Nghiên cứu khả năng chuẩn hóa các thiết bị bảo vệ và tự động hóa lưới điện trung áp 22KV

Nghiên cứu khả năng chuẩn hóa các thiết bị bảo vệ và tự động hóa lưới điện trung áp 22KV Nghiên cứu khả năng chuẩn hóa các thiết bị bảo vệ và tự động hóa lưới điện trung áp 22KV Nghiên cứu khả năng chuẩn hóa các thiết bị bảo vệ và tự động hóa lưới điện trung áp 22KV luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

MAI VĂN HUỲNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHUẨN HÓA CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

LƯỚI TRUNG ÁP 22KV

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

CHUYÊN NG ÀNH: MẠNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN

Hà Nội 2008

Safety and reliability are two of the most important aspects of electric power supply systems.Faults on distribution circuits are normally detected by simple overcurrent relaysThe protective devices of distribution networks include medium-voltage breaker and relay,recloser,sectionalising and fuse The their protective coordinations are not good so the relay protection system is not unreasonable such as:wrong ,nonreliable actions or no actions

Downed conductors, tree branches touching conductors, and failing insulators often cause high impedance faults in overhead distribution systems The levels of currents of these faults are often much smaller than detection thresholds of traditional ground fault detection devices, thus reliable detection of these high impedance faults is a real challenge This can be hamful for people

The solutions are showed such as: selecting typical schemas for 22 kV branchs ,22kV loop circuirt ;coordinating and setting the protection relay for 22 kV branchs ,22kV loop circuirt in order to downed to the faults usefully.Meanwhile,this project also proposes the protection manner for the 22kV lines through the high earth resistance areas

Keywords:faults,distribution circuits,overcurrent relay,medium-voltage

breaker,relay,recloser,sectionalising,fuse ,protective coordination,high impedance fault

Trải qua hơn hai năm học tập ở lớp cao học Hệ thống điện(2006-2008) dưới

sự giúp đỡ của Nhà trường,cơ quan,tập thể các thầy giáo ,cô giáo khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Hà nội ,tôi đã hoàn thành luận văn thạc sĩ hệ thống điện với đề tài “Nghiên cứu khả năng chuẩn hóa các thiết bị bảo vệ và tự động hóa lưới điện trung áp 22kV”

Tôi vô cùng biết ơn sự hướng dẫn ,giúp đỡ tận tình của thầy giáo GS.VS.TSKH Trần Đình Long trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn tập đoàn EVN,Công ty Điện lực 3,Điện lực Bình Định đã tạo điều điện cho tôi tham gia khóa học Tôi cũng xin chân thành cám ơn tập thể các thầy giáo ,cô giáo ,các giáo sư,phó giáo sư ,các tiến sĩ của khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Hà nội đã tận tình truyền thụ kiến thức cho chúng tôi trong thời gian học tập và xin chân thành cám ơn trường Cao Đẳng Điện lực Miền Trung (Hội An,Quảng Nam) đã tạo điều kiện tốt về cơ sở học tập ,sinh hoạt trong thời gian chúng tôi theo đuổi khóa học

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đang công tác tại các

cơ quan :Chi nhánh điện Quy nhơn,Điện lực Bình Định,Công ty Điện lực 3,Công ty Điện lực 2,Công ty Điện lực thành phố Hồ Chí Minh đã góp ý và cung cấp số liệu giúp tôi hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và

chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Mai Văn Huỳnh

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 4 1.1.Xu thế phát triển các thiết bị bảo vệ và tự động hoá lưới điện trung áp 4 1.2.Các thiết bị bảo vệ và tự động hoá lưới điện trung áp ở Việt Nam 4

Chương 2 CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP TỈNH BÌNH ĐỊNH, CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐANG SỬ DỤNG TRÊN LƯỚI 15

2.1.Cấu trúc lưới điện trung áp tỉnh Bình Định 15

2.1.1.Các điều kiện tự nhiên, xã hội và kinh tế của tỉnh Bình Định 15

2.1.2.Quá trình hình thành và phát triển lưới điện phân phối tại Bình Định 15

2.1.3.Cấu trúc lưới điện trung áp tỉnh Bình Định 17

2.2.Các thiết bị bảo vệ và tự động hoá lưới điện trung áp 22kV t ỉnh Bình Định đang sử dụng 21

2.2.1.Thiết bị bảo vệ cho nhánh rẽ cụt 22kV 21

2.2.2.Thiết bị bảo vệ cho xuất tuyến 22kV có liên kết nguồn với xuất tuyến

22kV khác 23

2.3 Đặc tính kỹ thuật của các TBBV và TĐH trên LĐPP 22kV 23

2.3.1.Máy biến điện áp 23

2.3.2.Máy biến dòng điện 24

2.3.2.Các loại rơ le đang được sử dụng 24

2.3.4.Các loại máy cắt đang được sử dụng 26

2.3.5.Các loại recloser đang sử dụng 26

2.4.Các vấn đề cần giải quyết đối với thiết bị bảo vệ và tự động hoá 28

l ưới điện trung áp 22kV tỉnh Bình Định 2.4.1.Tác động nhầm 28

2.4.2.Tác động không chọn lọc 28

2.4.3.Vấn đề phối hợp giữa bảo vệ rơ le ,recloser và cầu chì 29

2.4.4.Ảnh hưởng của điện trở đất đến hoạt động của bảo vệ chống sự cố

chạm đất 30

2.4.5.Vấn đề phát hiện và cách ly nhanh phần tử sự cố trong LĐPP có nhiều nhánh rẽ không đặt máy cắt 31

2.4.6.Đánh giá tình hình vận hành của các TBBV và TĐH

lưới điện trung áp 22kV tỉnh Bình Định 32

Chương 3 VẤN ĐỀ CHUẨN HOÁ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP 22KV 34

3.1 Lựa chọn thiết bị bảo vệ và tự động hóa lưới điện trung áp 22kV 34

3.1.1.Lựa chọn thiết bị bảo vệ và tự động hoa cho nhánh rẽ cụt 22kV 36

3.1.2 Lựa chọn thiết bị bảo vệ và tự động hoá xuất tuyến 22kV có liên kết nguồn với xuất tuyến 22kV khác 42

3.2.Phương pháp tính toán, lựa chọn TBBV và TĐH 43

3.2.1.Phương pháp tính toán chỉnh định bảo vệ rơ le 43

3.2.2 Các phương pháp hiệu chỉnh đặc tính bảo vệ I-t 46

3.2.3 Phương pháp phối hợp bảo vệ 49

3.2.4 Tự động vận hành mạng kín 60

3.2.5 Chọn thông số kỹ thuật các TBBV và TĐH 63

3.3.Phương thức bảo vệ cho đường dây 22kV đi qua vùng có điện trở suất

của đất lớn 82

3.3.1.Mục đích 82

3.3.2 Tính toán dòng điện ngắn mạch không đối xứng qua tổng trở 83

3.4.1.Vấn đề chuẩn hóa TBBV và TĐH ở giai đoạn đầu 89

3.4.2.Vấn đề chuẩn hóa TBBV và TĐH ở giai đoạn sau 94

Chương 4 MỘT SỐ ÁP DỤNG CHUẨN HOÁ CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP 22KV 95

4.1.Nhánh r ẽ cụt 22kV Cơ khí thống nhất 95

4.1.1.Giới thiệu 95

4.1.2.Quy mô đường dây 95

4.1.3.Các phương thức vận hành và các TBBV đang sử dụng 95

4.1.4.Chuẩn hóa việc chọn TBBV nhánh rẽ cụt 22kV CKTN 97

4.2.Xuất tuyến 22kV 474E20 có liên kết nguồn với xuất tuyến 475E20 103

4.2.1.Giới thiệu 103

4.2.2.Quy mô đường dây 105

4.2.3.Các phương thức vận hành và các TBBV đang sử dụng 105

4.2.4.Chuẩn hóa việc chọn TBBV và TĐH mạch vòng 474E20 -475E20 106

4.2.5.Tính toán và phối hợp TBBV và TĐH mạch vòng 474E20- 475E20 108

4.3.Chọn TBBV đường dây 22kV Gành Ráng-Bãi Dài đi qua vùng có điện trở suất đất lớn 113

