lường sơ cấp :

-Máy biến dòng (BI) và máy biến điện áp (BU) dùng để :

+Giảm dòng điện và điện áp của đối tượng bảo vệ đến giá trị thấp đủ để hệ thống bảo

vệ làm việc an toàn Dòng thứ cấp BI định mức là1A hoặc 5A, áp thứ cấp BU định mức là 100V hoặc 120V

+Cách ly bảo vệ với đối tượng được bảo vệ

+Và cho phép cùng dòng và áp chuẩn thích ứng với hệ thống bảo vệ Tổng trở thứ cấp BI rất thấp, ngược lại tổng trở thứ cấp của BU rất cao Tiêu chuẩn để chọn tỉ số BI theo dòng điện tải cực đại Các đối tượng bảo vệ có điện thế cao, có thể sử

dụng BU qua bộ chia điện thế bằng tụ điện, để điện thế đến BU chỉ bằng 10% điện thế

hệ thống ( như hình 1.3 – Mạch phân thế bằng tụ điện )

Hình 1.3a – Mạch phân thế bằng tụ điện

a Máy biến dòng điện ( BI, TI, CT) :

-Tỉ số biến đổi dòng điện của BI theo lý thuyết là nghịch với số vòng cuộn sơ cấp và thứ cấp của BI : NI = IS / IT Nhưng thực tế dòng thứ cấp được xác định bằng :

NI IT = IS - I

-Trong đó : IT, IS, I là dòng thứ cấp, dòng sơ cấp, dòng từ hoá và NI là tỉ số dòng quấn

- Dòng từ hoá tỉ lệ với tổng trở của mạch thứ cấp, vì thế sai số của BI tỉ lệ với tổng trở của mạch thứ cấp (Phụ tải của BI ) Các BI có thể đảm bảo được độ chính xác khi chúng làm việc ở tình trạng gần với tình trạng nối đất phía thứ cấp BI, nghĩa là khi phụ tải phía thứ cấp BI bé Khi điện trở của phụ tải thay đổi trong một phạm vi giới hạn, dòng thứ cấp IT không biến đổi vì I rất bé so với dòng điện sơ cấp IS Vì thế phụ tải của BI luôn luôn nối tiếp khác với phụ tải BU luôn luôn mắc song song Nối tất thứ cấp

là trường hợp làm việc bình thường của BI, không cho phép máy biến dòng làm việc ở tình trạng hở mạch thứ cấp khi dòng điện sơ cấp định mức Đ ặc biệt khi ngắn mạch, dòng sơ cấp lớn sức điện động phía (Nếu hở mạch ) có thể đạt hàng trục KV Nếu điện trở của phụ tải mạch thứ cấp lớn cũng có gây quá điện áp nguy hiểm Độ chính xác của

BI được tính bằng tỉ số : % sai số = [( NI IT - IS ) / IS ] 100

Và sai số theo dòng điện = IT NI - IS

- Đối với một số loại rơ le độ chính xác 10 – 15 % khi có ngắn mạch có thể chấp nhận được, những rơle khoảng cách, so lệch yêu cầu độ chính xác cao hơn 2 –3 % Tổng quát có thể dùng độ chính xác là 5 % , góc sai số cho phép  < 70

+ Cách xác định phụ tải của BI trong sơ đồ bảo vệ :

Trong sơ đồ bảo vệ phụ tải của BI bao gồm điện trở của các rơ le, dây nối phụ và điện trở tiếp xúc Giá trị tính toán của của phụ tải BI được xác định như sau :

T

T pt

I

U

Z  = Điện áp cuộn thứ cấp / Dòng điện cuộn thứ cấp

- Đối với dòng điện thứ cấp đã,điện áp ở đầu ra cuộn thứ cấp BI phụ thuộc vào sơ đồ nối giữa BI và phần đo lường, dạng ngắn mạch và sự phối hợp các pha hư hỏng

