NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG RƠLE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 110 KV CÔNG TY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

Điện năng là nguồn năng lượng rất quan trọng đối với cuộc sống con người, được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ...Khi thiết kế và vận hành hệ thống điện bất kỳ cần phải quan tâm đến khả năng phát sinh hư hỏng và tình trạng làm việc bình thường của nó. Để đảm bảo cho lưới điện vận hành an toàn, ổn định thì không thể thiếu các thiết bị bảo vệ và tự động hoá. Hệ thống rơle bảo vệ có nhiệm vụ ngăn ngừa sự cố, phát hiện đúng và nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, khắc phục chế độ làm việc không bình thường, hạn chế tối đa các thiệt hại do sự cố gây nên và duy trì khả năng làm việc liên tục của hệ thống. Vì vậy đề tài Nghiên cứu, ứng dụng rơ le kỹ thuật số bảo vệ trạm biến áp 110 kV nhà máy nhiệt điện Uông Bí mang tính cấp thiết.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các sốliệu, kết quả tính toán trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày 08 tháng 04 năm 2013

Tác giả luận văn

Nguyễn Xuân Quang

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tời:

PGS.TS Nguyễn Anh Nghĩa người thầy đã chỉ dẫn và giúp đỡ tận tình

trong suốt quá trình làm luận văn

Ban giám hiệu trường Đại học Mỏ Địa Chất và quý thầy cô khoa Cơđiện, bộ môn Điện khí hóa mỏ, phòng đào tạo sau đại học đã truyền dạynhững kiến thức quý báu trong chương trình cao học và giúp đỡ kinh nghiệmcho luận văn hoàn thành được thuận lợi

Ban giám đốc, phân xưởng điện và các đồng nghiệp – Công ty TNHHMTV Nhiệt điện Uông Bí đã giúp tôi trong quá tình hoàn thành bản luận vănnày

Nguyễn Xuân Quang

1.1 Qúa trình hình thành và phát triển của công ty TNHH MTV nhiệt điện Uông Bí 31.1.1 Hình thành và phát triển công ty

31.1.2 Bộ máy tổ chức của Công ty TNHH MTV Nhiệt điện Uông Bí 41.2 Khái quát về hệ thống phát điện S5, S6 và trạm biến áp 110Kv nhà máynhiệt điện Uông Bí 61.2.1 Sơ đồ bố trí thiết bị trạm biến áp 110kV: 61.2.2 Máy phát và trạm biến áp 110kV của Công ty Nhiệt điện Uông bí 61.2.3 Thống kê các thiết bị điện thuộc trạm 110kV và hệ thống cung cấpnhà máy 9

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN RƠLE KỸ THUẬT SỐ

TRẠM BIẾN ÁP 110KV CÔNG TY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ 14

2.2.1.Các chức năng bảo vệ được cài đặt trong rơ le: 17

2.2.2 Nhận xét 18

2.3 Giới thiệu một số loại Rơle kỹ thuật số 19

2.3.1 Giới thiệu họ rơle kỹ thuật số MICOM P63X (P631, P632, P633, P634) của hãng ALTOM: 19

2.3.2 Giới thiệu rơle kỹ thuật số MICOMP122 của hãng ALTOM: 34

2.3.3 Giới thiệu rơle kỹ thuật số MICOM-P546 của hãng ALTOM: 41

2.3.4 Giới thiệu rơle kỹ thuật số 7UT613 của hãng SIEMENS: 49

2.3.5 Giới thiệu rơle kỹ thuật số bảo vệ quá dòng SJ64: 60

2.4 So sánh lựa chọn Rơle bảo vệ kỹ thuật số cho trạm biến áp 110Kv công ty nhiệt điện Uông Bí 70

2.4.1 So sánh rơle bảo vệ so lệch MicomP63X và rơle SIEMEN 7UT613 .70

2.4.2 So sánh rơle bảo vệ quá dòng MicomP122 và rơle SJ64 71

2.4.3 Sơ đồ nguyên lý rơle bảo vệ trạm biến áp 1T,2T 72

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH RƠ LE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 110/35/6KV CÔNG TY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ 73 3.1 Kết quả tính toán ngắn mạch 73

