ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÁI VĨNH THẠCH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI ĐẾN BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH Chuyên ngành Kỹ Thuật Điện Mã số 60 52[.]
Trang 1THÁI VĨNH THẠCH
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI ĐẾN BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP
CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện
Mã số: 60.52.02.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ THỊ TỊNH MINH
Đà Nẵng – Năm 2018
Trang 2cứu, tính toán và phân tích Trong luận văn có trích dẫn một số tài liệu chuyên ngành điện của Việt Nam và một số bài báo trên thế giới
Số liệu đưa ra trong luận văn dựa trên kết quả tính toán trung thực của tôi, không sao chép của ai hay lấy số liệu đã được công bố
Nếu sai với lời cam đoan trên, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm
Tác giả
Thái Vĩnh Thạch
Trang 3CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH
Học viên: Thái Vĩnh Thạch Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60520202 Khoá: K33 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt – Máy biến áp là một trong những phần tử quan trọng liên kết hệ thống sản
xuất, truyền tải và phân phối Vì vậy, việc nghiên cứu bảo vệ rơle cho máy biến áp là cần thiết, đặc biệt là đối với nhà máy thủy điện Bảo vệ so lệch được dùng làm bảo vệ chính cho máy biến áp Trong bảo vệ so lệch máy biến áp, dòng không cân bằng xuất hiện là do ảnh hưởng của các yếu tố như dòng từ hóa, tỷ số biến dòng, sóng hài, dòng thứ tự không, điều chỉnh nấc phân áp, quá từ thông, bão hòa máy biến dòng Những yếu tố trên làm giảm
độ tin cậy trong hoạt động của rơle so lệch Trong đó yếu tố sóng hài xuất hiện trong máy biến áp gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự làm việc đúng đắn của rơ le Đầu tiên, luận văn giới thiệu tổng quan về hệ thống bảo vệ rơ le Nhà máy thủy điện Đại Ninh Tiếp theo, luận văn tìm hiểu lý thuyết về bảo vệ so lệch máy biến áp, sóng hài trong máy biến áp và các phương pháp hạn chế sóng hài Sau đó, luận văn xây dựng mô hình mô phỏng ảnh hưởng của sóng hài đến bảo vệ so lệch máy biến áp bằng Matlab-Simulink Cuối cùng, bằng phương pháp mô phỏng dựa trên phần mềm Matlab-Simulink, luận văn tiến hành xem xét ảnh hưởng của sóng hài đến bảo vệ so lệch máy biến áp
Từ khoá – Máy biến áp lực, bảo vệ so lệch, dòng điện từ hóa, sóng hài, phân tích Fourier
Abstract - Transformer is one of the important components permitting a
connection between 3 parts: production, transmission and distribution systems Therefore, the study of transformers relay protection is necessary, especially for hydropower plants Differential protection is used as the main protection for the transformer In differential transformer protection, unbalanced currents appear due to magnetization currents, currents ratio, harmonic currents, on load tap change, overexcitation, and current transformer (CT) saturation The above factors, especially harmonic currents, reduce the reliability