Chuyên đề bảo vệ rơ le đường dây huế đi phong điền

Tuy đường dây có cấu tạo đơn giản hơn so với các phần tử khác trong hệ thống như máy phát điện, máy biến áp…, nhưng do đường dây thường đặt ngoài trời, trải dài trên một khoảng không gia

CÔNG TY CP TĐ MIỀN TRUNG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN A LƯỚI -o0o -

CHUYÊN ĐỀ

BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY A LƯỚI- HUẾ, A LƯỚI –PHONG ĐIỀN

Hướng dẫn : HÀ VĂN QUÝ Thực hiện : HÀ VĂN QUÝ

Hồng Hạ, tháng 12/2018

LỜI NÓI ĐẦU

Tên tôi là Hà Văn Qúy, hiện đang làm việc tại Công ty Cổ Phần Thủy Điện Miền

Trung với cương vị là Trưởng ca bậc 2 tại công trường nhà máy Thủy điện A Lưới

(thuộc địa phận xã Hồng Hạ, Huyện A Lưới, Tỉnh Thừa Thiên Huế) Đây là chuyên đề

thực hiện Rơ le bảo vệ ĐZ trong nhà máy thủy điện A Lưới mà trong thời gian qua tôi

đã tìm hiểu, nghiên cứu thực tế tại Nhà máy

Do kiến thức về kỹ thuật còn nhiều hạn chế, cũng như các thay đổi thiết bị trên

đường dây nên đòi hỏi cần nhiều thời gian để nghiên cứu, nên nội dung chuyên đề

không thể tránh được các sai sót Rất mong được sự góp ý chỉ bảo của các anh trong

lãnh đạo nhà máy và công ty

Cuối cùng xin gửi lời cám ơn và chúc sức khỏe đến các anh trong Ban lãnh đạo,

các Cán bộ kỹ thuật đã giúp tôi học hỏi, nghiên cứu thiết bị trong thời gian qua Tôi hi

vọng luôn nhận được sự hướng dẫn tận tình của các anh về các vấn đề liên quan đến

công tác quản lý vận hành nhà máy thủy điện sau này

Người thực hiện

Hà Văn Quý

LỜI NHẬN XÉT

Mục lục

I BẢO VỆ TRẠM VÀ PHÁT

TUYẾN .4

1 Giới thiệu về các đường dây truyền tải điện nối với nhà máy TĐ A Lưới ….4 1.1 Bảo vệ đường dây Phong Điền (RP1): 57,65km ……… 5

1.2 Bảo vệ đường dây Huế (RP2): 39,6kM ……….6

1.3 Nguyên lý làm việc của một số chức năng bảo vệ phát tuyến ………… 7

1.3.1 Bảo vệ so lệch dọc đường dây (87L) ………7

1.3.2 Bảo vệ khoảng cách (21/21N): ……….10

1.3.4 Bảo vệ quá dòng điện có hướng (67/67N) ……….14

1.3.5 Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (50BF) ……….17

1.3.6 Bảo vệ quá điện áp (59) ………18

1.3.7 Tự động đóng lặp lại (79) ……… 18

I BẢO VỆ TRẠM VÀ PHÁT TUYẾN

Tuy đường dây có cấu tạo đơn giản hơn so với các phần tử khác trong hệ thống

như (máy phát điện, máy biến áp…), nhưng do đường dây thường đặt ngoài trời, trải

dài trên một khoảng không gian địa lý tương đối lớn và đi qua nhiều vùng miền khác

nhau, nên xác suất xảy ra sự cố là rất lớn Nên đồi hỏi cần có các thiết bị bảo vệ rơ le

có đủ độ nhạy để cần thiết cắt ngay đường dây ra khỏi hệ thống khi nó bị sự cố Cũng

do cấu trúc của đường dây như vậy, nên 75% các sự cố trên đường dây thường là sự cố

thoáng qua, do vậy các đường dây thường được trang bị thiết bị tự động đóng lặp lại