3.4 Bảo vệ quá dòng máy biến áp 78

3.4.1 Bảo vệ quá dòng ngưỡng thấp (51) I > 78

3.4.2 Bảo vệ quá dòng ngưỡng cao (50) I>> 82

3.5 Bảo vệ chống chạm đất 83

3.6.Sơ đồ đấu dây và cài đặt các thông số cho rơle P122 84

3.7 Bảo vệ so lệch máy biến áp 94

3.8: Cấu hình, sơ đồ đấu và cài đặt thông số Rơle P633 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Điện năng là nguồn năng lượng rất quan trọng đối với cuộc sống conngười, được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như:công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ Khi thiết kế

và vận hành hệ thống điện bất kỳ cần phải quan tâm đến khả năng phát sinh

hư hỏng và tình trạng làm việc bình thường của nó Để đảm bảo cho lưới điệnvận hành an toàn, ổn định thì không thể thiếu các thiết bị bảo vệ và tự độnghoá Hệ thống rơle bảo vệ có nhiệm vụ ngăn ngừa sự cố, phát hiện đúng vànhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, khắc phục chế độ làmviệc không bình thường, hạn chế tối đa các thiệt hại do sự cố gây nên và duy

trì khả năng làm việc liên tục của hệ thống Vì vậy đề tài "Nghiên cứu, ứng dụng rơ le kỹ thuật số bảo vệ trạm biến áp 110 kV nhà máy nhiệt điện Uông Bí " mang tính cấp thiết.

2 Mục đích nghiên cứu.

- Nghiên cứu, đánh giá tổng quan về hiện trạng hệ thống rơle bảo vệ trạmbiến áp 110kV nhà máy nhiệt điện Uông Bí

- 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 bảo vệtrạm biến áp 110kV nhà máy nhiệt điện Uông Bí

- Tính toán, chỉnh định các hình thức bảo vệ trạm biến áp 110kV nhàmáy nhiệt điện Uông Bí bằng rơle kỹ thuật số

3 Đối tượng nghiên cứu.

- Trạm biến áp 110kV nhà máy nhiệt điện Uông Bí.

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan các chức năng bảo vệ của rơle kỹ thuật số trongcác trạm biến áp trung gian

- Tính toán chỉnh định và cài đặt các rơle kỹ thuật số nhằm đảm bảo antoàn khi vận hành các trạm biến áp

5 Phương pháp nghiên cứu.

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

- Nghiên cứu lý thuyết, kết hợp với phương tiện công cụ hiện đại đểtính toán chỉnh định và xây dựng đặc tính bảo vệ

6 Nội dung nghiên cứu.

- Giới thiệu tổng quan về trạm biến áp 110kV nhà máy nhiệt điện UôngBí

- Nghiên cứu lựa chọn rơle kỹ thuật số trạm biến áp 110kV nhà máynhiệt điện Uông Bí.

- Tính toán chỉnh định rơle kỹ thuật số bảo vệ trạm biến áp 110kV nhàmáy nhiệt điện Uông Bí

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Đề tài nghiên cứu, đánh giá tổng quan về các loại rơle kỹ thuật số hiệnđang sử dụng ở trong nước và nước ngoài, lựa chọn và tính toán chỉnh địnhrơle kỹ thuật số phù hợp với điều kiện thực tế, làm tài liệu để tham khảo chocác kỹ thuật viên và sinh viên ngành cơ điện

8 Cấu trúc của luận văn.

Luận văn gồm 3 chương, 37 bảng, 60 hình vẽ và đồ thị được trình bàytrong 110 trang

Luận văn được thực hiện tại Bộ môn Điện khí hóa, Trường Đại học

Mỏ - Địa chất Trong quá trình thực hiện tác giả nhận được sự tận tình chỉ bảo

của PGS.TS Nguyễn Anh Nghĩa, cũng như các ý kiến đóng góp quý báu của

các nhà khoa học trong lĩnh vực Điện khí hoá, các cán bộ giảng dạy của Bộmôn Điện khí hoá Tác giả rất mong sự đóng góp ý kiến của các nhà khoahọc, các quí thầy, cô, các bạn bè, đồng nghiệp

Tác giả xin chân thành cám ơn!

Chương 1

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG TY TNHH MTV NHIỆT ĐIỆN

UÔNG BÍ 1.1 Qúa trình hình thành và phát triển của công ty TNHH MTV nhiệt điện Uông Bí 1.1.1 Hình thành và phát triển công ty

Công ty TNHH MTV Nhiệt điện Uông Bí là doanh nghiệp nhà nước,

do nhà nước đầu tư vốn Công ty là đơn vị trực thuộc Tổng công ty Điện LựcViệt Nam, có tư cách pháp nhân trong phạm vi Tổng công ty uỷ quyền