of the differential relay operation The first chapitre of this thesis introduces an overview of the relay protection system of Dai Ninh Hydropower Plant The next chapitres of the thesis mention about the theory of transformer protection, transformer harmonic, and harmonic distortion methods Then, the effect of harmonics on transformer protection is simulated by Matlab-Simulink Finally, the results of effect on harmonics on differential transformer protection are tested at Dai Ninh Hydropower Plant
Key words - Power transformer, Differential protection, Inrush current, Harmonics,
Fourier analysis
Trang 4TRANG TÓM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU 1
1 Lý do chọn đề tài 1
2 Mục tiêu nghiên cứu 2
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
4 Phương pháp nghiên cứu 3
5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn 3
6 Bố cục luận văn 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH 4
1.1 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH 4
1.1.1 Vị trí địa lý 4
1.1.2 Mục đích 4
1.1.3 Thủy văn 4
1.1.4 Hồ chứa 5
1.1.5 Các đập chính và đập phụ: dùng để ngăn dòng chảy chính của sông để tạo dung tích hồ chứa 6
1.1.6 Đập tràn 6
1.1.7 Đập tràn sự cố 6
1.1.8 Kênh nối 2 hồ 7
1.1.9 Cửa nhận nước 7
1.1.10 Đường hầm dẫn nước 7
1.1.11 Giếng điều áp 7
1.1.12 Nhà van 8
1.1.13 Đường ống áp lực 8
Trang 51.1.16 Kênh xả: các thông số kỹ thuật chính như Bảng 1- 6: 9
1.2 HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH 9
1.2.1 Hệ thống rơ le bảo vệ tổ máy H1, H2 9
1.2.2 Hệ thống rơ le bảo vệ TBA 220/110kV 10
1.2.3 Hệ thống rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 22kV 11
1.2.4 Hệ thống rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 0.4kV 12
1.3 BẢO VỆ SO LỆCH MBA [1], [2], [3] 13
1.3.1 Các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường xảy ra với MBA 13
1.3.2 Nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch 13
1.3.3 Nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch có hãm 15
1.3.4 Giới thiệu Rơle MiCOM P63x (P631, P632, P633, P634) [4] 16
1.4 TÓM TẮT CHƯƠNG 1 25
CHƯƠNG 2 SÓNG HÀI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP HẠN CHẾ SÓNG HÀI TRONG BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP 26
2.1 TỔNG QUAN SÓNG HÀI 26
2.1.1 Định nghĩa sóng hài 26
2.1.2 Khái quát về các nguồn hài sinh ra trong hệ thống điện 26
2.1.3 Tác hại của sóng hài 26
2.2 NGUỒN SINH RA SÓNG HÀI TRONG MBA 27
2.2.1 Dòng từ hóa của MBA [6] 27
2.2.2 Các thành phần sóng hài trong quá trình đóng xung kích MBA [5]
29
2.2.3 MBA bị quá kích thích [5] 30
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HẠN CHẾ THÀNH PHẦN SÓNG HÀI TRONG BẢO VỆ SO LỆCH MBA 31
2.3.1 Phương pháp hãm thành phần sóng hài [7] 31
2.3.2 Phương pháp khóa thành phần sóng hài [7] 32
2.4 TÓM TẮT CHƯƠNG 2 35
Trang 63.1.1 Matlab [8] 36
3.1.2 Simulink [8] 36
3.2 MÔ HÌNH HÓA BẢO VỆ SO LỆCH MBA (87T) BẰNG MATLAB/ SIMULINK 37
3.2.1 Giới thiệu về sơ đồ bảo vệ MBA AT3 tại NMTĐ Đại Ninh 37