4.3.1.Giới thiệu 113

4.3.2.Quy mô đường dây 114

4.3.3.Các phương thức vận hành và các TBBV đang sử dụng 114

4.3.4.Chuẩn hóa việc chọn TBBV đường dây 22kV Gành Ráng-Bãi Dài 114

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

A3 Trung tâm điều độ Hệ thống điện Miền Trung

Bảng 2.2: Một số rơ le của các recloser đang sử dụng trên lưới 27

Bảng 3.3: Tính toán kỹ thuật lựa chọn dây chảy 65 Bảng 3.4: Lựa chọn thông số kỹ thuật của FCO,LBFCO 65

Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật của máy cắt ngoài trời 77 Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật của máy cắt hợp bộ 24kV trong nhà 79

Bảng 3.9: Tóm tắt thông số kỹ thuật cơ bản của các TBBV và TĐH 89

Bảng 3.10: Chọn TBBV phía trung áp của trạm biến áp phân phối 22/0,4kV 90

Hình 1.1: Cầu chì tự rơi 5

Hình 2.1: Sơ đồ lưới điện 110kV-35kV Tỉnh Bình Định 19 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý vận hành xuất tuyến 474E21 37 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý vận hành xuất tuyến 472E20 38 Hình 3.3:Sơ đồ nguyên lý mạch vòng 474E20-475E20 41 Hình 3.4:Hiệu chỉnh đường cong bằng hệ số đặt thời gian 47

Hình 3.10:Minh họa phối hợp hai cầu chì nối tiếp 52 Hình 3.11:Phối hợp giữa CC 40T và 60T dùng đường cong I-t 53 Hình 3.12:Phối hợp giữa ACR với cầu chì phía tải 54 Hình 3.13:Phối hợp đặc tính dòng điện -thời gian giữa ACR và CC phía tải 56

Hình 3.15:Sơ đồ khối của SEC sử dụng cho lưới hình tia 58 Hình 3.16:Sơ đồ khối của SEC sử dụng cho lưới mạch vòng 59

Hình 3.19:Tự động tái lập cấu hình khi có sự cố phân đoạn B 63 Hình 3.19:Sự cố pha -đất tại điểm F qua tổng trở 83

Hình 4.2:Chuẩn hóa TBBV trên nhánh rẽ Cơ khí Thống nhất

theo sơ đồ đơn giản của nhánh rẽ cụt 22kV 98 Hình 4.3:Phối hợp đặc tính I-t giữa rơ le MC474E21 và CC CKTN 100K 100 Hình 4.4:Chuẩn hóa TBBV trên nhánh rẽ Cơ khí Thống nhất

theo sơ đồ tiên tiến của nhánh rẽ cụt 22kV 101 Hình 4.5:Phối hợp đặc tính I-t giữa ACR CKTN và CC TTCN 65K 102 Hình 4.6:Sơ đồ nguyên lý vận hành và các TBBV đang sử dụng

Hình 4.11:Sơ đồ nguyên lý đã chuẩn hóa của đường dây Gành Ráng –Bãi Dài 117

MỞ ĐẦU

Những thành tựu đạt được trong lịch sử phát triển ngành công nghiệp điện lực,đặc biệt là trong những năm gần đây ,cho phép thiết kế và xây dưng các hệ thống điện tin cậy và kinh tế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất nhu cầu điện năng ngày càng tăng của xã hội.Trong sự phát triển của các hệ thống điện lực ,các thiết bị

và hệ thống bảo vệ đóng vai trò cực kỳ quan trọng ,nó đảm bảo cho các thiết bị điện chủ yếu như máy phát điện ,máy biến áp,đường dây dẫn điện trên không và cáp ngầm ,thanh góp và các động cơ cỡ lớn và toàn bộ hệ thống làm việc an toàn ,phát triển liên tục và bền vững,

Tuy nhiên,hệ thống điện ở nước ta đang trong giai đoạn phát triển nên TBBV

và TĐH rất đa dạng ,tập hợp đầy đủ các TBBV từ thô sơ (cầu chảy ) đến hiện đại (recloser ),từ hệ thống bảo vệ kiểu truyền thống đến hệ thống SCADA;mỗi TBBV lại có rất nhiều chủng loại do nhiều nước sản xuất khác nhau Vì vậy công tác vận hành hệ thống điện và công tác QLVH gặp rất nhiều khó khăn

Cho đến nay ,do nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan,vấn đề bảo vệ cho lưới điện phân phối (có cấp điện áp ≤35kV) vẫn chưa được quan tâm đúng mức Điều đó dẫn đến chất lượng cung cấp điện của LĐPP còn ở mức thấp (so với lưới điện truyền tải cao áp ), thể hiện qua số lần và thời gian mất điện do sự cố còn nhiều,phạm vi mất điện (không đáng có ) còn rộng

Vì vậy,nghiên cứu về TBBV và TĐH trên lưới điện phân phối nhằm tìm ra một số giải pháp tối ưu để cải thiện chất lượng cung cấp điện của LĐPP là một việc làm có ý nghĩa trong thực tế hiện nay

1 Lý do chọn đề tài:

Hệ thống LĐPP 22kV khu vực miền Trung nói chung và tỉnh Bình Định nói riêng là hệ thống lưới điện 3 pha 3 dây ,trung tính nối đất trực tiếp.LĐPP tỉnh Bình Định có cấu trúc mạch vòng ,vận hành hở ,được liên kết với nhiều nguồn khác nhau (các trạm trung gian 110/35/22kV và nhà máy diezel Nhơn Thạnh).Hệ thống bảo vệ chống sự cố ngắn mạch các pha và chạm đất được trang bị chủ yếu là BVQD và

cầu chảy

Việc chọn sơ đồ bảo vệ cho các nhánh rẽ cụt 22kV,cho XT22kV liên kết vòng với XT 22kV khác tuy đơn giản nhưng chưa xây dựng được tiêu chuẩn thống nhất Việc phối hợp giữa các TBBV trong quá trình vận hành hệ thống chưa đảm bảo yêu cầu ,dẫn đến khi sự cố xảy ra các TBBV làm việc không hiệu quả ,làm mất điện diện rộng.Đối với những vùng đất có điện trở suất của đất lớn ,khi xảy ra NM pha-đất hoặc đứt dây,BVRL không đủ độ nhạy để tác động ,vì thế gây nguy hiểm cho người,gia súc và thiết bị

Ngoài ra,TBBV nhiều chủng loại,mức độ đa chức năng khác nhau nên gây khó khăn trong việc thực hiện phối hợp BV và mua sắm đặt hàng thiết bị

Với những lý do như trên ,kết quả nghiên cứu của đề tài này nhằm góp phần giảm thiểu số lần ,thời gian và phạm vi mất điện do sự cố ở LĐPP,qua đó góp phần nâng cao chất lượng điện năng được cung cấp bởi lưới điện phân phối

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

-một số thiết bị bảo vệ rơ le và tự động hóa cơ bản trên LĐPP 22kV

-bảo vệ chống sét không thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài này

3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

-nghiên cứu các dạng sơ đồ bảo vệ rơ le cho nhánh rẽ cụt 22kV

-nghiên cứu các dạng sơ đồ bảo vệ rơ le cho xuất tuyến 22kV có liên kết nguồn với xuất tuyến 22kV khác

-nghiên cứu khả năng phối hợp giữa các TBBV và TĐH

-nghiên cứu đặc điểm của các TBBV tham gia vào lưới điện có cấu trúc “tự động vận hành mạng kín “ để có cơ sở chọn TBBV và thực hiện chỉnh định rơ le

-nghiên cứu đặc điểm của dạng ngắn mạch với đất qua tổng trở ,từ đó đề xuất phương thức bảo vệ hợp lý cho ĐD 22kV đi qua vùng có điện trở suất đất lớn

4 Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài:

4.1 Ý nghĩa khoa học:

-đánh giá ưu nhược điểm khi áp dụng các dạng sơ đồ bảo vệ cho nhánh rẽ cụt 22kV

-đánh giá ưu nhược điểm khi sử dụng các dạng sơ đồ bảo vệ cho xuất tuyến 22kV có liên kết nguồn với xuất tuyến 22kV khác