Ngày 19 tháng 5 năm 1961, Thủ tướng Phạm Văn Đồng thay mặtTrung ương Đảng và Chính phủ Việt Nam đã về thăm và bổ nhát cuốc đầutiên khởi công xây dựng Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí Đây là đứa con đầulòng của ngành Điện Việt Nam được đặt trên vùng Đông bắc của Tổ Quốc, vìvậy nguồn điện phát ra có ý nghĩa rất quan trọng cho nền công nghiệp nước

ta, phục vụ trực tiếp cho khu mỏ và nền kinh tế quốc dân

Nhà máy nhiệt điện Uông bí (nay là Công ty TNHH MTV Nhiệt điệnUông Bí) là Nhà máy phát điện do Liên xô (trước đây) giúp đỡ xây dựng.Đợt I gồm 4 lò, 4 máy trung áp với công suất tổng cộng 48 MW, đến cuốinăm 1963 tổ máy số 1 được đưa vào vận hành Các tổ máy tiếp theo được lần

lượt thi công xây lắp và đưa vào vận hành để cung cấp điện cho nhu cầu pháttriển kinh tế-xã hội và quốc phòng Từ năm 1973, hai tổ máy cao áp 55 MWlần lượt được thiết kế, thi công xây lắp và đưa vào vận hành, nâng tổng côngsuất toàn Công ty lên 153 MW.

Trong những năm kháng chiến chống Mỹ cứu nước Công ty đã bị đếquốc Mỹ ném bom nhiều lần làm hư hỏng nhiều máy móc thiết bị trong dâytruyền sản xuất Sau chiến tranh Công ty vừa sản xuất vừa củng cố và mởrộng sản xuất Dây chuyền công nghệ sản xuất của Công ty gồm 4 lò 2 máyvới tổng công suất 110 MW, tổng số cán bộ công nhân viên là 1.247 ngườilàm nhiệm vụ phát công suất cho lưới điện khu vực Đông bắc của Tổ quốc.Phát huy truyền thống và những thành tích đã đạt được, tập thểCBCNV Công ty luôn luôn cố gắng nhằm phấn đấu vượt qua mọi khó khănthử thách, phát huy mọi nguồn lực sẵn có đưa Công ty ngày càng phát triển đilên về mọi phương diện Ngày 10 tháng 10 năm 2000 Thủ tướng Chính phủ

đã ký Quyết định số : 994/QĐ - TTG phê duyệt đầu tư xây dựng hai nhà máy,Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí mở rộng 1 và Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí mởrộng 2 với tổng công suất của hai tổ máy 630MW Nhà máy nhiệt điện Uông

bí mở rộng với 1 tổ máy có công suất 300 MW đã được đưa vào vận hànhhoà lưới điện quốc gia và đang chuẩn bị tiến tới nhận bàn giao Nhà máy mở

rộng số 2 có công suất 330 MW do nhà thầu ChengDa Trung Quốc xây dựng,nâng tổng công suất toàn nhà máy lên 740MW.

Với vai trò, vị trí chủ lực của hệ thống điện Việt nam trong suốt thờigian dài đầy khó khăn, thử thách, trước và sau chiến tranh Công ty nhiệt điệnUông bí đã làm tròn nhiệm vụ cung cấp điện cho Tổ quốc phục vụ các nhucầu phát triển kinh tế-xã hội và quốc phòng

Trong 52 năm qua, Công ty nhiệt điện Uông bí đã lập được nhiều thànhtích đặc biệt xuất sắc trong sản xuất và bảo vệ sản xuất Vì vậy, tập thể Cán

bộ công nhân viên Công ty đã vinh dự được Nhà nước 2 lần phong tặng danhhiệu Anh hùng lao động (1973), Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân(1998), được tặng thưởng Huân chương Độc lập hạng nhì, nhiều Huânchương lao động, Huân chương kháng chiến và các phần thưởng cao quýkhác

Nhà máy kết nối với lưới điện tại sân phân phối 220/110 kV và đấu vớitrạm biến áp Tràng Bạch Nguồn nguyên liệu chính cho nhà máy là than cám

5, than cám 6 được lấy từ mỏ Vàng Danh, dầu FO được vận chuyển bằng tàu

đi qua sông Uông cấp cho nhà máy tại trạm bơm dầu đặt tại Uông Bí

1.1.2 Bộ máy tổ chức của Công ty TNHH MTV Nhiệt điện Uông Bí

Cơ cấu tổ chức quản lý và điều hành của Công ty:

a Tổng Giám đốc: là người đại diện theo ủy quyền của Hội đồng thành

viên Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN), do Hội đồng thành viên EVN bổnhiệm

b Các Phó tổng Giám đốc và Kế toán trưởng: Các Phó tổng Giám đốc

giúp tổng Giám đốc Công ty thực hiện nhiệm vụ theo sự phân công và ủyquyền của tổng Giám đốc Công ty Kế toán trưởng: do Chủ tịch Công ty bổnhiệm trên cơ sở chấp thuận của EVN để giúp Tổng Giám đốc tổ chức vàthực hiện công tác tài chính, kế toán, thống kê của Công ty

c Bộ máy giúp việc (Văn phòng và các Phòng chức năng, các Phân

xưởng sản xuất): Có chức năng tham mưu, giúp việc cho Tổng Giám đốc

Công ty trong quản lý, điều hành công việc Tổng Giám Đốc

PX Vận hành

PTGĐ QLDA

P KT Kế hoạch Giám sát Dự án

Hình 1.1: Cơ cấu tổ chức công ty.