3.2.2 Mô hình hóa 87T tại nhà máy thủy điện Đại Ninh bằng Simulink
37
3.3 TÓM TẮT CHƯƠNG 3 52
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG RƠLE MiCOM P633 BẢO VỆ MBA AT3 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH 53
4.1 CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT 53
4.2 PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠ LE 54
4.2.1 Trường hợp làm việc bình thường 54
4.2.2 Đóng xung kích phía 220kV 57
4.2.3 Sự cố ngoài vùng bảo vệ: NM 3 pha phía 110kV 60
4.2.4 Sự cố trong vùng bảo vệ khi MBA có tải: NM 3 pha phía 220kV 63
4.2.5 Sự cố trong vùng bảo vệ khi MBA không tải: NM 3 pha phía 22kV
66
4.3 TÓM TẮT CHƯƠNG 4 69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN
Trang 71 CÁC KÝ HIỆU
87T : Bảo vệ so lệch Máy biến áp
2 CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Trang 8hiệu Tên bảng Trang
1.1 Bảng tổng hợp thủy văn Nhà máy Thủy điện Đại Ninh 5 1.2 Bảng tổng hợp thông số hồ chứa 6 1.3 Bảng tổng hợp thông số Đập tràn 6 1.4 Bảng tổng hợp thông số Nhà máy 9 1.5 Bảng tổng hợp thông số Đường hầm xả 9 1.6 Bảng tổng hợp thông số Kênh xả 9 1.7 Rơ le bảo vệ tổ máy H1, H2 10 1.8 Rơ le bảo vệ TBA 220/110kV 10 1.9 Rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 22kV 12 1.10 Rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 0.4kV 12 1.11 Chú thích các ký hiệu mặt trước rơ le MiCOM P63x 17
4.1 Thông số cài đặt chức năng 87T rơ le MiCOM P633 MBA
4.2 Tổng hợp kết quả mô phỏng 69
Trang 91.1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch 13 1.2 Sự làm việc của 87 ở chế độ bình thường 14 1.3 Sự làm việc của 87 ở chế độ sự cố ngoài vùng bảo vệ 14 1.4 Sự làm việc của 87 ở chế độ sự cố trong vùng bảo vệ 15 1.5 Sự làm việc của 87 ở chế độ bình thường và N ngoài 16 1.6 Sự làm việc của 87 ở chế độ sự cố trong vùng bảo vệ 16 1.7 Mặt trước rơ le MiCOM P63x 17 1.8 Cấu trúc phần cứng của rơle MiCOM P63x 18 1.9 Cân bằng dòng điện thứ cấp CT 20 1.10 Đặc tuyến bảo vệ so lệch 22 1.11 Đoạn 1 Đặc tuyến bảo vệ so lệch 23 1.12 Đoạn 2 Đặc tuyến bảo vệ so lệch 24 1.13 Đoạn 3 Đặc tuyến bảo vệ so lệch 24 2.1 Sơ đồ nguyên lý MBA 1 pha 27 2.2 Quan hệ từ thông và dòng từ hóa lõi thép (lý tưởng) 27 2.3 Quan hệ từ thông và dòng từ hóa khi có kể đến từ trễ 28 2.4 Mật độ từ cảm trong lõi thép khi có và không có từ dư Br 29 2.5 Dòng điện xung không tải của MBA 5MVA, Br-1,3T, α=0 30 2.6 Dòng từ hóa và các thành phần hài bậc cao theo điện áp 31 2.7 Sơ đồ logic của rơle so lệch hãm với nguyên lý hãm thành phần
sóng hài (Harmonic Restraint) 32 2.8 Đặc tuyến làm việc của bảo vệ so lệch hãm dùng phương pháp
hãm thành phần sóng hài 32 2.9 Sơ đồ logic của rơ le so lệch có hãm với nguyên lý khóa thành
phần sóng hài (Harmonic Blocking) 33 2.10 Sơ đồ logic của rơle so lệch có hãm với nguyên lý khóa thành
phần sóng hài bậc 2 và bậc 5 34 3.1 Sơ đồ bảo vệ so lệch MBA AT3 37 3.2 Khối MBA 3 pha 3 cuộn dây 38 3.3 Khai báo khối MBA 3 pha 3 cuộn dây 38
3.5 Khối đo lường dòng, áp 3 pha 39