(reclose) nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của đường dây

1 Giới thiệu về các đường dây truyền tải điện nối với nhà máy TĐ A Lưới.

Nhà máy Thủy điện A Lưới có công suất 170MW, được nối với trạm biến áp

220KV A Lưới thông qua hai đường dây đi chung cột Đoạn đường dây này có chiều

dài 0,37 km, dây dẫn dùng loại dây ACSR240 Trạm biến áp 220kV A Lưới là trạm

kiểu hở, đặt ngoài trời, sơ đồ thanh cái dùng loại sơ đồ tứ giác Một đường dây được

nối từ trạm biến áp 220kV A Lưới đến trạm 220kV Phong Điền Một đường dây được

nối từ trạm biến áp 220kV A Lưới đến trạm 220kV Huế

Do đặc điểm của sơ đồ tứ giác là mỗi mạch được bảo vệ bằng hai máy cắt nên việc

phối hợp bảo vệ rơ le tương đối phức tạp Thiết bị bảo vệ rơ le phải lấy dòng tổng đi

qua hay máy cắt để bảo vệ cho một phát tuyến Nhà thầu COMIN ASIA đã thiết kế hai

tủ bảo vệ rơ le để bảo vệ cho toàn bộ trạm và phát tuyến 220kV A Lưới như sau:

1.1 Bảo vệ đường dây Phong Điền (RP1): 57,65km.

Quốc): Sử dụng các chức năng: 21/21G, 67/67N, 87L, 85, 27/59, FR/FL

- Nguyên lý hoạt động của các chức năng bảo vệ trong rơ le

năng: 67/67N, 21/21N, 85, 27/59, FR/FL

- Nguyên lý hoạt động của các chức năng bảo vệ trong rơ le

25, FR, 50BF cho MC271

- Nguyên lý hoạt động của các chức năng bảo vệ trong rơ le

25, FR, 50BF cho MC 272

- Nguyên lý hoạt động của các chức năng bảo vệ trong rơ le

1.2 Bảo vệ đường dây Huế (RP2): 39,6kM.

năng: 21/21N, 67/67N, 87L, 85, 27/59, FR/FL

- Nguyên lý hoạt động của các chức năng bảo vệ trong rơ le:

năng:67/67N, 21/21N, 85, 27/59, FR/FL

- Nguyên lý hoạt động của các chức năng bảo vệ trong rơ le

25, FR, 50BF cho máy cắt 273

- Nguyên lý hoạt động của các chức năng bảo vệ trong rơ le

25, FR, 50BF cho máy cắt 274

- Nguyên lý hoạt động của các chức năng bảo vệ trong rơ le

1.3 Nguyên lý làm việc của một số chức năng bảo vệ phát tuyến.

1.3.1 Bảo vệ so lệch dọc đường dây (87L).

dây), bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối Sau đây trình bày bảo vệ so lệch dọc đường

dây Dùng rơ le so lệch có hảm để hạn chế dòng không cân bằng

Sơ đồ cách nối rơ le so lệch có hảm

- Đặc điểm: Bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối (không làm bảo vệ dự trữ cho các

phần tử khác) Vùng tác động của bảo vệ là giữa hai CT đặt ở hai đầu phần tử được

bảo vệ Bảo vệ tác động cắt MC ở hai đầu đường dây được bảo vệ

1.3.2 Bảo vệ khoảng cách (21/21N):

điện và điện áp đưa vào bảo vệ Bảo vệ tác động khi tỉ số U/I = Z đo được giảm

xuống hơn giá trị đặt Thời gian thay đổi từng cấp theo khoảng cách đo được từ

chổ đặt bảo vệ đến vị trí ngắn mạch

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khoảng cách

) , ( ) , /

F

R

n

Z I n

F R



- Phối hợp bảo vệ khoảng cách: Thông thường bảo vệ khoảng cách thường được phối

hợp với các bảo vệ khoảng cách khác nhằm tăng tính chọn lọc cho bảo vệ Hiện nay,

bảo vệ khoảng cách thường có 4 vùng (Zone) nhằm dự trữ cho nhau (4 cấp bảo vệ):