- Trong một trường hợp để giảm phụ tải của BI người ta giảm UT bằng cách nối tiếp 2 hay đôi khi 3 hoặc 4 máy biến dòng có hệ số biến đổi giống nhau ( hình 1.3b) Lúc đó :

+ Cách đánh dấu đầu các cuộn dây :

- Trong các sơ đồ bảo vệ cần nối đúng đầu các cuộn dây của BI và phần đo lường của bảo vệ, vì thế cần phải biết cách đánh dấu các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của BI

Các đầu cuộn dây sơ cấp đánh dấu S1 và S2

Các đầu cuộn dây thứ cấp đánh dấu T1 và T2

- Xác định đầu dây theo nguyên tắc sau :Chọn đầu S1 của cuộn sơ cấp tuỳ ý Đầu T1

của cuộn thứ cấp được xác định theo đầu S1 của cuộn sơ cấp với qui ứơc là dòng điện

sơ cấp IS đi từ đầu S1 điến S2, dòng điện thứ cấp IT sẽ đi từ T2 đến T1 ( hình 1.3c) Ở các đầu S1 và T1 đôi khi người ta đánh dấu bằng ngôi sao (*).Nếu chọn đầu dây theo qui ước vừa nêu ra thì hầu như là dòng điện đi thẳng từ mạch sơ cấp qua rơle không bị đổi chiều

Cách đánh dấu các đầu cuộn dây BI

- Đối với lõi thép của BI, chất lượng lõi thép, đặc tính bảo hòa từ của nó rất quan trọng Khi dòng điện ngắn mạch lớn làm lõi thép bảo hòa, điều này sẽ gây ảnh hưởng

Hình 1.3b: Nối tiếp hai may biến dong

nhiều hay ít đến bảo vệ tuỳ thuộc nguyên tắc bảo vệ, nhưng không ảnh hưởng nhiều đến bảo vệ một tính hiệu đầu vào như bảo vệ dòng điện Mức độ chính xác của BI ảnh hưởng rất lớn đến sơ đồ bảo vệ so vì cần so sánh sự khác nhau giửa các dòng điện Sự bảo hòa của BI có thể tính phỏng đoán bằng 3 phương pháp sau :

+ Phương pháp đường cong từ hóa ( đường cong bảo hòa )

- Trong mọi trường hợp biến dòng có thể được thay thế bằng sơ đồ mạch tương đương như ( Hình 1.3d) Dòng điện sơ cấp BI được biến đổi bằng một máy biến dòng

lý tưởng tỉ số 1/n Thông số của mạch tương đương: Zs tổng trở sơ cáp BI, ZT tổng trở thứ cấp BI, Rm tổn thất nhiệt độ lõi thép nhánh từ hoá, Xm thành phần từ hoá

- Mạch tương đương trên ( hình 1.6 ) cho thấy tồng trở thứ cấp BI và tổn thất nhiệt không đáng kể BI được đánh giá bằng độ chính xác của tỉ số dòng sơ cấp và dòng thứ cấp Điều này đựoc xác định bằng điện áp thứ cấp lớn nhất mà BI không bị bảo hòa Điện thế thứ cấp được xác định :

V 800

Hình 1-7: Đồ thị chuẩn chính xác ANSI, máy biến dòng loại C

- Đồ thị của máy biến dòng loại C được vẽ ở ( Hình 1.8) Đồ thị cho giới hạn 10% tỉ số của BI theo cấp chính xác và tải BI cho trước

Loại T : Qui định chỉ số biến đổi phải xác định bằng thực nghiệm Bao gồm các

BI loại dây quấn và bất kỳ loại nào khác, mà từ thông tản lõi thép không ảnh hưởng tới

tỉ số biến đổi

BI loại sứ rẽ hơn BI loại dây quấn, giá thành và độ chính xác thỏa mãn bảo vệ role, BI loại sứ thích hợp cho việc đặt ở đầu sứ máy biến áp và máy cắt, BI loại sứ ít dùng cho đo lường ở dòng điện bình thường

+Phương pháp đường cong từ hoá: Phương pháp này yêu cầu phải dùng đường cong

từ hoá của biến dùng cần chọn, các đường cong như thế được cung cấp từ nhà sản xuất