Trang 103.7 Khối phụ tải Three Phase-Series RLC Load 40 3.8 Khai báo phụ tải phía 110kV và 22kV 40 3.9 Khối nguồn Three Phase Source và khai báo 41 3.10 Sơ đồ khối tổng quát mô phỏng sự làm việc của 87T 42 3.11 Sơ đồ nguyên lý khối đo lường dòng điện lấy từ các phía MBA 43
3.12 Sơ đồ nguyên lý khối đo lường dòng điện trước khi đưa khối
"I_diff và I_bias Calculation" 43 3.13 Khai báo tỷ số CT các phía MBA 44 3.14 Khai báo hệ số điều chỉnh biên độ 44 3.15 Khai báo hệ số điều chỉnh góc pha 44 3.16 Khối I_diff & I_bias Calculation 45 3.17 Sơ đồ khối Calculation I_diff ABC & I_bias ABC 45 3.18 Sơ đồ nguyên lý khối Calculation I_diffA & I_biasA 46 3.19 Khối Relay_Decision 47 3.20 Sơ đồ nguyên lý khối Relay_decision 47 3.21 Sơ đồ nguyên lý khối Relay_decision B 48 3.22 Sơ đồ nguyên lý khối Harmonic Calculation 49 3.23 Khai báo phân tích hài bậc cơ bản và bậc 2 bằng khối Fourier 49 3.24 Sơ đồ nguyên lý khối Harmonic Calculation Ia1 49
3.25 Sơ đồ nguyên lý khối "Relay_decision" kết hợp khối
"Calculation Harmonic" 50 3.26 Sơ đồ tổng quát mô phỏng rơ le 87T 51 3.27 Đặc tuyến bảo vệ 87T bằng M-file 51 4.1 Mô hình mô phỏng ở trạng thái làm việc bình thường 54 4.2 Dòng điện các phía MBA (Bình thường) 55 4.3 Kết quả phân tích sóng hài (Bình thường) 55 4.4 Logic trip bảo vệ so lệch và khóa sóng hài bậc 2 (Bình thường) 56 4.5 Đặc tuyến so lệch (Bình thường) 56 4.6 Mô hình mô phỏng ở trạng thái đóng xung kích 57 4.7 Dòng điện các phía MBA (Đóng xung kích) 57 4.8 Dạng sóng dòng điện 3 pha phía 220kV (Đóng xung kích) 58 4.9 Kết quả phân tích sóng hài (Đóng xung kích) 58
Trang 114.11 Đặc tuyến so lệch (Đóng xung kích) 60 4.12 Mô hình mô phỏng NM ngoài 3 pha phía 110kV 60 4.13 Dạng sóng dòng điện các phía của MBA (NM ngoài) 61 4.14 Kết quả phân tích sóng hài (NM ngoài) 61 4.15 Logic trip bảo vệ so lệch và khóa sóng hài bậc 2 (NM ngoài) 62 4.16 Đặc tuyến so lệch (NM ngoài) 62
4.17 Mô hình mô phỏng ở trạng thái NM 3 pha trong vùng bảo vệ
4.18 Dạng sóng dòng điện các phía của MBA 64 4.19 Kết quả phân tích sóng hài ( NM trong vùng MBA mang tải) 64
4.20 Logic trip bảo vệ so lệch và logic khóa sóng hài bậc 2 (NM
trong vùng khi MBA mang tải) 65 4.21 Đặc tuyến so lệch (NM trong vùng khi MBA mang tải) 65 4.22 Mô hình mô phỏng ở trạng thái NM 3 pha trong vùng bảo vệ
4.23 Dạng sóng dòng điện các phía của MBA và tín hiệu Trip Signal
(NM trong vùng khi MBA không tải) 67 4.24 Kết quả phân tích sóng hài (NM trong vùng khi MBA không
4.25 Logic trip bảo vệ so lệch và khóa sóng hài bậc 2 (NM trong
vùng khi MBA không tải) 68 4.26 Đặc tuyến so lệch (NM trong vùng MBA không tải) 68
Trang 12MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Trong hệ thống điện, sự làm việc tin cậy của hệ thống bảo vệ là một trong những chỉ tiêu đánh giá khả năng cung cấp điện MBA là một trong những phần tử quan trọng nhất liên kết hệ thống sản xuất, truyền tải và phân phối Vì vậy, việc nghiên cứu bảo vệ rơle cho MBA là rất cần thiết, đặc biệt là đối với nhà máy thủy điện