-nghiên cứu khả năng phối hợp giữa các TBBV với nhau nhằm tìm ra sự phối hợp giữa chúng tốt nhất

-tính toán và phối hợp các TBBV tham gia vào lưới điện có cấu trúc “tự động vận hành mạng kín “

-đề xuất phương thức bảo vệ hợp lý cho ĐD 22kV đi qua vùng có điện trở suất đất lớn

4.2 Tính thực tiễn của đề tài:

Kết quả của đề tài có thể áp dụng để:

-chuẩn hóa việc lựa chọn TBBV và TĐH cho nhánh rẽ cụt 22kV,xuất tuyến 22kV liên kết mạch vòng

-đảm bảo sự phối hợp giữa các TBBV trong LĐPP sẽ đảm bảo độ tin cậy,tính chọn lọc,tác động nhanh,độ nhạy và tính kinh tế của HTBV

-đề xuất phương thức bảo vệ cho đường dây 22kV đi qua vùng có điện trở suất của đất lớn

-rà soát sắp xếp lại các TBBV và TĐH phù hợp với đặc điểm của LĐPP khu vực

-có cơ sở (tiêu chí) để đặt hàng mua sắm TBBV và TĐH cho LĐPP

5 Đặt tên đề tài:

Căn cứ vào mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu, đề tài được chọn tên như sau:

áp 22kV”

Chương 1 TỔNG QUAN

Lưới điện phân phối của Việt nam đang được quy hoạch phát triển với xu hướng quy về một cấp điện áp 22kV có trung tính nối đất trực tiếp

Các thiết bị đóng cắt lắp đặt trên LĐPP dập hồ quang bằng chân không hoặc khí SF6 có tính năng vượt trội ,thời gian cắt ngắn mạch nhỏ (thời gian cắt toàn bộ trung bình 60ms),đảm bảo tốc độ tác động nhanh và tin cậy với số chu trình thao tác lớn

Các TBBV sử dụng công nghệ kỹ thuật số có kết cấu gọn nhẹ ,có nhiều chức năng phối hợp ,vì thế việc phối hợp bảo vệ dễ thực hiện hơn

LĐPP có kết cấu mạch vòng ,vận hành hở có khả năng liên lạc giữa hai nguồn hoặc giữa hai xuất tuyến của cùng một nguồn được sử dụng ngày càng phổ biến.Việc sử dụng các thiết bị mới để TĐH mạch vòng trong LĐPP cũng là một vấn

đề rất thời sự

Với sự phát triển của kỹ thuật và công nghệ hiện đại ,các thiết bị đóng cắt hiện nay có những tính năng vượt trội so với các thiết bị đóng cắt kiểu cũ ,đó là:thời gian cắt nhanh,độ tin cậy cao.Ngoài ra rơ le kỹ thuật số với nhiều chức năng tích hợp ,khả năng kết hợp vào hệ thống SCADA để kiểm soát và điều khiển toàn

bộ hoạt động của hệ thống bảo vệ đã tạo điều kiện cho việc tự động hóa LĐPP

Xu thế tự động hóa LĐPP đang được ứng dụng rộng rãi và phù hợp với xu thế phát triển của các nước trên thế giới ,vì vậy TĐH được xem là một phần không thể thiếu trong LĐPP ngày nay

1.2.Các thiết bị bảo vệ và tự động hoá trên lưới điện trung áp ở Việt Nam

Các TBBV và TĐH ở Việt nam rất đa dạng về loại thiết bị và chủng loại của từng loại thiết bị.Hiện nay các thiết bị sau đây thường được sử dụng trên LĐPP :

-cầu chì tự rơi,cầu chì cắt có tải,máy cắt và rơ le,máy cắt tự đóng lặp lại (recloser),dao cách ly,dao cắt có tải,thiết bị phân đoạn tự động (SEC)

Các thiết bị như cầu chì,máy cắt ,dao cách ly và dao cắt có tải là các thiết bị phổ biến trên LĐPP dược đề cập đến nhiều trong các tài liệu kỹ thuật ,vì vậy đề án này chỉ nêu chức năng của các thiết bị đó và không đi sâu vào mô tả chi tiết của thiết bị

1.2.1.Cầu chì tự rơi (FCO):

FCO (hình1.1)là thiết bị bảo vệ quá dòng đơn giản nhất được sử dụng phổ biến trong LĐPP.Chức năng cơ bản của cầu chì là giải trừ các hiện tượng quá dòng điện do quá tải hoặc NM ,bảo vệ cho các MBA có công suất dưới 3.200kVA.Ngoài

ra cầu chì còn dùng để bảo vệ nhánh rẽ cụt đường dây và tạo khoảng cách an toàn trông thấy khi công tác trên lưới điện

Một số thông số kỹ thuật chủ yếu của FCO trên LĐPP 22kV là :

,12,

100,

Hình 1.1 Cầu chì tự rơi

Các thông số kỹ thuật chủ yếu của LBFCO trên LĐPP 22kV tương tự như FCO 22kV ,còn khả năng cắt dòng điện tải phụ thuộc vào nhà sản xuất Các FCO ,LBFCO đang sử dụng trong nước có xuất xứ từ nhiều hãng sản xuất khác nhau :Công ty Thiết bị điện Sài Gòn (SEE),Tuấn Ân ,ABB,AB-Chance ,Westinghouse(Nam Phi), Chất lượng của chúng rất không đồng đều Các FCO,LBFCO do các hãng trong nước sản xuất thường hư hỏng cách điện (khuyết tật do chế tạo),cơ cấu ngàm tiếp xúc ,cơ cấu tự rơi thường

bị sét rỉ sau thời gian vận hành khoảng 2-3 năm

Dây chảy được chế tạo theo một tiêu chuẩn nhất định ,theo đặc tính dây chảy

ta có các loại dây chảy thông thường như sau:

-dây chảy loại N :loại nàycho phép tải liên tục 100% dòng điện định mức của

nó và sẽ chảy ở ít nhất 230% dòng điện định mức trong khoảng thời gian 5 phút

-dây chảy loại K và loại T: tương ứng là các loại dây chảy nhanh và chậm.Sự khác nhau giữa chúng là thời gian nóng chảy chì tương đối được đánh giá bằng tỷ

số tốc độ nóng chảy.Tỷ số tốc độ của dây chảy là tỷ số của dòng điện làm cho dây chì chảy ở 0,1s và dòng điện làm cho dây chì chảy ở 300s hay 600s(300s ứng với

Hình 1.2 Cầu chì tự rơi cắt có tải

dây chảy có dòng định mức đến 100A và 600s ứngvới dây chảy có dòng định mức lớn hơn 100A).Dây chảy K có tỷ số tốc độ là 6-8 và loại T là 10-13[2]

-đặc tính I-t của dây chảy (hình 1.3) biểu thị mối liên hệ giữa dòng điện chạy qua dây chảy và thời gian nóng chảy tương ứng của dây chảy Thời gian chảy tối thiểu (minimum melting time ) là giá trị trung bình thời gian giải trừ sự cố của dây chảy,được đo khi thử nghiệm ở điện áp thấp và không phát sinh hồ quang.Còn thời gian giải trừ tối đa (maximum clear time) được xác định khi thử nghiệm ở điện áp cao và là thời gian ngắt tổng bao gồm thời gian chảy của dây chì và thời gian dập tắt

hồ quang [2].Đặc tính này được dùng để phối hợp các đặc tính I-t của thiết bị phía nguồn hay phía tải

Hình 1.3 Đặc tính I-t của dây chảy

Các máy cắt điện tốc độ cao hiện đại có thời gian thao tác từ 20 đến 60ms(từ

1 đến 3 chu kỳ 50Hz);những MC thông thường cũng có thời gian thao tác không quá 5 chu kỳ (khoảng 100ms ở 50Hz)[1]