Họ đường cong tiêu biểu ( Hình 1.9), đường cong này có thể được dùng rất đơn giản

4

2

1

8

.Từ biểu thứ trên với dịng chạm và tỉ số BI đã cho, ta cĩ thể xác định được điện thế thứ

cấp

1

-1

101001000

600-5400-5300-5200-5100-550-5

Dòng từ hoá thứ cấp, Ie

Hình 1.9: Đường cong từ hoá của BI loại C

+ Phương pháp cơng thức : Phương pháp này đánh giá sự làm việc của BI dựa vào

nguyên lý thiết kế BI và điện thế thứ cấp định mức Bảng 1-1 : Cho quan hệ giữa tải

thứ cấp chuẩn BI và điện thế thứ cấp định mức Điện thế thứ cấp định mức là điện thế

của BI loại C sẽ cung cấp cho tải chuẩn với 20 lần dịng định mức mà khơng quá sai số

10 %

Bảng 1.1- Điện thế định mức và tải chuẩn của BI lọai C

Loại C Tải chuẩn (ZB) Điện thế định mức

C 100 1 100 V

C 200 2 200 V

C 400 4 400 V

C 800 8 800 V

+Phương pháp mô phỏng trên máy tính :Trên ( hình vẽ 1.7), không cho ta biết chính

xác dạng sóng méo dạng khi có dòng sơ cấp lớn làm bảo hoà lỏi thép BI Việc chụp hình dạng sóng thực tế cũng như mô phỏng trên máy tính cho phép ta định được các dạng sóng sơ cấp cũng như thứ cấp lúc có dòng điện sơ cấp rất lớn Máy biến dòng sẽ làm việc trong chế độ quá độ

b Máy biến điện áp (BU, TU, PT) :

- Máy biến điện áp BI được chế tạo chuẩn hoá hơn máy biến dòng điện Điện thế thứ cấp giữa các pha thường là 100 V, 100/ 3V, 115 V Thường có hai loại từ và điện dung, khi điện thế hệ thống lớn hơn 500kV máy biến áp điện dung được dùng BU khác với máy biến áp điện lực ở chổ làm nguội, cở dây dẫn và độ yêu cầu làm việc chính xác Trị số sai số của BI được xác định :

%sai số = [( NU UT - US ) / US ] 100

- Trong đó : NU – Là hệ số biến đổi điện áp

UT, US – Là điện áp thứ cấp và sơ cấp

- Sai số này do điện thế sơ cấp tạo dòng từ hóa và do tải phía thứ cấp

- Nếu BU ( TU ) lý tưởng ( không tổn hao và sai số ), hệ số biến áp gần bằng tỷ lệ với các vòng :

NU = US /UT  WS / WT  UT = US / NU

c Sơ đồ nối BI với phần đo lường của mạch bảo vệ :

Phần đo lường bảo vệ nhận thông tin của đối tượng bảo vệ từ cuộn dây thứ cấp của

BI, BU Trạng thái, chế độ đầy đủ của đối tượng bảo vệ được xây dựng bằng dòng và

áp ba pha đặt tại chổ bảo vệ Trong những trường hợp chỉ cần dòng hai pha hay chỉ cần điện áp giữa các pha ( Điện áp dây ), lúc đó chỉ cần đặt BI ở hai pha hay hai biến áp một pha Thành phần thứ tự không có thể nhận được bằng cách nối thích hợp giữa các cuộn dây thứ cấp của BI và BU

Hình 1.15: Sơ đồ nối BI

H.1.15a: Sơ đồ hình sao khuyết, đường dây khi làm việc bình thường cĩ Iv=Ia +Ic

0

H.1.15b: Sơ đồ hình sao hồn tồn Đường dây cĩ dịng IV = Ia + Ib + Ic  0 khi ngắn mạch 1 pha (N1), nghĩa là nhận được thành phần thứ tự khơng 3I0 = Ia + Ib + Ic