1.2 Khái quát về hệ thống phát điện S5, S6 và trạm biến áp 110Kv nhà máy nhiệt điện Uông Bí

1.2.1 Sơ đồ bố trí thiết bị trạm biến áp 110kV:

Hệ thống 110kV thuộc hệ thống phân phối của nhà máy cũ, được cấp bởi

02 tổ máy S5,S6 mỗi máy có công suất 55MW sau đó đưa đến 02 máy biến ápđầu ra máy phát 5T,6T qua dao cách ly đến hai hệ thống thanh cái C11,C12 hệ

thống C11,C12 là hệ thống thanh cái vòng (thuộc trạm biến áp 110kV Uông bí).

Do đó có thể thay đổi phương thức vận hành linh hoạt giữa 2 thanh cái Mỗithanh cái có thể vận hành độc lập do việc bảo dưỡng và có khả năng cung cấpđiện liên tục trong quá trình bảo dưỡng các thiết bị điện trong trạm

Hệ thống trạm điện110kV và nhà máy mở rộng có thể được cung cấpđiện năng thông qua máy biến thế tự ngẫu AT9 có 3 cấp điện áp 225/115/11kVhoặc thông qua hệ thống trạm 110kV qua các máy cắt B100 hoặc B112 và liênlạc với trạm 35kV qua máy biến áp 1T, 2T 110/35/6,3kV(thuộc trạm 110kVUông bí) Sơ đồ bố trí thiết bị trạm 110kV được thể hiện trên hình 1.2

1.2.2 Máy phát và trạm biến áp 110kV của Công ty Nhiệt điện Uông bí.

1 Nguồn phát (máy phát số 5, số 6).

* Máy phát kiểu TB-60-2T

Thông số kỹ thuật:

- Công suất hữu công: 55.000 kW

- Công suất toàn bộ: 68.750 kVA Khi nhiệt độ khílàm mát

- Dòng điện Stator: 6310 A nhiệt độ 

400C

- Điện thế stator: 6300 V

- Hệ số công suất: 0,8

2 Sơ đồ cung cấp chung của nhà máy 110 MW

Sơ đồ nối chính của nhà máy Nhiệt điện Uông Bí đến Trạm điện 110kVđược trình bày trên bản vẽ hình 1.3

- Nguồn phát chính từ 2 khối máy phát số 5 và máy phát số 6 với tổngcông suất 110 MW.

- Lấy điện lưới quốc gia về từ biến thế 1T và 2T cung cấp cho các phụtải địa phương

Tràng bạch

Phả lại Phả lại

Hoành bồ

Hoành bồ

Mã hiệu

150

AC-AC-150 AC-120

120

AC-AC-120 AC-120

HOÀNH BỒ HOÀNH BỒ

Y/Y/ HỞ Y/Y/ HỞ Y/Y/ HỞ Y/Y/ HỞ

Y/Y/ HỞ

Y/Y/ HỞ

Y/Y/ HỞ

Sđm=75 MVA Y/D-11 Uk%=12,43%

Sđm=75 MVA Y/D-11 Uk%=12,43%

Hình 1.3 Sơ đồ nối chính của Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí 110.

VàngDanh

VàngDanh

MạoKhê

LamThạch

Thành phốUông bí

Tập thểCNV

C/ ĐiềnCông

N/máy

cơ điện

X/đúc

Điện áp, kV

Tổ nối dây

Dòng điện, A

115/38,5/6,3

Y O/Y /

-11

125,51/374,90/2291,07

3 Thông số kỹ thuật máy cắt 110kV.

Khả năng chịu điện áp tăng cao với tần

số 50Hz / 60s

-Pha với đất :

- Giữa 2 tiếp điểm ở vị trí mở:

275275275

kVkV

kVKhả năng chịu điện áp xung sét và do

thaô tác trên lưới

- Pha với đất :

- Giữa 2 tiếp điểm ở vị trí mở:

- Giữa các pha :

650650650

kVkVkV

Điện áp điều khiển của cuộn đóng cắt 220 V

Khối lượng máy cắt kể cả khí SF6 1500 kG

Số lần đóng cắt đoản mạch

18 lần tại 40 kA

30 lần tại 31.5kA

lượt

Tổng số lần đóng cắt cơ khí 10.000 lần

4 Thông số kỹ thuật máy cắt 35 kV

Thời gian duy trì dòng ngắn mạch qua máy cắt 4 s

5 Thông số kỹ thuật máy cắt 6,3 kV

Dòng điện ổn định Max 20 kADòng điện cắt ổn định Max 20 kADòng điện ổn định nhiệt 10 kAThời gian duy trì dòng ngắn mạch qua máy cắt 8 s