Nhờ các ưu điểm là chi phí chế tạo và bảo dưỡng thấp,phương pháp dập hồ quang có nhiều ưu điểm so với các MC còn lại ,ngày nay MC dập hồ quang bằng khí SF6 và đặc biệt là MC dập hồ quang bằng chân không được sử dụng rất phổ biến.Có rất nhiều hãng sản xuất cung cấp máy cắt.Đó là ABB (Thụy Điển,Phần Lan,Ý,Ấn Độ,Malaixia,Trung Quốc),Siemens (Đức,Ấn Độ),LG (Hàn Quốc), Alsthom(Pháp,Ấn Độ,Đức,Bỉ,Inđônêxia),Merlin Gerin(Pháp,Việt Nam),Schneider (Pháp,Việt Nam),AREVA(Inđônêxia) [7,10]

Thông số kỹ thuật của một máy cắt hợp bộ trong nhà (loại VD4 ) như

sau[18]:

- Dòng điện định mức của máy cắt lộ tổng/nối 1600 A

- Dòng điện định mức của máy cắt xuất tuyến 630 A

- Mức chịu điện áp xoay chiều tăng cao trong 1phút ở TSCN: 50kV

- Mức chịu điện áp xung sét : 125kV

- Thời gian đóng : 60-80 ms

- Điện áp môtơ căng lò xo : 220 VDC

1

Hình 1.4 Cấu tạo tủ MC hợp bộ UniSafe

- Dải điện áp làm việc của môtơ: 85÷110% Uđm

- Công suất tiêu thụ của môtơ: 200 W

- Thời gian căng lòxo: 4-5 s

- Mạch cuộn đóng : 220VDC -200 W

- Mạch cuộn cắt : 220VDC -200W

- Dải điện áp làm việc của cuộn đóng: 70 ÷110%Uđm

- Dải điện áp làm việc của cuộn cuộn cắt: 70 ÷110%Uđm

- Trọng lượng của buồng cắt MC lộ tổng : 125kg

- Trọng lượng của buồng cắt MC xuất tuyến : 115kg

Hiện nay tại Công ty Điện lực 3 đã sử dụng các máy cắt hợp bộ 24kVcó dòng điện định mức lên đến 2500A ,dòng điện ngắn mạch định mức 25kA/3s[10]

Trong quá trình vận hành một vài MC SF6 (loại GL107F1-Alstom,Đức) bị rò khí ,MC chân không (loại PCOB-36) bị kẹt cơ khí khi đóng hoặc hỏng bộ đếm (số lần đóng MC),một vài MC có điện trở tiếp xúc của tiếp điểm chính tăng qua các lần thí nghiệm định kỳ thiết bị ,bị kẹt cơ khí gây phóng điện buồn dập hồ quang (loại Pro-MEC/LVB-20M/25C/06 LG-Hàn Quốc) , chứng tỏ mặc dù công nghệ chế tạo thiết bị đã tiến triển vượt bậc nhưng chất lượng MC chưa thật sự ổn định Vì vậy trong quá trình QLVH cần kiểm tra nghiêm ngặt để kịp thời xử lý các hiện tượng không bình thường,không để các hiện tượng không bình thường đó phát triển thành

Ngoài thời gian tác động của rơ le ,việc loại nhanh phần tử bị sự cố còn phụ thuộc vào tốc độ thao tác của máy cắt.Như vậy thời gian loại trừ sự cố (thời gian làm việc của bảo vệ cộng với thời gian thao tác máy cắt ) khoảng từ 2 đến 8 chu kỳ (khoảng từ 4 đến 160ms ở 50Hz) đối với các bảo vệ tác động nhanh

Đối với LĐPP thường sử dụng các BV có độ chọn lọc tương đối và phải phối hợp thời gian tác động giữa các BV BV chính thường có thời gian khoảng 0,2 đến 1,5s ,BV dự phòng khoảng 1,5 đến 2s [1]

Hiện nay trên LĐPP của Công ty Điện lực 3 sử dụng các BVQD kỹ thuật số

là chủ yếu[10].Có rất nhiều hãng sản xuất,cụ thể là:

-rơ le quá dòng loại SPAJ 140C,SPAAA 341C,SPAD,REF 542 plus , của ABB(Thụy Điển,Phần Lan,Mỹ,Đức) ,Alsthom(Pháp,Anh,Inđônêxia)

-rơ le quá dòng loại MICOM P120 (121,122,123),MCGG 82 của Alshom(Pháp,Anh,Inđônêxia)

-rơ le quá dòng loại 7SJ 600(601,602,610,612) của Siemens (Đức)

-rơ le quá dòng loại SEL (387,252R,351A,551) của SEL(Mỹ)

Các chức năng bảo của rơ le quá dòng REF 542 plus:BVQD cắt nhanh (50), BVQD có thời gian (51),BVQD chạm đất cắt nhanh (50N),BVQD chạm đất có thời gian(51N),tự đóng lại (79)

Các RLBV kỹ thuật số từ khi đưa vào vận hành đến nay được một số Công

ty Điện lực đánh giá là tốt hoặc vận hành bình thường[7,10].Xác suất rơ le kỹ thuật

số hư hỏng rất thấp

1.2.4.Máy cắt tự động đóng lặp lại :

Máy cắt tự đóng lặp lại (ACR hay recloser, hình 1.6) ngày nay được sử dụng rộng rãi trên LĐPP.Vị trí lắp đặt recloser rất đa dạng :có thể lắp đặt mọi nơi (với thông số kỹ thuật đáp ứng) ,đặc biệt nó thường được dùng cho những khu vực LĐPP thường xảy ra sự cố (do những nguyên nhân khách quan lẫn chủ quan)

Các recloser đang sử dụng trong nước có xuất xứ từ nhiều hãng sản xuất khác nhau :Cooper (Mỹ) ,Schneider(Úc,Pháp),Tavrida(Nga), Chất lượng của các recloser tương đối tốt và hoạt động tin cậy.Tuy nhiên sau thời gian vận hành khoảng 2-3 năm,đã xuất hiện các hư hỏng chủ yếu là hỏng các bo mạch (tự hỏng ,do hơi ẩm nhiều) hoặc hỏng ắc quy (loại khô Lithium hoặc loại kiềm )[7,10,14]

Hình 1.6 Recloser lắp đặt trên LĐPP

Recloser đi kèm với tủ điều khiển với các chức năng bảo vệ thường gặp như sau:bảo vệ 50/51,50N/51N,79

Ngày nay các recloser còn thêm các chức năng bảo vệ khác như BV SEF (chạm đất nhạy) ,thứ tự nghịch (46)

Với chủng loại đa dạng,tính năng bảo vệ hiện đại,khả năng hoạt động tin cậy

và ít hư hỏng ,recloser là một TBBV không thể thiếu trong LĐPP

1.2.5 Thiết bị tự động phân đoạn (SEC):

Thiết bị tự động phân đoạn (hình 1.7) có khả năng cô lập nhanh đoạn đường dây sự cố ra khỏi lưới điện phân phối

SEC không có khả năng cắt dòng NM nên phải kết hợp với ACR hoặc MC.SEC đếm số lần tác động của MC trong suốt thời gian sự cố ,nếu số lần đếm bằng với số lần đã cài đặt trước thì trong lúc MC mở (cắt dòng NM) ,SEC sẽ mở tiếp điểm của mình để cô lập đoạn đường dây sự cố.Điều đó cho phép MC tự đóng lại và tái lập cung cấp điện cho các vùng không bị sự cố [2]

Nếu sự cố thoáng qua thì MC sẽ thực hiện chu trình TĐL đã cài đặt trước ,còn SEC chỉ đếm số lần MC đã thực hiện đóng lại Sau đó cơ cấu của SEC sẽ tự động trở về để chuẩn bị cho một chu kỳ hoạt động mới nếu có sự cố khác xảy ra

Hình 1.7 Thiết bị tự động phân đoạn

Ngày nay với công nghệ chế tạo thiết bị hiện đại ,phần mềm điều khiển được nâng cấp dễ dàng khi có thay đổi ,giao diện người-máy đã cải tiến nhiều nên khả năng SEC được ứng dụng trên LĐPP tại Việt Nam là rất cao

Tóm lại ,ngày nay các TBBV và TĐH cấp điện áp trung áp 22kV rất đa dạng ,sẵn sàng đáp ứng được nhu cầu bảo vệ và tự động hóa LĐPP 22kV,góp phần nâng cao chất lượng cung cấp điện cho khách hàng sử dụng điện