(∆t : tổng của thời gian cắt máy cắt, thời gian bảo vệ trở về, thời gian sai số của hai

t

t

t3  2 

vùng 4 thường phối hợp với vùng 3 của bảo vệ khoảng các đường dây đầu bên kia

t

t

Φ là góc pha của tổng trở thứ tự thuận của đường dây

[R1_Quad], [R2_Quad] hoặc [R3_Quad] là điện trở cài đặt của vùng tương

ứng theo đặc tính hình tứ giác

[Z_PG1], [Z_PG2] or [Z_PG3]: là điện kháng cài đặt của vùng tương ứng theo

đặc tính MHO

Đặc tính tứ giác là một phần bổ sung của đặc tính MHO cho phần tử bảo vệ

khoảng cách pha – đất Được dùng để cải thiện độ nhạy khi sự cố chạm đất tổng trở

cao Vì vậy, trường hợp điện áp pha thấp hơn 10% giá trị định mức, đặc tính tứ giác sẽ

mấ hiệu lực một cách tự động và đặc tính MHO được tái sử dụng

Vùng ngược: Khi sự cố xảy ra ở vùng phía sau của thanh cái, vùng ngược của bảo

vệ sẽ tác động theo thời gian xác định, đây như là bảo vệ dự phòng cho bảo vệ thanh

cái

Sơ đồ logic của bảo vệ khoảng cách

- Sơ đồ bảo vệ khoảng cách vượt tuyến truyền tín hiệu cho phép: Sự cố tại 10÷20%

cuối đường dây mỗi phía sẽ được loại trừ với thời gian của vùng 2 (trễ một khoảng ∆t),

ảnh hưởng đến tính ổn định của hệ thống, máy cắt không thể cắt cùng lúc Thực hiện

liên động giữa các bảo vệ khoảng cách nhằm cắt nhanh đường dây sự cố

-1.3.4 Bảo vệ quá dòng điện có hướng (67/67N).

Nguyên tắc làm việc: Bảo vệ có dòng quá hướng được sử dụng trong mạng điện có

một nguồn, nhiều nguồn cung cấp, hoặc mạng vòng, những nới mà bảo vệ quá dòng

điện thông thường không thể bảo vệ chọn lọc Bảo vệ quá dòng có hướng phản ứng

theo dòng điện qua phần tử được bảo vệ và góc pha giữa dòng điện đó với điện áp trên

thanh cái của trạm có đặt bảo vệ BV sẽ tác động khi dòng điện vào rơ le lớn hơn giá

trị đặt và góc pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá dòng có hướng

Đặc tính vận hành của phần tử định hướng công suất

Hai phần tử đo lường là RI để đo dòng điện và RW để xác định hướng

Sơ đồ logic bảo vệ dòng điện thứ tự không có hướng

Sơ đồ logic bảo vệ quá dòng có hướng

việc bảo vệ quá dòng và bảo vệ quá dòng thứ tự không sẽ làm việc nếu VEBI_DistP

và VEBI_ROC được sét là 1

- Bảo vệ SOTF quá dòng thứ tự không sẽ vận hành tríp ba pha của MC với một

thời gian trễ khoảng 60ms khi tự động đóng lại một pha máy cắt;

- Bảo vệ SOTF quá dòng thứ tự không sẽ vận hành tríp ba pha của MC với một

thời gian trễ khoảng 100ms nếu 3I0 > I_ROC_SOTF khi tự đóng lại ba pha

hoặc đóng bằng tay máy cắt

Sơ đồ bảo vệ của rơle SOTF cho bảo vệ quá dòng thứ tự không.

1.3.5 Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (50BF).

- Máy cắt là phần tử thừa hành cuối cùng của hệ thống bảo vệ, có nhiệm vụ cắt

phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống

- Vì MC đắt tiền nên không thể tăng cường độ tin cậy bằng cách đặt thêm máy cắt

dự phòng cho máy cắt chính

- Nếu máy cắt từ chối tác động thì hê thống bảo vệ dự phòng phải tác động cắt tất

cả các MC lân cận MC cắt sự cố Hệ thống bảo vệ này gọi là BV chống hư hỏng MC

Khi đưa lệnh trip MC bởi một sự cố bất kỳ trên lưới điện, bộ tính thời gian hư

hỏng cấp 1 khởi động và thông thường sẽ trở về khì máy cắt mở để cách ly sự cố Nếu

sau khi tính hết thời mà MC vẫn còn dòng lớn đi qua (tức là MC chưa mở ra) thì rơ le

sẽ đưa tín hiệu đi trip MC lại 1 lần nữa Nếu sau khi trip lại một khoảng thời gian mà

MC vẫn còn dòng qua nó thì rơ le sẽ đưa tín hiệu cô lập bằng MC liên quan để loại trừ