Thời gian cắt riêng của máy cắt < 0.1 s

6 Máy biến dòng Máy biến áp

0,1

MBA 20T

TφHД –33P-Д/Д/0.5

35/0,1/0,1 kV

6/0,1/0,1/3kV

Chương 2

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN RƠLE KỸ THUẬT SỐ TRẠM BIẾN ÁP

110kV CÔNG TY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ 2.1 Tình hình sử dụng Rơle bảo vệ tại Việt Nam

Hiện nay, hệ thống điện Việt Nam mang lại những lợi ích to lớn từ kinh

tế đến quản lý vận hành và đặc biệt sẵn sàng cho những bước phát triển mớicủa ngành Điện giai đoạn hiện tại và trong tương lai Sự phát triển của nềnkinh tế đòi hỏi chất lượng điện năng ngày càng cao đi cùng với nhiều dịch vụmới, bắt buộc ngành Điện phải đổi mới, hiện đại hóa, đồng bộ hoá thiết bị,nâng cao hiệu quả vận hành, đảm độ tin cậy và an toàn trong cung cấp điện

Tính đến năm 1994, hệ thống tải điện 500 kV Bắc - Nam chính thứcvận hành cùng với một loạt các thiết bị mới tiên tiến như các máy cắt SF6 500

kV MHMe-4Y, MHMe-1Y của hãng Merlin Gerin, rơle bảo vệ so lệch dọcLFCB-102 của Alstom, rơle khoảng cách 7SA513 của hãng Siemens, P63Xcủa AREVA và rơle quá dòng MCGG62 của Alstom Đặc biệt, từ năm 1997,một loạt trạm biến áp mới được đưa vào, nhiều trạm biến áp được thay thế cải

tạo, các thiết bị cũ vận hành lâu năm của Liên Xô được thay thế bằng các thiết

bị công nghệ mới Năm 2006, hầu hết các trạm biến áp đều sử dụng các thiết

bị công nghệ mới như rơle kỹ thuật số, máy cắt khí SF6 của các hãng Alstom,Siemens, ABB, Sel, Areva, Trench Cuối năm 2006, EVN đã đạt được thoảthuận hợp tác với Tập đoàn Toshiba và cho phép các đơn vị thành viên tiếpnhận và sử dụng tất cả các loại rơle của Toshiba trên hệ thống điện Việt Nam.Các thiết bị này có một đặc điểm nổi bật là, độ tin cậy cao, chi phí bảo dưỡngthấp và khắc phục được các nhược điểm của các thiết bị cũ trước đây

Các rơ le bảo vệ có nhiều chức năng như khả năng lưu giữ sự cố, xácđịnh khoảng cách sự cố, dạng sự cố và nhiều chức năng khác mà các rơ le cơtrước đây không có được, tạo điều kiện cho công tác phán đoán, phân tích vàcông tác xử lý sự cố thuận lợi Hiện tại, hệ thống tích hợp trạm biến áp làbước đi khởi đầu trong công tác xây dựng “Smart Grid”, một khái niệm mớiđang trở thành xu hướng tất yếu phát triển hệ thống điện Việt Nam Việc ứngdụng hệ thống tích hợp trạm biến áp theo chuẩn IEC 61850 là xu hướng tấtyếu của thời đại công nghệ thông tin Ngoài việc đáp ứng yêu cầu nâng cấp

mở rộng hệ thống một cách dễ dàng, hệ thống tích hợp còn là khởi điểm chocông tác số hóa và lưu trữ dữ liệu hệ thống điện, từng bước thay thế hoàn toànquan niệm vận hành hệ thống theo kinh nghiệm thực tế Hệ thống sẵn sàngcho xu hướng trạm không người trực theo định hướng phát triển của Tập đoàn

điện lực Việt Nam, đáp ứng các nhu cầu giám sát vận hành từ xa của cácCông ty truyền tải điện, các Công ty điện lực ngay tại văn phòng công ty.