Chương 2

CẤU TRÚC LƯỚI ĐIỆN TRUNG ÁP TỈNH BÌNH ĐỊNH,

CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

ĐANG SỬ DỤNG TRÊN LƯỚI

2.1.Cấu trúc lưới điện trung áp tỉnh Bình Định

2.1.1Các điều kiện tự nhiên, xã hội và kinh tế của tỉnh Bình Định

Tỉnh Bình Định là một tỉnh ven biển phía Nam Trung Bộ, phía Bắc giáp tỉnh Quãng Ngãi, phía Tây giáp tỉnh Gia Lai, phía Nam giáp tỉnh Phú Yên, phía Đông giáp Biển Đông với 134km bờ biển,diện tích 6076 km2 Khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ trung bình 28OC, lượng mưa trung bình trong 3 năm gần đây là 2.500mm,

số giờ nắng trong năm là 2.500 giờ Tỉnh Bình Định có 11 đơn vị hành chính: thành phố Quy Nhơn là trung tâm tỉnh lỵ và 10 huyện: Tuy Phước,Vân Canh, Tây Sơn, Hoài Nhơn, Hoài Ân, An Lão, Vĩnh Thạnh, An Nhơn,Phù Cát và Phù Mỹ

Một trong những thế mạnh hàng đầu của tỉnh Bình Định để phát triển kinh tế

- xã hội, mở rộng giao thông với các địa phương trong cả nước và quốc tế là có hệ thống giao thông khá đồng bộ: Quốc lộ 1A, Quốc lộ 1D, đường sắt Bắc – Nam chạy xuyên suốt chiều dài tỉnh, có sân bay Phù Cát cách thành phố Quy Nhơn 30km, về phía Bắc và đặc biệt có cảng Quy Nhơn, một trong 10 cảng biển lớn nhất cả nước,

có Quốc lộ 19 nối cảng Quy Nhơn với vùng Tây Nguyên giàu tiềm năng và trong tương lai nối với Đông Bắc Campuchia, Nam Lào và Thái Lan

Mạng lưới bưu chính viễn thông với đủ các loại hình dịch vụ có thể đáp ứng nhanh chóng nhu cầu trao đổi thông tin, liên lạc Hệ thống nguồn và lưới điện khá hoàn chỉnh từ 220kV trở xuống nối liền mạng lưới điện 500kV quốc gia và nhà máy thuỷ điện Vĩnh Sơn công suất 66MW Trên địa bàn tỉnh, 100% xã có điện

2.1.2 Quá trình hình thành và phát triển lưới điện 22kV ở Bình Định

Sau năm 1975, lưới điện thuộc Điện lực Bình Định quản lý vận hành có các cấp điện áp 0,4kV;10kV;15kV và 35 kV Trong quá trình phát triển của lưới điện trung áp, đặc biệt là khi Quy định các tiêu chuẩn cấp điện áp trung áp 22kV của Bộ

Năng lượng ban hành theo quyết định số 1867NL/KHKT ngày 12/5/1994 có hiệu lực[6], cấp điện áp 22kV ngày càng trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng mới và cải tạo lưới điện trung áp hiện có Thống kê khối lượng quản

lý vận hành đường dây và trạm toàn Điện lực Bình Định từ năm 1997-2007[11] trình bày trong phụ lục 2.1

Từ đó ,đã xuất hiện ngày càng nhiều các công trình điện xây dựng theo tiêu chuẩn cấp điện áp 22kV Các đường dây trung áp được thiết kế cấp điện áp 22kV

nhưng vận hành tạm thời ở cấp điện áp 10-15kV, còn các MBA phân phối có 2 cấp điện áp 22(15)/0,4kV, 22(11)/0,4kV, 2x11/0,4kV , để có thể vận hành tạm thời ở cấp điện áp 10-15kV, còn sau này có thể chuyển sang vận hành ở cấp điện áp 22kV

Nhờ dự án SIDA1 và SIDA2, lưới điện trung áp 15kV của thành phố Quy

Nhơn được hoàn thiện về mặt cấu trúc Lưới điện trung áp có cấu trúc vòng, vận hành hở ở cấp điện áp 22kV Năm 1998, trạm trung gian 40MVA-110/22kV Quy

Nhơn với 8 xuất tuyến được đưa vào vận hành làm tiền đề cho việc chuyển đổi 22kV của khu vực Quy Nhơn

Sau một thời gian chuẩn bị khá dài,ngày 26/12/1998, lần đầu tiên xuất tuyến 571E20 (trạm trung gian 110/22kV-40MVA Quy Nhơn 2) được chuyển đổi sang vận hành ở cấp điện áp 22kV Từ đó các khu vực còn lại của thành phố Quy Nhơn được chuyển đổi sang vận hành cấp điện áp 22kV Đến ngày 10/1/2001 toàn bộ lưới điện trung áp 15kV và các trạm biến áp phân phối của thành phố Quy Nhơn đã được chuyển đổi để vận hành ở cấp điện áp 22kV[11]

Đối với các huyện, quá trình xây dựng mới lưới điện theo tiêu chuẩn cấp điện áp 22kV được thực hiện với tốc độ nhanh chóng nhưng việc chuyển đổi lưới điện trung áp sang vận hành ở cấp 22kV gặp nhiều khó khăn bởi không có các dự

án được tài trợ bởi các tổ chức quốc tế đồng thời cấu trúc lưới điện trung áp của các huyện có dạng hình tia là chủ yếu

Đến năm 1999, trạm trung gian 25MVA-110/35/22kV Đồn Phó với 2 xuất tuyến 22kV, trạm trung gian 25MVA-110/35/22kV Hoài Nhơn với 2 xuất tuyến 22kV được đưa vào vận hành làm tiền đề cho việc chuyển đổi 22kV Các xuất tuyến

971,973 trung gian Tây Sơn, huyện Tây Sơn đã được chuyển đổi để vận hành cấp điện áp 22kV và được cấp điện bởi TTG 25MVA-110/35/22kV Đồn Phó(E19) Còn

ở huyện Hoài Nhơn, khu vực Thiết Đính và ở Hoài Ân một phần lưới điện cũng được chuyển đổi sang vận hành ở cấp điện áp 22kV

Từ giai đoạn 1999 -2006, lần lượt các trạm trung gian 110/35/22kV Phù Cát,

An Nhơn và Phù Mỹ được đưa vào vận hành ,tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi lưới điện trung áp (10,15kV ) sang vận hành ở cấp điện áp 22kV.Khu vực huyện Phù Mỹ là nơi cuối cùng thực hiện chuyển đổi sáng cấp điện áp vận hành 22kV Đến năm 2007 toàn bộ lưới điện trung áp 10-15kV của tỉnh Bình Định

đã được chuyển đổi hoàn toàn sang cấp điện áp 22kV[11] Riêng khu vực gần nhà máy thuỷ điện Vĩnh Sơn có công suất phụ tải không đáng kể nên vẫn được cấp điện bằng lưới điện trung áp 6kV qua nguồn tự dùng của nhà máy thủy điện Vĩnh Sơn

2.1.3.Cấu trúc lưới điện trung áp tỉnh Bình Định

Điện lực Bình Định quản lý việc sản xuất, khai thác và vận hành và cung ứng điện cho thành phố Quy Nhơn và 10 huyện thuộc tỉnh Bình Định

2.1.3.1.Các nhà máy, trạm nguồn cung cấp

-Trạm nguồn E20 (MBA T1/40MVA-110/22kV): cấp điện phụ tải khu vực, phụ tải thành phố Quy Nhơn

-Trạm nguồn E21:gồm có hai MBA T3 và T4

+MBA T3/E21 (MBA 25MVA-110/35kV): cấp điện cho phụ tải khu công nghiệp Phú Tài(35kV)và một số phụ tải 35,22kV khu vực huyện Tuy Phước, huyện

An Nhơn

+MBA T4/E21 (MBA 40MVA-110/35/22kV):

Phía 35kV: cự phòng cấp điện cho một số phụ tải 35kV khu vực Tuy Phước các TTG Phước Sơn, Nhơn Tân