H.1.15c: Sơ đồ số 8

H.1.15d: Sơ đồ hình tam giác

+ Sơ đồ nối BU (TU) với phần đo lường của bảo vệ :

 Sơ đồ hình sao: cĩ thể dùng 3 BU 1 pha hay BU 3 pha Sơ đồ 3 máy biến áp thường dùng cho mạng từ 35kV trở lên BU 3 pha 5 trụ thường dùng cho mạng dưới 15kV, khi cùng một lúc cần lấy điện áp thứ tự khơng

Trong sơ đồ này cuộn dây sơ cấp BU được nối hình sao, trung tính nối đất Bộ phận đo lường cĩ thể nhận điện áp dây(H 1.20a), diện áp pha(H 1.20b), cũng cĩ thể nhận áp pha với trung tính giả(H 1.20c)

- Để nhận thành phần điện áp thứ tự không thường dùng 3 BU 1 pha hay 3 pha 5 trụ

Cuộn sơ cấp nối hình sao, trung tính nối đất, cuộn thứ cấp nối tam giác hở Điện áp nhận được ở đo lường: UR = Ua + Ub + Uc  (UA + UB + UC ) / KU = 3U0 / KU

- Điện áp nhận được tỉ lệ với điện áp thứ tự không nên sơ đồ này, được gọi là bộ lọc

a.Nguồn thao tác một chiều :

- Nguồn cung cấp cho các mạch thao tác đáng tin cậy nhất là các bộ ác qui, đảm bảo cho các thiết bị thứ cấp khi mất điện hoàn toàn mạng điện chính Nguồn ác qui là loại

ác qui axit chì và ác qui kiềm Do ác qui kiềm ưu điểm là tuổi thọ cao, độ biền cao khi ngắn mạch, không sinh khí độc hại cho môi trường và ổn định nên sử dụng nhiều : Điện thế mỗi bình là 1,2 – 1,3V, được nối tiếp lại nhiều bình để có điện áp 110V – 220V DC và các nguồn 24V – 48V DC phục vụ cho đèn tín hiệu ở các trạm nhỏ, điều khiển trạm

b.Nguồn thao tác xoay chiều :

- Các nguồn thao tác xoay chiều là các biến áp tự dùng và các máy biến áp đo lường điện áp và dòng điện, làm nguồn cho các thiết bị thứ cấp trực tiếp và tụ điện nạp sẵn,

bộ nguồn hay thiết bị nắn dòng đặt biệt Tụ điện tích lũy năng lượng lúc bình

thường,khi điện áp trạm mất, năng lượng của tụ điện sẽ được phóng cung cấp cho các bảo vệ và thiết bị tự động làm việc khi mất áp của trạm Ngoài ra còn có các tổ cung cấp liên hợp, cung cấp dòng thao tác bằng cách tổng hợp dòng chỉnh lưu nguồn dòng điện BI và nguồn điện áp BU Việc chọn tổ hợp làm sao cho pha dòng điện và điện áp

có thể nhận công suất lớn nhất

- Sơ đồ bảo vệ : Cần lưu ý rằng các rơ le hiện nay có thể bao gồm rất nhiều chức năng bảo vệ chỉ trong một rơ le Cùng một loại rơ le nếu lắp theo các sơ đồ bảo vệ khác nhau thì có thể mang các chức năng bảo vệ khác nhau Khi nghiên cứu sơ đồ bảo vệ role trong một nhà máy điện – Trạm biến áp ta phải lưu ý các điều sau :

+Thiết bị được rơ le bảo vệ ( Máy phát – máy biến áp – đường dây…)

+Chức năng bảo vệ rơ le

+Vị trí các BU, BI

+Tỷ số BU, BI

+Loại BU, BI ( Đo lường hay bảo vệ )