Hệ thống bảo vệ MBA sử dụng nhiều chức năng bảo vệ khác nhau trong đó bảo vệ so lệch được sử dụng là bảo vệ chính Để bảo vệ so lệch MBA làm việc đúng, tin cậy cần phải tính toán đầy đủ các hư hỏng bên trong cũng như các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của MBA
Nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch là so sánh biên độ dòng điện ở các phía của phần tử được bảo vệ Nếu sự sai lệch giữa các dòng điện vượt quá trị số cho trước thì bảo vệ sẽ tác động Tuy nhiên, đối với bảo vệ so lệch MBA, dòng không cân bằng lớn có thể xuất hiện gây cho bảo vệ tác động nhầm mặc dù không có sự cố nào xảy ra trong vùng bảo vệ Dòng không cân bằng này xuất hiện là do ảnh hưởng của các yếu tố như ảnh hưởng của tổ đấu dây, tỷ số biến dòng ở các phía khác nhau, sóng hài, dòng thứ tự không, điều chỉnh nấc phân áp, bão hòa mạch từ, dòng từ hóa,… Những yếu tố trên làm giảm độ tin cậy trong hoạt động của rơle so lệch Trong đó yếu tố sóng hài xuất hiện trong MBA gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự làm việc đúng đắn của rơ le
Nhà máy thủy điện Đại Ninh được đưa vào vận hành từ năm 2007 với công suất lắp đặt 300MW bao gồm 2 tổ máy MBA chính T1, T2 nhận nhiệm
vụ truyền tải công suất từ máy phát H1, H2 đưa lên TBA 220/110kV qua MBA AT3, AT4 truyền tải công suất cung cấp cho các phụ tải tỉnh Bình
Trang 13Thuận và cung cấp công suất cho hệ thống qua TBA 500kV Di Linh Với nhiệm vụ đặc biệt quan trọng và việc lắp đặt nhiều MBA đã có thời gian vận hành khá lâu nên việc nghiên cứu nguyên lý làm việc cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch MBA là thực sự cần thiết
Xuất phát từ các lý do trên, đề tài tập trung: “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI ĐẾN BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH” Đề tài tiến hành
nghiên cứu nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch có hãm MBA, các phương pháp hãm thành phần sóng hài dựa trên nguyên lý của rơ le MiCOM P633 của AREVA mà NMTĐ Đại Ninh đang sử dụng Tiếp theo, tác giả xây dựng mô hình bảo vệ so lệch MBA bằng cách sử dụng các khối thiết bị có sẵn trong thư viện Matlab - Simulink để tiến hành mô phỏng các dạng sự cố và phân tích sự làm việc của rơ le có xét đến ảnh hưởng của yếu tố sóng hài Từ các kết quả
mô phỏng, người sử dụng có thể đánh giá được ảnh hưởng của sóng hài đến
sự làm việc của rơ le MiCOM P633 của Nhà máy Ngoài ra kết quả mô phỏng cũng được sử dụng tham khảo để phân tích sự cố và dùng cho công tác đào tạo tại đơn vị
2 Mục tiêu nghiên cứu
‒ Nghiên cứu sự hình thành, các ảnh hưởng và các phương pháp hãm thành phần hài bậc cao trong bảo vệ so lệch MBA
‒ Tiến hành thực hiện các mô phỏng rơ le bảo vệ so lệch trên phần mềm Matlab - Simulink khi có sự ảnh hưởng của sóng hài
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
‒ Đối tượng nghiên cứu: rơ le MiCOM P633 của AREVA
‒ Phạm vi nghiên cứu: đề tài chủ yếu tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của sóng hài đến sự làm việc của bảo vệ so lệch MBA
Trang 144 Phương pháp nghiên cứu
Để giải quyết các mục tiêu nêu trên, luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu như sau:
‒ Nghiên cứu nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch MBA
‒ Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến dòng không cân bằng, cụ thể các biện pháp nhằm hãm thành phần sóng hài bậc cao
‒ Mô phỏng ảnh hưởng của sóng hài đến sự làm việc của bảo vệ so lệch MBA bằng Matlab-Simunlink
5 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn
‒ Hệ thống hóa khoa học các lý thuyết về bảo vệ rơle
‒ Đánh giá yếu tố sóng hài ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch MBA
‒ Phân tích sự cố
‒ Kiểm nghiệm sự làm việc của bảo vệ so lệch trong thực tế
‒ Dùng cho công tác đào tạo nâng bậc, giữ bậc và sát hạch nghề tại đơn vị
Trang 15CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ NHÀ
MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH
1.1 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH
Nhà máy thủy điện Đại Ninh nằm trên địa phận hai tỉnh: Lâm Đồng (bao gồm kênh dẫn vào, cửa nhận nước, phần thượng lưu của hầm dẫn dòng) và Bình Thuận (phần hạ lưu của hầm dẫn dòng, đường ống áp lực, nhà máy và các công trình hạ lưu khác) với các thông tin cơ bản sau:
1.1.1 Vị trí địa lý
Công trình đầu mối nằm tại điểm hợp lưu của sông Đa Nhim và Đa Queyon, trên quốc lộ 20 cách thành phố Hồ Chí Minh 260 km về phía Tây Bắc và cách thành phố Đà Lạt (tỉnh Lâm Đồng) 45 km về phía Đông – Nam Tuyến năng luợng trên sông Lũy: thuộc địa phận huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận
Nhà máy nằm cách thành phố Hồ Chí Minh: 230 km trên quốc lộ 1 và 38
- Chuyển nước từ lưu vực sông Đồng Nai xuống lưu vực sông Lũy để cung cấp một phần cho hệ thống thủy lợi tỉnh Bình Thuận thông qua việc cung cấp nước để vận hành nhà máy thủy điện Bắc Bình
1.1.3 Thủy văn
Trang 16Các thông số thủy văn như Bảng 1- 1 dưới đây:
Bảng 1- 1: Bảng tổng hợp thủy văn Nhà máy Thủy điện Đại Ninh
Đa Nhim Đa Queyon Hợp lưu
* Dựa trên mô hình mưa/dòng chảy
* Dựa trên lưu lượng thực đo tại Đại Ninh
cửa nhận nước Các thông số về hồ chứa được mô tả trong Bảng 1- 2 dưới
đây:
Trang 17
1.1.5 Các đập chính và đập phụ: dùng để ngăn dòng chảy chính của sông
để tạo dung tích hồ chứa
1.1.6 Đập tràn
Cửa van đập tràn dùng để đóng và điều tiết mực nước hồ (xả nước khi
có lũ) Các thông số của đập tràn như Bảng 1- 3:
Bảng 1- 3: Bảng tổng hợp thông số Đập tràn
1.1.7 Đập tràn sự cố
- Loại: Đê cầu chì (2 khoang, mỗi khoang 20 m)
- Lưu lượng thiết kế lũ cực hạn: 3176 m3
/s tại mực nước 882,6 m
Trang 18- Kết cấu cầu chì là một khối đắp bằng đất chống thấm, đá và các lớp lọc
Nó có chức năng như một đập dâng và có hệ số an toàn như các đập chính và các đập phụ
- Có khả năng tự phá hủy để xả nước xuống hạ lưu bảo vệ cho công trình
hồ đập khi có lũ lớn về và đã xả tràn hết công suất rồi nhưng nước lũ vẫn cứ
- Mục đích các thiết bị đặt trong cửa lấy nước:
+ Lưới chắn rác ngăn giữ không cho rác bẩn vào cửa gây hư hại cho các
Trang 19- Giải tỏa áp lực nước trong đường ống mỗi khi có hiện tượng nước va
do cắt tải hoặc dừng máy đột ngột nhằm bảo vệ đường hầm dẫn nước, đường ống áp lực và hệ thống van chính