Phía 22kV: cấp điện cho phụ tải khu vực huyện Vân Canh, Phú Tài, các KCN Phú Tài, Long Mỹ (22kV) một phần khu vực huyện Tuy Phước và thành phố Quy Nhơn

-Trạm nguồn E_An Nhơn (MBA T1/25MVA-110/35/22kV): cấp điện cho phụ tải các khu vực các huyện An Nhơn, một phần huyện Tuy Phước, huyện Phù Cát

-Trạm nguồn E_Phù Cát (MBA T2/25MVA-110/35/22kV): cấp điện cho phụ tải khu vực huyện Phù Cát và một số phụ tải 35kV của huyện An Nhơn

-Trạm nguồn E_Phù Mỹ(MBA T2/25MVA-110/35/22kV): cấp điện cho phụ tải khu vực huyện Phù Mỹ

-Trạm nguồn E18(MBA T1/25MVA-110/35/22kV): cấp điện cho phụ tải khu vực các huyện Hoài Nhơn, Hoài Ân, An Lão

-Trạm nguồn E18(MBA T1/25MVA-110/35/22kV): cấp điện cho khu vực các huyện Tây Sơn, Vĩnh Thạnh

-Trạm phát Diesel Nhơn Thạnh: công suất khả dụng 8MW,dự phòng phát hòa lưới theo lệnh A3

-Nhà máy thuỷ điện Bình Định: công suất khả dụng 2x3,2MW,phát điện theo quyền điều khiển của B37 (ở hai cấp 22kV và 35kV)

-Lưới 6kV khu vực Vĩnh Sơn: cấp điện cho một số trạm khu vực Vĩnh Sơn

2.1.3.2.Liên kết lưới điện 35kV VÀ 22kV:

Hình 2.1 mô tả liên kết lưới điện 35-110kV tỉnh Bình Định ở trạng thái vận hành bình thường

-Phân đoạn đèo Phú Cũ ở vị trí Cắt (372/TTG Bình Dương ở vị trí Đóng):Phân đoạn liên kết giữa trạm E18 và trạm E_Phù Mỹ

-Phân đoạn 35KV Phù Ly ở vị trí Cắt (DCL 317-7, 372-7, 372-1,

MC372/TTG Phù Mỹ ở vị trí Đóng):Phân đoạn liên kết giữa trạm E_Phù Mỹ và

E_Phù Cát

-MC372/TTG An Nhơn ở vị trí Đóng, 372/C51 Cắt, 374/C51 Đóng tới phân

đoạn C40 Cắt Nguồn nhận từ 372/E Phù Cát

-MC371/TTG An Nhơn ở vị trí Cắt (Phân đoạn Bà Di Đóng, Phân đoạn

Cắt), 376/E21 Cắt, Phân đoạn 35kV Long Vân Đóng Nguồn nhận từ 371/T3 E21

-MC 474/E21 ở vị trí Đóng, Phân đoạn Vĩnh Sơn Cắt, phân chia liên kết

giữa XT 471/E20 và XT 474/E21

-PĐ Cầu Đôi ở vị trí Cắt, 471, 472/C1 Cắt, phân đoạn 22kV Long Vân Đóng, 474/E21 cấp nguồn cho XT 471, 472/Nhơn Thạnh (Phân đoạn Nhơn Thạnh Đóng)

-PĐ Trường Úc ở vị trí Cắt: Phân chia liên kết giữa XT 476/E20 và XT

472/E21

-T1/C41 vận hành, cấp điện cho các xuất tuyến 473 đến phân đoạn C78 Cắt,

472 đến phân đoạn TT.Tuy Phước Cắt và 471/C41

-474/C41 ở vị trí Cắt, PĐ Kim Tây ở vị trí Đóng, nhận nguồn từ 477/E_An

Nhơn

-T1/C52 vận hành cấp điện cho 471/C52(Đến phân đoạn Trung Ái Cắt),

473/C52(Phân đoạn 85 Cắt), 475/C52 (Phân đoạn Gò Sơn Cắt) và 477/C52

-PĐ Cây trảy ở vị trí Cắt: Phân chia liên kết giữa XT 476/E_Phù Cát và XT

-PĐ.Bằng Lăng ở vị trí Cắt:Phân chia liên kết giữa XT 477 trạm E_Phù Mỹ

và XT 472/TTG Hoài Ân(nguồn từ xuất tuyến 477/E18)

-PĐ Lam Sơn, PĐ Quy Hoà Cắt, PĐ Liên kết, NR Bãi Dài, PĐ Đại học Sư

phạm Đóng

2.1.3.3.Đánh giá về lưới điện trung áp tỉnh Bình Định:

Trong quá trình phát triển, lưới điện 35kV dọc tỉnh Bình Định và nối liền các huyện tuy không được phát triển có quy mô lớn hơn nhưng được giữ lại làm đường trục, nhằm giúp cho công tác vận hành hệ thống điện được linh hoạt, là nguồn dự phòng khi lưới 110kV bị mất cục bộ

Lưới điện 6kV chỉ còn khu vực nhà máy thuỷ điện Vĩnh Sơn

Các huyện liền kề nhau không những được liên kết bằng lưới trung áp 35kV

mà còn được liên kết bằng lưới trung áp 22kV Tại trung tâm thành phố, huyện, lưới điện 22kV có cấu trúc vòng, vận hành hở nên việc cung cấp điện và xử lý sự cố rất linh hoạt Toàn bộ lưới điện trung áp 22kV của các khu vực liên đới đều đã được đồng vị pha nên có thể thực hiện khép vòng (vận hành mạch kín)

Như vậy hệ thống lưới điện trung áp tỉnh Bình Định tương đối hoàn chỉnh ,vận hành lúc bình thường cũng như lúc sự cố rất linh hoạt ,đáp ứng được nhu cầu cấp điện liên tục và ổn định cho toàn tỉnh (nếu công suất nguồn của hệ thống lưới điện quốc gia đáp ứng được công suất phụ tải)

Điện năng cung cấp qua điện áp 22kV so với các điện áp trung áp khác(6;10;15;35kV) ngày càng tăng trưởng vượt bậc (phụ lục 2.2),trong khi sản lượng cung cấp qua các cấp điện áp trung áp khác ngày càng giảm thiểu[12].Điều

dó chứng tỏ lưới điện trung áp cấp điện áp 22kV ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện

2.1.3.4.Định hướng phát triển lưới điện trung áp 22kV tại tỉnh Bình Định:

-Lưới điện trung áp 22kV ngày càng được củng cố ,hoàn thiện và phát triển trong việc cung cấp điện ,trong quản lý vận hành ,sửa chữa và trong đầu tư xây dựng mới

-Các khu công nghiệp, khu kinh tế, cụm tiểu thủ công nghiệp ,làng nghề truyền thống ,khu quy hoạch dân cư tập trung (đô thị mới ) được cung cấp bằng lưới điện trung áp 22kV trong giai đoạn đầu (đầu nối với lưới điện 22kV khu vực lân cận),một số phụ tải đặc biệt khác có thể được cấp điện bằng cấp điện áp 35kV Về lâu dài, các khu công nghiệp, khu kinh tế với quy mô ngày càng phát triển (như khu kinh tế Nhơn Hội ) sẽ được ngành điện đầu tư cấp nguồn 22kVqua các trạm trung gian 110/22kV

2.2.Các thiết bị bảo vệ và tự động hoá lưới điện trung áp 22kV Bình Định đang được sử dụng

2.2.1 Thiết bị bảo vệ cho nhánh rẽ cụt 22kV

-Loại bảo vệ đơn giản nhất: là cầu chì tự rơi (FCO)

Các nhánh rẽ 22kV được bảo vệ bằng cầu chì tự rơi có đặc điểm: cung cấp cho các phụ tải kém quan trọng,chiều dài đường dây 22kV không lớn, số lượng trạm biến áp phân phối không nhiều

Số lượng các nhánh rẽ 22kV được bảo vệ bằng cầu chị tự rơi trên toàn tỉnh Bình Định là rất nhiều

Một số nhánh rẽ lớn được bảo vệ bằng FCO tại tỉnh Bình Định được giới thiệu trong phụ lục 2.3

-Loại bảo vệ bằng cầu chì cắt có tải (LBFCO)

Các nhánh rẽ 22kV được bảo vệ bằng LBFCO có đặc điểm tương tự như được BV bằng FCO

Ưu điểm của việc bảo vệ bằng LBFCO so với FCO là có thể thao tác khi đường dây mang tải nhỏ hơn dòng định mức của LBFCO

Số lượng các nhánh rẽ được vảo vệ bằng LBFCO trên toàn lưới cũng rất nhiều(phụ lục 2.3)

-Loại bảo vệ bằng thiết bị tự phân đoạn (SEC):

Hiện nay chỉ có khu vực Quy Nhơn mới có được loại thiết bị tự phân đoạn,

mã hiệu SEXTOS NXA24.Loại thiết bị này có khả năng tự đóng ,cắt để cô lập đường dây sau nó bị sự cố nhờ khả năng có thể phối hợp với TBBV đầu nguồn,ngoài ra ,nó còn có thể thao tác đóng cắt dòng điện tải nhỏ hơn dòng định mức(630A)

Tuy nhiên,phần mềm điều khiển và các nguồn ắc quy của các thiết bị tự phân đoạn này đã hỏng,do vậy các máy cắt tự phân đoạn này không còn khả năng tự động đóng,cắt để phân đoạn sự cố

Số lượng nhánh rẽ được bảo vệ bằng thiết bị tự phân đoạn là rất ít.Thông số

kỹ thuật của nhánh rẽ 22kV Đinh Bộ Lĩnh được bảo vệ bằng SEC như sau:chiều dài nhánh rẽ 1,5km ,dây dẫn A/XLPE 95mm2-12,7/22kV,số lượng trạm biến áp phụ tải

18 trạm với tổng dung lượng 7.200kVA

-Loại bảo vệ bằng recloser:

Chủng loại recloser hiện đang lắp đặt trên lưới rất đa dạng gồm nhiều hãng chế tạo khác nhau.Một số nhánh rẽ được bảo vệ bằng recloser có thể xem ở phụ lục 2.3

-Loại bảo vệ bằng máy cắt kết hợp với rơle:

Loại này thường được dùng để bảo vệ xuất tuyến 22kV của trạm trung gian 110/35/22kV, 35/22kV hoặc trạm cắt 22kV không liên kết nguồn với các xuất tuyến khác.Ngày nay lưới điện trung áp 22kV tại các khu vực đã liên kết với nhau nên không còn sơ đồ xuất tuyến 22kV hoặc nhánh rẽ 22kV được bảo vệ bằng MC nhưng không liên kết nguồn xuất tuyến khác

2.2.2 Thiết bị bảo vệ cho xuất tuyến 22kV có liên kết nguồn với xuất tuyến 22kV khác

Lưới điện trung áp 22kV không dùng FCO, LBFCO để bảo vệ cho xuất tuyến 22kV có liên kết nguồn với xuất tuyến 22kV khác.Các TBBV trên mạch vòng gồm có :máy cắt và rơ le,recloser,thiết bị tự phân đoạn và một số thiết bị đóng cắt tham gia vào quá trình phân đoạn sự cố gồm dao cách ly (LS),dao cách ly cắt có tải (LBS).Các thiết bị này rất đa dạng về chủng loại do có nhiều hãng sản xuất và nhiều nhà cung cấp khác nhau [11]

Như đã đề cập ở trên ,lưới điện trung áp 22kV tại các khu vực của Bình Định

đã được liên kết vòng nội bộ với nhau và liên kết với các khu vực khác.Tại các vị trí liên kết các TBBV thường được sử dụng là LBS,LS,SEC và recloser

2.3.Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị bảo vệ và tự động hóa đang sử dụng trên lưới 22kV

2.3.1.Máy biến điện áp

Các máy biến điện áp (BU) đang sử dụng chủ yếu ở tại trạm trung gian nguồn 110/35/22kV.Chúng được chế tạo kiểu khô (casterin) ,kiểu 1 pha nên kích thước rất gọn nhẹ.Các nhà sản xuất tiêu biểu là :ABB(Thụy điển,Ý,Phần Lan ), STADEM(Pháp)[18]

Một vài thông số của BU hiện đang sử dụng là:điện áp định mức 24kV,tỷ số biến :22 / 3 ; 0 , 11 / 3 ; 0 , 11 / 3 hoặc 22 / 3 ; 0 , 10 / 3 ; 0 , 10 / 3,công suất (VA)-cấp chính xác:50-0,5;100-0,5;50-3P

Hiện nay các BU tại các trạm trung gian vận hành ổn định và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra

2.3.2.Máy biến dòng điện

Các máy biến dòng điện (BI) đang sử dụng chủ yếu ở tại trạm trung gian nguồn 110/35/22kV.Chúng được chế tạo kiểu khô (casterin) ,kiểu 1 pha nên kích thuớc rất gọn nhẹ.Các nhà sản xuất tiêu biểu là :ABB(Thụy Điển), WATISUD(Ý),Dong Woo Electric Corp (Hàn Quốc)[18]

Một vài thông số của BI hiện đang sử dụng là:điện áp định mức 24kV,tỷ số biến:200-400/5,200-400/1,200-400/5/5,300/1/1,200-400/1/1(dùng cho xuất tuyến 22kV);400-800/5/5,500-1000/1/1,1000/1/1 (dùng cho máy cắt tổng), công suất (VA)-cấp chính xác:10-0,5;10-5P10;15-5P20;30-0,5;30-5P

Hiện nay các BI tại các trạm trung gian vận hành ổn định và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra.Tuy nhiên do tỷ số biến dòng của các BI đang sử dụng quá nhiều chủng loại nên việc quản lý vận hành rất khó theo dõi.Trong vấn đề thay thế hoặc đầu tư xây dựng mới chỉ nên dùng loại BI có tỷ số biến 200-400/1/1 cho xuất tuyến 22kV và 500-1000/1/1 cho máy cắt tổng 22kV

2.3.3.Các loại rơ le đang sử dụng

Hiện nay, các trạm trung gian nguồn 110/35/22kV tại tỉnh Bình Định đều sử dụng rơ le số Rơ le có những ưu việt sau đây [1]:

-Chức năng hoạt động của rơ le được mở rộng ra rất nhiều so với các thế hệ

rơ le trước đây, dễ dàng mở rộng khả năng đo lường, so sánh và tổ hợp lô gích trong cấu trúc của rơ le Có thể kết hợp nhiều nguyên lý phát hiện sự cố và bảo vệ trong một hệ thống rơ le

-Ngoài chức năng bảo vệ và cảnh báo, rơ le số hiện đại còn có thể thực nhiều nhiệm vụ quan trọng khác nhau như: ghi chép các thông số vận hành và sự cố , xác định vị trí sự cố, thực hiện liên động với thiết bị bảo vệ và tự động của các phần tử lân cận, đóng trở lại với máy cắt

-Dễ dàng ghép nối với nhau và với các thiết bị bảo vệ, tự động, thông tin và

đo lượng khác nhau trong hệ thống; dễ ghép nối với hệ thống máy tính

-Thông số của bảo vệ có thể chỉnh đỉnh giản tiện với độ chính xác cao và dễ dàng thực hiện việc chỉnh định thông số từ xa hoặc chỉnh định tự động theo nguyên

lý tự thích nghi Công suất tiêu thụ bé, kích thước gọn, nhẹ, dễ dàng chuẩn hoá kích thước

-Giá thành tương đối tính theo tương quan giữa chi phí và chức năng của hệ thống bảo vệ thì kĩ thuật số và máy tính rẻ hơn các hệ thống rơ le điện cơ thông thường

Một số rơ le đang sử dụng trên lưới điện 22kV tại tỉnh Bình Định và tính năng bảo vệ của chúng được thể hiện ở bảng 2.1

sản xuất

gian có hướng).Muốn phối hợp tốt các TBBV với nhau ,cần nắm rõ các chức năng bảo vệ của từng loại