+Sơ đồ đấu dây của BU, BI và rơ le

+Rơ le tác động máy cắt nào

1.4 Các nguyên lý cơ bản để thực hiện bảo vệ rơle

1.4.1 Bảo vệ dòng điện cực đại

Đặc điểm của ngắn mạch là sự tăng dòng điện, vì vậy rơle được thực hiện theo phản ứng tăng dòng Khi giá trị dòng điện lớn hơn giá trị khởi động thì bảo vệ sẽ tác động Để loại trừ khả năng tác động nhầm khi dòng điện tăng không vì lý do ngắn mạch, cần phải có một thời gian duy trì nhất định Loại bảo vệ phản ứng theo dòng có duy trì thời gian gọi là bảo vệ dòng điện cực đại Để có thể loại trừ ngắn mạch ở bất cứ pha nào, cơ cấu phản ứng của rơle được thiết lập đối với các dòng điện ở các pha IA, IB,

IC theo phép logic “HOẶC”

Sự chọn lọc của các bảo vệ được đảm bảo bới các rơle thời gian Trong đó các

bảo vệ càng đặt xa nguồn thì thời gian tác động càng nhỏ Theo sơ đồ thì bảo vệ 2 tác

động sau bảo vệ 1 với một thời gian trễ t: t =t +Δt2 1

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dịng cực đại 1.4.2 Bảo vệ cắt nhanh

Dòng ngắn mạch giảm dần theo khoảng cách từ nguồn đến điểm ngắn mạch Vì vậy có thể đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ bằng cách đặt dòng khởi động hợp lý mà

không cần đến rơle thời gian

Hình vẽ trên biểu thị nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh (BI>>) Muốn

cho bảo vệ cắt nhanh không tác động khi ngắn mạch xảy ra ở ngoài vùng bảo vệ của nó thì dòng khởi động phải lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất ở ngoài vùng bảo vệ Loại

bảo vệ này có độ chọn lọc tuyệt đối và thực hiện không có duy trì thời gian nên được

áp dụng rất có hiệu quả trong thực tế Yếu điểm của loại bảo vệ này là có vùng chết

N

I>> t I>> t

M

1.4.3 Bảo vệ kết hợp với quá dòng và sụt áp

Trong thực tế đôi khi tăng dòng điện vượt quá giá trị định mức không chỉ do ngắn mạch mà còn do nhiều nguyên nhân khác như quá tải, mở máy động cơ… Tuy nhiên chỉ có ở chế độ ngắn mạch điện áp mới tụt nhiều Để phân biệt chế độ ngắn mạch với các chế độ khác, tránh sự tác động nhầm, bảo vệ rơle được thực hiện với sự kết hợp với các cơ cấu phản ứng theo dòng điện cực đại và cơ cấu phản ứng theo điện áp bằng phép logic “KHÓA”

1.4.4 Bảo vệ bằng bộ lọc

Đối với trường hợp ngắn mạch xa nguồn, đường dây dài, tải lớn… dòng ngắn mạch có thể có giá trị nhỏ, thậm chí nhỏ hơn dòng làm việc, lúc đó bảo vệ dựa trên dòng điện sẽ rất khó có thể đảm bảo độ nhạy Khi có ngắn mạch không đối xứng, dòng ngắn mạch có các thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không Để phân biệt với chế độ làm việc bình thường khi chỉ có thành phần thứ tự thuận, người ta sử dụng các bộ lọc để tách các thành phần dòng điện thứ tự nghịch và thứ tự không làm tín hiệu cho các bảo vệ

Cơ cấu bảo vệ gồm: bộ lọc dòng (BLI), bộ đo dòng (BĐI), bộ đo thời gian (BTg) Ơ chế độ đối xứng không có thành phần thứ tự nghịch do đó không có tín hiệu

X ra và bảo vệ sẽ không tác động Khi có ngắn mạch, mặc dù dòng ngắn mạch không lớn nhưng do có tín hiệu ra ở bộ lọc thứ tự nghịch làm bảo vệ tác động, sự tác động có thể xảy ra với một thời gian trễ với rơle thời gian Với nguyên lý làm việc như vậy độ nhạy của bảo vệ sẽ rất cao