- Bổ sung lượng nước tức thời cho quá trình tăng tải đột ngột (cho 1 tổ máy)
- Tạo dòng chảy thuận từ đường hầm vào đường ống do thông với khí trời
- Nhà Van được thiết kế với một đĩa van đóng bằng đối trọng Đĩa van sẽ được mở bằng hệ thống dầu áp lực Khi mở van sẽ không bị khóa và khi đóng thì sẽ có một thiết bị lock để chốt van lại được điều khiển bằng thủy lực nhằm ngăn ngừa khi có trục trặc hệ thống điều khiển van mở ra gây nguy hiểm cho người và thiết bị Ngoài ra, ở đầu ra của nhà van còn được thiết kế một thiết bị
dò quá tốc (lưu tốc) để bảo vệ khi có sự cố vỡ đường ống áp lực sẽ kích hoạt van đóng lại (giá trị vượt tốc 80 m3
/s)
1.1.13 Đường ống áp lực
- Dùng dẫn nước từ nhà van về phân phối cho 2 tổ máy với áp lực cột nước lớn cho chạy máy
Trang 201.1.14 Nhà máy: các thông số kỹ thuật chính như Bảng 1- 4:
Bảng 1- 4: Bảng tổng hợp thông số Nhà máy
Tần số / điện áp/ công suất máy phát 50 Hz / 13,8 kV / 176,5 MVA
1.1.15 Đường hầm xả: kết hợp với kênh xả để dẫn nước ra hạ lưu sau khi chạy máy Các thông số kỹ thuật chính như Bảng 1- 5:
1.2 HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH
Hệ thống rơ le bảo vệ Nhà máy thủy điện Đại Ninh bao gồm hệ thống bảo vệ tổ máy, hệ thống bảo vệ trạm biến áp 220/110kV và hệ thống bảo vệ tự dùng 22/0.4kV, cụ thể như sau:
1.2.1 Hệ thống rơ le bảo vệ tổ máy H1, H2
Bao gồm các rơle với các chức năng như Bảng 1- 7
Trang 21Bảng 1- 7: Rơ le bảo vệ tổ máy H1, H2
STT Tên Rơ le/
Hãng sản xuất Các chức năng Đối tượng bảo vệ
1.2.2 Hệ thống rơ le bảo vệ TBA 220/110kV
Bao gồm các rơle với các chức năng như Bảng 1- 8
Bảng 1- 8: Rơ le bảo vệ TBA 220/110kV
Stt Tên Rơ le/
Hãng sản xuất Các chức năng
Đối tượng bảo vệ
Trang 22Stt Tên Rơ le/
Hãng sản xuất Các chức năng
Đối tượng bảo vệ
DZ 271, 272
14 7SA522, Siemens
21, 67N, SOTF, AR, PS, Backup O/C, 59, 50BF, Teleprot
DZ 173
1.2.3 Hệ thống rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 22kV
Bao gồm các rơle với các chức năng như bảng 1.9
Trang 23Bảng 1- 9: Rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 22kV
STT Tên Rơ le/
Hãng sản xuất Các chức năng Đối tượng bảo vệ
STT Tên Rơ le/
Hãng sản xuất Các chức năng Đối tượng bảo vệ
1 Micrologic 2.0A,
Hệ thống tự dùng 400VAC
Trang 24Những hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường bên ngoài MBA như: Ngắn mạch nhiều pha hoặc một pha trong hệ thống Dòng tăng cao do ngắn mạch ngoài hoặc quá tải Dòng từ hóa nhảy vọt khi đóng MBA không tải Áp suất thùng dầu tăng cao Sét đánh lan truyền vào trạm Sự xâm ẩm của hơi nước vào dầu cách điện Nhiệt độ dầu tăng cao
1.3.2 Nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch
Hình 1 - 1: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch
− Sơ đồ nguyên lý của rơle so lệch như Hình 1 - 1 Bảo vệ hoạt động
trên nguyên tắc so sánh các giá trị biên độ dòng điện đi vào và đi ra của đối tượng bảo vệ Nếu sự sai khác của hai dòng điện vượt quá giá trị cài đặt, bảo