Như vậy, trải qua nhiều giai đoạn hình thành và phát triển với nhiềuthiết bị của các hãng sản xuất khác nhau, từ những thiết bị của Liên Xô cũ chođến các nước Châu Âu và Bắc Mỹ Hệ thống điện Việt Nam đã và đang từngbước được hiện đại hóa từ trang thiết bị, công nghệ, quy trình vận hành,…trong các khâu phát điện, truyền tải, phân phối điện và công tác quản lý, điềuhành hệ thống Cùng với xu thế phát triển đó, sự góp mặt của hệ thống điềukhiển bảo vệ là một nhân tố nổi bật phát triển dựa trên các thành tựu khoahọc, công nghệ trong các lĩnh vực: tin học, mạng truyền thông, đo lường và trítuệ nhân tạo Rơle kỹ thuật số đã được ứng dụng rộng rãi nhằm cách lý các sự

cố xẩy ra trên hệ thống điện nhanh chóng và tin cậy

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế đất nước, hệ thốngđiện Việt Nam không ngừng phát triển Do xác định được vị trí và tầm quantrọng của nghành công nghiệp điện lực trong nền kinh tế quốc dân, từ nhiềunăm nay mặc dù có những khó khăn về nhiều mặt nhưng Đảng và Nhà nước

ta đã dành sự quan tâm to lớn cho việc đầu tư, phát triển nguồn điện năng.Bởi lẽ nó là động lực của sự vận hành toàn bộ nền kinh tế đất nước và để đápứng nhu cầu ngày càng cao của mọi tầng lớp nhân dân, do vậy yêu cầu vềchất lượng và độ tin cậy cung cấp điện ngày càng nghiêm ngặt, điều đó đòi

hỏi hệ thống bảo vệ rơle trong hệ thống điện cao áp phải luôn được cải tiến vàhoàn thiện.

Mục tiêu cơ bản của EVN là nâng cao độ tin cậy, ổn định và hiện đạicho hệ thống điện Việt Nam Do đó, EVN đã có những giải pháp kỹ thuật linhhoạt, tối ưu, an toàn và hoàn toàn tự động hóa trong việc điều khiển, giám sáthoạt động của không chỉ một trạm mà còn cả với hệ thống điện Các hệ thốngđiều khiển tích hợp sử dụng chuẩn IEC61850 (Communication Networks andSystems In Substations) cho phép nhân viên vận hành sử dụng hệ thống máytính thay thế cho hệ thống điều khiển bằng các tủ bảng vặn khóa truyền thống.Các NMĐ, TBA được điều khiển bằng hệ thống máy tính với nhiều loại khácnhau như: Hệ thống điều khiển LSA, SICAM SAS của hãng Siemens tại TBA500kV Dốc Sỏi; Micro SCADA, SCS/SMS của hãng ABB tại TBA 220kVHòa Khánh, NMTĐ Sông Ba Hạ, NMTĐ Buôn Tua Sa hay hãng Areva tạiTBA 220kV Nhiệt điện Uông Bí Với việc áp dụng các thiết bị tự động gọnnhẹ, làm việc thông minh và có độ tin cậy cao đã giúp cho các kỹ thuật viên

có khả năng điều hành, quan sát và quản lý toàn bộ hoạt động của tất cả cácthiết bị trong trạm biến áp

Song song với các thế hệ máy cắt khí SF6, máy cắt chân không, hệthống điều khiển máy tính Hệ thống rơ le kỹ thuật số nói chung có các chứcnăng ưu việt đã dần dần chiếm lĩnh và thay thế các loại rơ le cơ thế hệ cũ Tự

động hóa trạm là sự thay thế hệ thống điều khiển bảo vệ kiểu tương tự và điện

cơ, hệ thống giám sát và thiết bị thông tin trong trạm bằng các rơle kỹ thuật số(microprocessor relays), các thiết bị số hóa khác gọi chung là IED (IntelligentElectronic Devices) và hệ thống máy tính tích hợp Tự động hóa trạm liênquan đến việc ứng dụng mạng thông tin số trong trạm, từ trạm này tới trạmkhác và tới các trung tâm điều khiển ứng dụng Do đó chi phí đầu tư ban đầu

có thể lớn hơn, tuy nhiên bù lại các chi phí vận hành bảo dưỡng, chi phí nângcấp mở rộng và đặc biệt giảm thiểu các chi phí do sự cố, thời gian khắc phục

sự cố trong các trạm cũ, kiểu truyền thống gây ra sẽ giảm đi rất nhiều Vì vậy,tính trong cả vòng đời dự án, có thể dễ dàng nhận thấy lợi ích về mặt kinh tế

mà hệ thống tự động hóa trạm biến áp mang lại Việc sử dụng hệ thống điềukhiển máy tính trong trạm biến áp đã giảm số lượng thiết bị điều khiển và bảo

vệ, số lượng đấu dây, giảm chi phí lắp đặt, thí nghiệm, đặc biệt giảm thaotác bằng tay, tiến tới giảm số người trực và mục tiêu là xây dựng các trạmkhông người trực Trong bối cảnh hiện nay, chi phí cho thời gian và khônggian đóng vai trò then chốt Một sản phẩm tổng hợp hoàn chỉnh, chiếm ítkhông gian sẽ đem lại lợi ích kinh tế về nhiều mặt