1.4.5 Bảo vệ có hướng

Bảo vệ có hướng là loại bảo vệ áp dụng cho các mạng điện có kết cấu phức tạp, thường được kết hợp với các nguyên lý bảo vệ khác để tăng cường sự chọn lọc và hiệu quả của bảo vệ Đối với loại bảo vệ này cần phải trang bị bộ phận định hướng để bảo

vệ chỉ tác động khi dòng ngắn mạch đi từ thanh cái vào đường dây và sẽ không tác

động trong trường hợp ngược lại Đó chính là nguyên lý của bảo vệ có hướng

Sơ đồ nguyên lý một pha bảo vệ dịng có hướng 1.4.6 Bảo vệ khoảng cách

Bảo vệ khoảng cách được thực hiện theo nguyên lý đo điện trở của đối tượng

được bảo vệ

Sơ đồ nguyên lý một pha của bảo vệ khoảng cch

Xét mạng điện như hình trên, giả sử ngắn mạch xảy ra tại điểm N, cả hai đại lượng ngắn mạch IK và điện áp dư UR ( tổn hao điện áp trên đường dây khi có dòng ngắn mạch chạy qua) đều thay đổi, nếu ta đưa tín hiệu này vào rơle thì sẽ nhận được giá trị gọi là điện trỏ giả tưởng (điện trở ảo)

z0: suất điện trở của một đơn vị chiều dài đường dây

lk: khoảng cách từ nơi đặt bảo vệ đến điểm ngắn mạch

ni, nu: hệ số biến dòng và biến áp

Như vậy điện trở cảm nhận được của rơle phụ thuộc vào khoảng cách từ nơi đặt bảo vệ đến điểm ngắn mạch Để rơle chỉ tác động trong vùng bảo vệ thì điện trở khởi động phải nhỏ hơn điện trở của đối tượng được bảo vệ: Zkđ<Z

1.4.7 Bảo vệ so lệch dòng điện

Sơ đồ nguyên lý một pha bảo vệ so lệch dòng điện

Nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện dựa trên sự so sánh trị số và góc pha của dòng điện ở đầu và cuối vùng bảo vệ

Khi ngắn mạch xảy ra ở ngoài vùng bảo vệ tại điểm N1 dòng điện ở đầu và cuối đường dây có cùng giá trị và cùng chiều, còn khi ngắn mạch xảy ra bên trong vùng bảo

vệ tại điểm N2 thì dòng điện ở đầu và cuối đường dây có chiều ngược nhau và không bằng nhau

Dòng điện đi vào rơle bằng hiệu 2 dòng điện thứ cấp Vì vậy trong trường hợp ngắn mạch ngoài thì có giá trị bằng 0, còn trong trường hợp ngắn mạch trong vùng bảo

vệ thì có một giá trị nhất định Nếu đưa tín hiệu này đến cơ cấu thừa hành thì bảo vệ sẽ tác động một cách tin cậy Bảo vệ so lệch có tính chọn lọc tuyệt đối và không có duy trì thời gian Do ở chế độ bình thường được chọn không lớn, điều đó làm tăng đáng kể độ nhạy của bảo vệ Bảo vệ được thực hiện bằng cách so sánh các giá trị dòng điện ở đầu

và cuối đối tượng được bảo vệ gọi là bảo vệ so lệch dọc Đối với những phần tử đặt song song có thể thực hiện so sánh dòng giữa 2 phần tử lúc sự cố, bảo vệ này gọi là bảo

vô tuyến, lúc đó bảo vệ đựơc gọi là bảo vệ cao tần hay bảo vệ bằng vô tuyến

1.4.8 Bảo vệ so lệch pha của dòng điện

Bảo vệ so lệch pha làm việc theo nguyên lý so sánh pha của dòng điện ở hai đầu đường dây được bảo vệ Quy định dòng điện qua các bảo vệ đi từ thanh cái vào đường dây là chiều dương, còn từ đường dây vào thanh cái là chiều âm Khi có ngắn mạch xảy ra ở trong vùng bảo vệ (điểm N1) dòng điện ngắn mạch Ik1.1 và Ik2.1 qua các BV1 và BV2 đều có chiều từ thanh cái vào đường dây, tức là cùng chiều dương nên các bảo vệ