vệ sẽ tác động Vùng tác động của bảo vệ so lệch được giới hạn bằng vị trí đặt của các CT các phía của phần tử được bảo vệ
Dòng điện chạy qua rơ le như công thức (1- 1)
˙
Trang 25− Sự làm việc của bảo vệ so lệch ở chế độ bình thường và ngắn mạch
ngoài (Hình 1 - 2, Hình 1 - 3) Dòng chạy qua rơle là dòng chênh lệch do sai
số của CT các phía
Hình 1 - 2: Sự làm việc của 87 ở chế độ bình thường
Hình 1 - 3: Sự làm việc của 87 ở chế độ sự cố ngoài vùng bảo vệ
Bỏ qua sai số CT, ta có dòng qua rơ le như công thức (1- 2):
T1 T2
I = - I
− Chế độ sự cố trong vùng bảo vệ (Hình 1 - 4) Dòng chạy qua rơle
bằng tổng dòng hai phía, có giá trị lớn, rơle sẽ tác động
Trang 26Hình 1 - 4: Sự làm việc của 87 ở chế độ sự cố trong vùng bảo vệ
Dòng qua rơ le như công thức (1- 3)
T1 T2
˙ T1 T2
ΔI = I + I 0
(1- 3)
1.3.3 Nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch có hãm
Bảo vệ rơle so lệch thông thường các rơle có thể tác động nhầm do sai
số lớn của các CT khi ngắn mạch ngoài, chuyển nấc phân áp, Dòng điện
IKCB trong một số trường hợp có thể có trị số rất lớn Để nâng cao độ nhạy của bảo vệ và ngăn chặn tác động nhầm do ảnh hưởng của IKCB, người ta thường
sử dụng nguyên lý hãm bảo vệ
− Rơ le so lệch tác động hãm có dòng điện khởi động thay đổi khi dòng điện trong các nhánh của mạch bảo vệ thay đổi Bảo vệ so lệch có hãm làm việc theo nguyên tắc dựa trên tổ hợp của hai loại dòng điện so lệch ILV và hãm IH (dòng làm việc và dòng hãm) Rơ le làm việc khi ILV>IH
Ta có công thức tổng quát như (1- 4), (1- 5):
IIT IT SL
LV I I I
IIT IT
h
với Kh: là hệ số hãm; thường chọn Kh=0,5
− Trong chế độ làm việc bình thường và ngắn mạch ngoài (Hình 1 - 5),
dòng làm việc bé hơn dòng hãm nên bảo vệ không tác động
Trang 27KCB IIT
IT IIT IT SL
IT IT h IIT IT
h
Hình 1 - 5: Sự làm việc của 87 ở chế độ bình thường và N ngoài
− Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng làm việc lớn hơn dòng
hãm, bảo vệ sẽ tác động (Hình 1 - 6)
IIT IT IIT IT SL
) (
5 0 ) (
. IT IIT h IT IIT IT IIT
h
Hình 1 - 6: Sự làm việc của 87 ở chế độ sự cố trong vùng bảo vệ
− Ta thấy với Kh= 0.5, thì ILV = 2IH khi ngắn mạch ở trong vùng bảo vệ
Vì thế đường thẳng ILV = 2IH là đặc tính sự cố của bảo vệ
1.3.4 Giới thiệu Rơle MiCOM P63x (P631, P632, P633, P634) [4]
1.3.4.1 Các chức năng của rơ le
− Rơle MiCOM P63x là loại rơle tác động nhanh và chọn lọc được dùng để bảo vệ MBA hai hoặc nhiều cuộn dây, MBA tự ngẫu, động cơ, máy phát, khối máy phát - MBA
Trang 28− Các chức năng chính của rơ le như Phụ lục 1
1.3.4.2 Mô tả mặt trước rơle MiCOM P63x
− Mặt trước rơ le MiCOM P632 như Hình 1 - 7
Hình 1 - 7: Mặt trước rơ le MiCOM P63x Trong đó các ký hiệu như chú thích ở Bảng 1- 11
Bảng 1- 11: Chú thích các ký hiệu mặt trước rơ le MiCOM P63x
1 Màn hình LCD 4 x 20 ký tự, giao tiếp với người vận hành
2 05 đèn LED hiển thị trạng thái làm việc của rơle
3 12 đèn LED còn lại hiển thị trạng thái tín hiệu bảo vệ do người
số khi thay đổi thông số cài đặt
5 Ghi các thông tin về mã hiệu rơle, số serial, các thông số định
mức
6 Cổng kết nối giao diện người máy theo chuẩn RS - 232