Nguyên lý bảo vệ chống hư hỏng MC

1.3.6 Bảo vệ quá điện áp (59).

Đường dây truyền tải điện năng cao áp ( 220kV) thường có chiều dài lớn và

dung dẫn của đường dây cũng lớn Do đó khi đường dây bị cắt tải đội ngột thì rất dễ bị

quá điện áp, nên cần có ảo vệ quá điện áp cho đường dây Nguyên lý bảo vệ quá điện

áp: nếu điện áp lớn hơn giá trị đặt sau khoảng thời gian đặt trước bảo vệ sẽ tác động

cắt MC

Bảo vệ quá điện áp

1.3.7 Tự động đóng lặp lại (79)

Khoảng 80 đến 90% sự cố xảy ra trên đường dây trên không có thể tự tiêu tán nếu

cắt nhanh đường dây bằng thiết bị bảo vệ rơ le Cắt nhanh đường dây làm cho hồ

quang sinh ra ở chỗ ngắn mạch bị tắt và không có khả năng gây nên những hư hỏng

nghiêm trọng cản trở việc đóng trở lại đường dây Sự cố tiêu tan như vậy được gọi là

thoáng qua Đóng trở lại một đường dây có hư hỏng thoáng qua thường là thành công

Những hư hỏng trên đường dây như đứ dây, đổ trụ, vỡ sứ không thể tự tiêu tan,

vì vậy chúng được gọi là hư hỏng tồn tại Khi đóng trở lại đường dây có xảy ra ngắn

mạch tồn tại thì đường dây bị cắt ra một lần nữa, việc đóng trở lại như vậy gọi là

không thành công

- Các thiết bị tự động đóng trở lại có thể phân loại như sau:

+ Theo số lần đóng lại: TĐL một lần và nhiều lần Xác suất cuẩ lần đóng lại thứ

hai là 10% và càng về sau Xác suất thành công càng nhỏ

+ Theo số pha: TĐL 3 pha, TĐL 1 pha, TDL hỗn hợp 3 pha và một pha

+ Theo sự cần phải kiểm tra đồng bộ: TĐL có kiểm tra đồng bộ (cho đường dây có

nguồn cung cấp từ hai phía), TĐL không cần kiểm tra đồng bộ cho đường dây một

nguồn cung câp)

Biểu đồ thời gian trong chu trình TĐL

- EBI_LOCKOUT: Đây là tín hiệu đầu vào để lock AR, khi tín hiệu này được sét là 1

thì AR được lock ngay Khi hết tín hiệu lock từ bảo vệ sau thời gian

”t_Broaden_BlkAR” thì AR có thể đóng lặp lại.

- „T_Wait_SynChk_AR“ là thời gian để kiểm tra đồng bộ để đóng lặp lại, nếu sau

thời gian kể từ khi có lệnh đóng nhưng kiểm tra không thành công thì AR sẽ được

lock

-Khi sự cố xảy ra và nếu máy cắt hỏng không cắt được và lệnh cắt tiếp theo vượt quá

thời gian t_PersistTrp“ mà mát cắt vẫn không cắt được thì thì AR sẽ lock.

- Thời gian máy cắt đóng trước khi có sự cố không nhở hơn thời gian

„t_CBClsd_AR“

- Sau thời gian „t_Wait_CBHealthy AR“ sẽ được lock nếu máy cắt vẫn không đủ

năng lượng trước khi đóng

- EBI_LOCKOUT: Đây là tín hiệu đầu vào để lock AR

- Khi có sự cố thoáng qua được loại trừ khi MC tríp, sau khi AR đóng thành công sau

một thời gian „t_Reclaim_AR“ có thể thực hiện lần đóng tiếp theo.

- Khi có lệnh đóng thì sau thời gian „t_Unsuc_AR“ mà máy cắt vận chưa đóng thì AR

không thành công

- Các thông số cài đặt cho AR như sau:

Sơ đồ làm việc của đóng lặp lại

Khởi động AR một pha từ lệnh tríp một pha từ thiết bị bảo vệ

Sơ đồ khởi động AR một pha

Khởi động AR ba pha từ lệnh tríp ba pha từ thiết bị bảo vệ

Sơ đồ khởi động từ lệnh tríp ba pha

14