sẽ tác động Khi có ngắn mạch xảy ra ở ngoài vùng bảo vệ (điểm N2) các dòng điện ngắn mạch Ik1.1 và Ik2.1 qua các BV1 và BV2 ngược chiều nhau 1800 nên bảo vệ sẽ không tác động Khi ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ dòng Ik1.1 và Ik2.1 cùng pha nhau do đó bảo vệ tác động cắt máy cắt ở cả hai đầu đường dây

MÁY ĐIỆN PHÚ MỸ

1: QUÁ TRÌNH XÂY DỰNG VÀ CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN PHÚ MỸ

1.1 Quy mô, đặc điểm công nghệ của nhà máy điện Phú Mỹ :

 Diện tích tổng thể của các nhà máy điện Phú Mỹ : 190 ha

 Tổng công suất Nhà Máy Điện Phú Mỹ đã hoàn thành và đưa vào vận hành

a Quá trình xây dựng nhà máy điện Phú Mỹ :

Trung tâm điện lực Phú Mỹ do công ty tư vấn xây dựng điện 2 lập tháng 6 năm 1996, trung tâm có 6 nhà máy nhiệt điện Trong đó, có 2 nhà máy hoạt động theo cơ chế BOT ( Xây dựng – Khai thác – Chuyển giao )

Trung tâm điện lực Phú Mỹ bắt đầu xây dựng từ năm 1996 và đến tháng 2/ 1997

đã đưa 2 tổ máy đầu tiên đi vào hoạt động, đó là tổ máy GT21 và GT22 của nhà máy Phú Mỹ 2-1

Trung tâm điện lực Phú Mỹ gồm các nhà máy điện sau:

 Nhà máy Phú Mỹ 1 :

- 2 tổ máy turbin khí Phú Mỹ 2.1 có công suất 2x144MW, được đưa vào vận hành tháng 3/1997

- 1 đuôi hơi Phjus Mỹ 1 có công suất 1x 160MW, được đưa vào vận hành vào 5/2003

 Nhà máy Phú Mỹ 2-1 mở rộng :

Nhà máy điện Phú Mỹ 2-1 mở rộng được xây dựng từ năm 1998 theo công nghệ của hãng SIEMENS (Đức) gồm 2 tổ máy turbin khí công suất 2x144MW, được đưa vào vận hành tháng 3/1999

Dể hoàn thiện và nâng cao hiệu quả của các turbin khí, đuôi hơi của nhà máy điện Phú Mỹ 2-1 mở rộng công suất 160 MW đã được khởi công xây dựng vào 12/2003 đưa tổng công suất nhà máy lên 448 MW

 Nhà máy Phú Mỹ 2-2 :

Nhà máy được xây dựng, thiết kế theo công nghệ của hãng ABB ( Thụy

Sỹ ) từ nguồn vốn đầu tư theo phương thức BOT

Nhà máy có công suất là 720 MW và được đưa vào vận hành thương mại vào 12/2004

 Nhà máy Phú Mỹ 3 :

 Nhà máy Phú Mỹ 4 :

Nhà máy được thiết kế và xây dựng và thiết kế và xây dựng theo công nghệ chu trình turbin khí chu trình hỗn hợp của hãng ABB (Thụy Sỹ) với công suất 450 MW Các turbin hơi khí đơn đưa vào vận hành đầu năm

2004, đuôi hơi được đưa vào vận hành cuối năm 2004

b Kế hoạch phát triển của nhà máy điện Phú Mỹ giai đoạn đến năm 2005 :

 Đến tháng 8/2003 tổng công suất của nhà máy điện Phú Mỹ là 1826 MW

và nhà máy còn đang xây dựng và sẽ đưa vào hoạt động trong các năm

2003 – 2005 với tổng công suất còn lại là 2050 MW

 Năm 2003 đường ống khí Nam Sơn được đưa vào hoạt động cung cấp khí cho nhà máy điện Phú Mỹ

c Sản lượng điện sản xuất từ khí đốt và lượng khí tiêu thụ từ năm 1997 đến nay như sau :