Với hầu hết các thiết bị mới hiện đại, nên thách thức khó khăn đặt ra

là, làm thế nào làm chủ được thiết bị công nghệ tiên tiến để quản lý vận hànhtốt các TBA và NMĐ

2.2 Các chức năng bảo vệ hiện đang sử dụng.

2.2.1 Các chức năng bảo vệ được cài đặt trong rơ le:

a Bảo vệ máy biến áp5T,6T và máy phát S5, S6

87B: Bảo vệ so lệch thanh cái 110kV

87G1: Bảo vệ so lệch máy phát

87G2: Bảo vệ so lệch ngang máy phát

87R: Bảo vệ so lệch kháng điện

87T: Bảo vệ so lệch máy biến áp

F64R: Bảo vệ chống trạm đất roto máy phát

F64: Bảo vệ chống trạm đất bên trong MBA

F46: Bảo vệ dòng thứ tự nghịch

F32: Bảo vệ chống công suất ngược

F50/51: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian

F50/51N: Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh có thời gian51C: Chức năng khởi động quạt mát MBA

F49: Bảo vệ quá tải

OT: Bảo vệ nhiệt độ dầu

BH: Bảo vệ hơi

OL: Bảo vệ mức dầu hạ thấp

GV: Thiết bị báo chạm đất theo điện áp

(Sơ đồ nguyên lý bảo vệ MP và MBA được thể hiện trên hình 2.1)

b Bảo vệ biến áp 3 cuôn dây thuộc trạm 110kV 1T, 2T:

F 87T: Bảo vệ so lệch MBA

F64: Bảo vệ chống chạm đất bên trong MBA

F49: Bảo vệ quá tải

F50/51: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh và có thời gian

F50/51N: Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh có thời gian

FR: Thiết bị ghi lỗi sự cố

F50BF: Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt

F51C: chức năng khởi động quạt mát

F74: Rơle giám sát mạch cắt

OT: Bảo vệ nhiệt độ dầu

BH: Bảo vệ hơi

WT: Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây

OL: Bảo vệ mức dầu hạ thấp

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ MBA 1T,2T thể hiện trên hình 2.2

2.2.2 Nhận xét

Về cơ bản trạm biến áp 110 kV nhà máy nhiệt điện Uông Bí đã sửdụng các rơle kỹ thuật số hiện đại một phần thay thế cho loại rơle cơ khí củaLiên Xô, sơ đồ bảo vệ linh hoạt, có độ dự phòng cao, đây là một yếu tố quan

trọng giúp nhà máy vận hành tin cậy và ổn định.

2.3 Giới thiệu một số loại Rơle kỹ thuật số.

2.3.1 Giới thiệu họ rơle kỹ thuật số MICOM P63X (P631, P632, P633, P634) của hãng ALTOM:

2.3.1.1 Giới thiệu chung về họ Rơle kỹ thuật số P63X:

Rơle Micom P63x là thiết bị bảo vệ so lệch tác động nhanh, nhạy vàchọn lọc sự cố ngắn mạch của máy biến áp hai, ba hoặc bốn cuộn dây, động

cơ hay máy phát Rơle P631 và P632 được thiết kế dùng để bảo vệ so lệchmáy biến áp hai cuộn dây Rơle P633 và P634 được thiết kế dùng để bảo vệ

so lệch máy biến áp ba hoặc bốn cuộn dây.

2.3.1.2 Cấu trúc của Rơle P63X:

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý cấu trúc họ rơle P63X

Khối biến điện áp, dòng điện (T): Chuyển đổi các đại lương đo dòngđiện và điện áp để đưa vào bộ xử lý đồng thời cũng là khối cách ly đầu vào

Khối xử lý (P): chuyển đổi tương tự sang số của các giá trị đo

Khối điều khiển tại chỗ (L): Điều khiển và hiện thị, kết nối bộ vi xử lýthông qua cáp truyền thông

Khối truyền thông (A): Dùng để truyền thông với các thiết bị bảo vệ.Khối Bus (B): Có dạng mạch in dùng để kết nối các thành phần củaRơle Có hai loại Bus được sử dụng là: Bus số và Bus tương tự

Khối tín hiệu số (X): Dành cho các tín hiệu đầu vào, đầu ra và lệnh củaRơle

Khối tương tự (Y): Sử dụng cho các tín hiệu đầu vào như nhiệt điện trở,

có một tín hiệu đầu vào 20 mA và hai tín hiệu đầu ra 20mA Một tín hiệu đầu

ra của rơle tương ứng với hai cổng ra trên rơle

Khối nguồn cấp (V): Cấp nguồn cho toàn bộ rơle

2.3.1.3 Sơ đồ đấu nối của P63X:

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý đấu nối biến dòng họ rơle P63X