2.3.4.Các loại máy cắt đang sử dụng

Các MC đang sử dụng hầu hết là MC hợp bộ trong nhà và được lắp đặt tại các trạm trung gian nguồn 110/35/22kV.Chúng được cung cấp bởi các nhà sản xuất :ABB(Thụy Điển),ALSTHOM(Inđônêxia),ABB T&D Sace,ABB (Malaixia),LG (Hàn Quốc).Các thông số định mức của MC là:điện áp định mức: 24kV;dòng điện định mức: 1600-2000A(máy cắt tổng),600 hoặc 630A(máy cắt xuất tuyến);khả năng cắt ngắn mạch :20-25kA;dập hồ quang :chân không hoặc khí SF6[18]

Cho đến nay tình hình vận hành của các MC này là ổn định và đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật

2.3.5.Các loại recloser đang sử dụng

có cấu tạo gọn nhẹ ,lắp đặt đơn giản ,chức năng bảo vệ và đóng cắt như một

MC nên nó được thay thế cho MC ở nhiều vị trí mà khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch của recloser đáp ứng được.Chủng loại rơ le của recloser đang lắp đặt tại Bình Định[11,13] rất đa dạng (bảng 2.2)

Từ bảng 2.2 ta thấy ,các recloser có thêm chức năng bảo vệ là chống chạm đất nhạy (bảo vệ SEF).Đó là bảo vệ được sử dụng ngày càng rộng rãi trên lưới trung áp.Các thông số định mức của recloser là:điện áp định mức: 24(27)kV;dòng điện định mức:600(630)A;khả năng cắt ngắn mạch: 12kA;dập hồ quang :chân không hoặc khí SF6

2.3.6.FCO, LBFCO và dây chảy trung áp

-Chủng loại FCO rất đa dạng do nhiều hãng sản xuất và cung cấp hàng như :Westinghouse (Nam Phi),AB-Chance,ABB,Tuấn Ân và SEE[11].Chất lượng của chúng rất không đồng đều Các FCO do các nhà sản xuất trong nước thường hư hỏng cách điện (sứ cách điện bị phóng ,đôi khi tự gãy sứ cách điện ) ,chất lượng của

cơ cấu tự rơi và tiếp xúc giảm nhanh chóng theo thời gian[14]

Bảng 2.2 Một số rơ le của các recloser đang sử dụng trên lưới

1

rơ le

Hãng sản xuất

-Dây chảy : thường được sử dụng là loại K( chảy nhanh).Chủng loại dây chảy thường dùng là 3,6,10,12 ,15,25,30,50,65,80,100(K) Ngoài ra dây chảy loại T cũng được sử dụng

2.3.7.Các thiết bị tự động hoá

Tại thành phố Quy Nhơn,tỉnh Bình Định,trong dự án 2001),LĐPP 22kV được lắp đặt 10 SEC có chức năng tự động phân đoạn[11].Các SEC này có chức năng lập trình và điều khiển đóng cắt từ xa tại phòng Điều độ của Điện lực Bình Định nhờ hệ thống anten FSS và phần mềm điều khiển NetVision.Tuy nhiên do hệ thống chỉ có chức năng điều khiển đóng cắt và giám sát trạng thái đóng cắt qua những bảng trạng thái nên không đảm bảo an toàn trong

SIDA2(1997-công tác VHHT.Ngoài ra một số phần tử tại các SEC đã hỏng sau thời gian vận hành 2 năm như :động cơ (bị kẹt cháy),các bộ điều khiển Netman –E (hỏng,cháy do sét đánh),ắc quy nên hệ thống giám sát và điều khiển từ xa không thể vận hành được.Vì vậy các SEC này chỉ được thao tác đóng cắt thủ công như là các LBS kiểu kín

2.4.Các vấn đề cần giải quyết đối với thiết bị bảo vệ và tự động hóa lưới điện trung áp 22kV tỉnh Bình Định

2.4.1.Tác động nhầm

Trong quá trình vận hành lưới điện theo phương thức cơ bản và khi có thay đổi phương thức vận hành (kết lại lưới) ,một số TBBV tác động do phải gánh thêm phụ tải quá mức cài đặt nhưng chưa được chỉnh định rơ le bảo vệ hợp lý hoặc do nhân viên vận hành không thay đổi nhóm BV của TBBV phù hợp[14].Khi đó ,ảnh hưởng của các dòng khởi động và dòng tải trong lưới điện làm TBBV tác động

Một số trường hợp được coi là tác động nhầm đã xảy ra tại Điện lực Bình Định:

-xuất tuyến 472C22 (Phú Tài ) sử dụng recloser cấp điện đến nhà máy điện Nhơn Thạnh.Khi liên kết cấp nguồn về Quy Nhơn thì recloser này tác động do nhân viên vận hành không thay đổi nhóm BV của recloser kịp thời

-xuất tuyến 474C22 (Phú Tài ) sử dụng recloser cấp điện cho khu công nghiệp Phú tài.Khi một số phụ tải 22kV lớn thuộc khu công nghiệp Phú tài đưa vào vận hành nhưng việc chỉnh định rơ le chưa kịp thời nên recloser này tác động do ảnh hưởng của các dòng khởi động trong lưới

2.4.2 Tác động không chọn lọc

Tình trạng rơ le tác động không chọn lọc hay tác động vượt cấp vẫn còn xảy

ra trong quá trình vận hành hệ thống điện[14].Một số trường hợp có nguyên nhân là dòng sự cố quá cao làm các TBBV không thể phối hợp tốt được ,dẫn đễn TBBV đầu nguồn tác động.Một số trường hợp do cài đặt chức năng BV khác nhau của các TBBV nối tiếp nên không thể có sự phối hợp tốt được Ngoài ra trong công tác chỉnh định rơ le ,việc tính toán dòng điện ngắn mạch và thực hiện phối hợp đặc tính

I-t giữa các TBBV chưa được chú trọng đúng mức,vì vậy sự phối hợp nhằm đảm bảo tính chọn lọc của HTBVRL còn chưa tốt

Một số sự cố minh chứng :

-Sự cố tre ngã sau phân đoạn Ân Hảo (31/3/2008) không những làm phân đoạn recloser Ân Hảo tác động mà còn làm MC 471E18 tác động Nguyên nhân do cài đặt recloser Ân Hảo chưa phối hợp được với bảo vệ rơ le của MC 471E18

-Sự cố dân tuốt lúa (6/4/2008) làm recloser Thạch Hoà vượt cấp trong khi recloser 1A chỉ khởi động Khi đóng lại, recloser Thạch Hoà thì recloser 1A cắt Nguyên nhân recloser Thạch Hoà cắt là do bảo vệ TTN (46) tác động trong khi recloser 1A không có bảo vệ 46 Thực hiện việc khoá bảo vệ 46 thì hai recloser trên phối hợp với nhau tốt

-Sự cố nổ chống sét van B đầu xuất tuyến 475E20 (6/5/2008) MC 475E20,

MC 431E20 chỉ khởi động còn MC 131 cắt Nguyên nhân dòng ngắn mạch 5000A

ở ngưỡng làm các đặc tính bảo vệ dòng theo thời gian của các bảo vệ cho MC 131,

431, 475E20 không phối hợp với nhau được Thời gian tác động của bảo vệ cho MC

131 là nhỏ nhất nên MC 131E20 tác động trước (F50N tác động)

-Sự cố giông sét sau phân đoạn Quy Hòa làm recloser Quy hòa và MC472E21 cùng tác động

2.4.3.Vấn đề phối hợp giữa bảo vệ rơ le ,recloser và cầu chì

Trong quá trình vận hành hệ thống,người ta mong muốn có sự phối hợp tốt giữa rơ le-cầu chì,recloser-cầu chì.Thường thì đối với sự cố thoáng qua rơ le hoặc recloser sẽ tác động giải trừ sự cố để cầu chì không bị đứt.Nếu là sự cố vĩnh cửu thì cầu chì phải đứt trước lần cắt cuối cùng của MC hoặc recloser

Tuy nhiên,thực tế đã xảy ra trong quá trình vận hành của lưới điện trung áp tỉnh Bình Định là MC hoặc recloser tác động rồi cắt hẳn đối với sự cố vĩnh cửu mà cầu chì không đứt.Cũng có trường hợp cầu chì đứt đồng thời với recloser và MC bị khóa.Các dạng sự cố như thế này chiếm tỷ lệ rất cao[14]