Năm 1997 1998 1999 2000 2001 2002 8/2003 Tăng

BQ Công suất ( MW ) 560 560 896 896 1672 2042 2203 26% Điện năng ( tr.KWh ) 1973 3437 3463 4056 4017 5734 9050 29%

1.3 Công tác tổ chức, quản lý của nhà máy điện Phú Mỹ :

Đứng đầu nhà máy là giám đốc (GĐ), 1 phó giám đốc kỹ thuật (PGDD1) và

1 phó giám đốc kinh tế (PGDD2) Còn lại là các phòng ban và các phân xưởng

sản xuất trực tiếp của nhà máy :

 Phòng tổ chức hành chính

 Phòng kế toán tài chính

 Phân xưởng vận hành 1

 Phân xưởng vận hành 2

 Phân xưởng sửa chữa

1.4 Công nghệ sản xuất điện năng của nhà máy điện Phú Mỹ :

Từ trạm tiếp nhận khí (Gas), qua hệ thống cấp nhiên liệu khí, nhiên liệu được đưa vào buồng đốt Không khí trước khi đưa vào máy nén gió đã được lọc hết bụi và rác từ nhà lọc gió.Sau khi qua máy nén gió, khí được nén tăng áp suất lên tới 10,8bar để đi vào buồng đốt tạo thành hỗn hợp cháy Tại đây xẩy ra phản ứng cháy ( 1100 C ) và biến đổi nhiệt năng thành cơ năng nhờ các tầng cánh của turbin khí, và từ đó làm quay máy phát để phát ra điện Sau khi qua turbin, nhiệt

độ của khói chỉ còn lại 520 C và được dẫn ra ngoài ống khói và tận dụng lượng nhiệt này để hâm nóng lò hơi Nước đã được xử lý hóa học và qua bộ hâm nước đưa vào nồi hơi của lò Nước trong lò hơi nhận được nhiệt biến thành hơi và được dẫn tới turbin hơi, tại đây nhiệt năng được chuyển thành cơ năng làm quay turbin hơi và sản xuất ra điện Ở nhà máy điện Phú Mỹ thì sử dụng 2 turbin khí

để chạy 1 turbin hơi

Hơi nước sau khi ra khỏi turbin thì nhiệt độ chỉ con 40 C và đi vào bình ngưng Tại đây hơi được làm lanh và ngưng tụ thành nước

Từ bình ngưng, nước ngưng tụ được đưa qua bình gia nhiệt hạ áp và đến bộ khử khí nhờ bơm ngưng tụ, và nước thường xuyên được bổ sung cho lượng thiếu hụt trong quá trình Lượng nước bổ sung phải được xử lý (Chủ yếu khử O2, CO2) tại

195MVA 230±8x1,25%/15,75kV

U n = 13,4%

215MVA 230±8x1,25%/15,75kV

U n = 13%

175MVA 230±9x1,25/10,5kV

U n = 14%

GT24

P F4 = 145,7 MW

U ñm = 10,5 kV Cos 

x"=14%

GT22

P F2 = 168 MW

U ñm = 15,75 kV Cos 

x"=14%

ST23

P F3 = 168 MW

U ñm = 15,75 kV Cos 

cb dmGT

210

cb dmGT

171.412

cb dmGT

Chọn điện kháng thứ tự nghịch bằng điện kháng thứ tự thuận của máy phátx2 x Thông số của các phần tử còn lại giống thông số thứ tự thuận Như vậy sơ đồ thứ tự nghịch giống số thứ tự thuận nhưng các suất điện động E bằng 0

N

1.5420.681

F Na

E I

+ Dòng ngắn mạch thứ tự thuận tại điểm ngắn mạch:

F Na

E I

0.681

0.681 1.483

F Na

E I

x x x