2.3.1.4 Các thông số kỹ thuật củaP63X:

a Các đại lượng đầu vào, đầu ra

Đầu vào đo lường

Điện áp danh định: 50 ÷ 130 V ac (theo đơn đặt hàng)

Tiêu thụ danh định/pha: <0,3 VA khi Udđ =130V ac

Khả năng tải lâu dài: 150 V ac

Tần số

Tần số danh định fdđ: 50 hoặc 60 Hz

Chức năng bảo vệ tần số: dải vận hành 40 ÷ 70 Hz

Tất cả các chức năng khác: dải vận hành 0,95 ÷ 1,05 fdđ

Đầu vào tín hiệu nhị phân

Điện áp danh định: Uin,dđ = 24 ÷ 250 Vdc

Dải vận hành: 0,8 ÷ 1,1 Uin,dđ (với gợn sóng dư lên đến 12% Uin,dđ)

Công suất tiêu thụ trên đầu vào: Vin = 1 ÷ 110V dc là 0,5W ±30%Vin =110V dc 0,5 mA ±30%

Đầu vào dòng một chiều

Dòng đầu vào: 0 ÷ 26 mA

Dải trị số: 0,00 ÷ 1,2 IDCdđ (IDCdđ = 20 mA)Dòng lâu dài lớn nhất cho phép: 50 mA

Điện áp đầu vào lớn nhất cho phép: 17 V

Tải đầu vào: 100 Ω

Theo dõi quá tải: >24,8 mA

Giải trừ về không: 0,000 ÷ 0,200 IDCdđ (điều chỉnh)

Trị số max có thể hiển thị được là 399

Dữ liệu đo đầu ra tương tự:

Dải trị số: 0 ÷ 20 mA

Tải cho phép: 0 ÷ 500 Ω

Điện áp đầu ra là: 15 V

b Giao diện.

Bảng điều khiển trước mặt rơle

Đầu vào hoặc ra: 7 phím ấn và 1 hiển thị LCD với 4x20 kí tự

Tín hiệu trạng thái lỗi: 17 đèn chỉ thị (5 đèn mặc định, 12 đèn có thểlựa chọn)

Giao diện máy tính (PC)

Tốc độ truyền 300 ÷ 115200 baud (điều chỉnh tương thích)

Giao diện truyền tin

Thủ tục truyền tin: Dựa trên các tiêu chuẩn IEC60870-5; 101

IEC870-5-MODBUS và DNP 3.0 (người sử dụng lựa chọn)

Dây dẫn

Trên kênh chuẩn RS485 hoặc RS422, 2kV cách điện

Khoảng cách kết nối:

Kết nối điểm-điểm: max 1200 m

Kết nối điểm, nhiều điểm: max 100 m

c.Các tham số khai báo.

Mục chức năng chính (Main Function)

Xung đầu ra bé nhất cho một lệnh cắt: 0,1 ÷ 10s (điều chỉnh được)Xung đầu ra cho một lệnh đóng: 0,1 ÷ 10s (điều chỉnh được)

Mục bảo vệ so lệch (Differential protection)

Sai số đo lường Idiff ≥ 0,2 Iref: ±0,5%

Bảo vệ quá dòng đặc tính thời gian độc lập và phụ thuộc

Sai số đo lường: ±0,5%

Bảo vệ quá tải nhiệt: ±0,5%

Dòng DC đầu vào: ±1%

Dữ liệu đo lường đầu ra: ±1%

Sai số về thời gian

Đặc tính thời gian độc lập: 1% hoặc 20 ÷ 40 ms

Đặc tính thời gian phụ thuộc: I ≥ 2Iref là ±5% hoặc từ 10 ÷ 20 ms

2.3.1.5 Chức năng của bảo vệ so lệch.

Rơle số P63X được thiết kế để bảo vệ MBA 2 và 3 cuộn dây, máy phátđiện và động cơ điện Với ứng dụng để bảo vệ so lệch MBA trước khi đưavào so sánh phải qua các bước sau

a.Cân bằng sai lệch về biên độ.

Để đảm bảo được sự cân bằng về biên độ, các đại lượng tính toán cầnđược qui về cùng một hệ đơn vị cơ sở Với MBA 2 cuộn dây công suất cơ sở

là công suất của MBA, còn với MBA có từ 3 cuộn dây trở lên thì công suất cơ

sở là công suất danh định của cuộn dây có công suất lớn nhất Điện áp cơ sở

là điện áp danh định của cuộn sơ cấp MBA, khi đó dòng cơ sở của mỗi cuộndây được tính bằng công thức:

i nom

ref i

ref

U 3

S

Trong đó:

Sref: là công suất cơ sở

Unom,i: là điện áp danh định của cuộn dây thứ i MBA

Từ đây tính được hệ số cân bằng sai lệch về biên độ: