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: 60.52.02.02 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hoàn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ THỊ TỊNH MINH Phản biện 1: GS.TS LÊ KIM HÙNG Phản biện 2: TS VŨ PHAN HUẤN Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 03 tháng 03 năm 2018 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa - Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong hệ thống điện, làm việc tin cậy hệ thống bảo vệ tiêu đánh giá khả cung cấp điện MBA phần tử quan trọng liên kết hệ thống sản xuất, truyền tải phân phối Vì vậy, việc nghiên cứu bảo vệ rơle cho MBA cần thiết, đặc biệt nhà máy thủy điện Hệ thống bảo vệ MBA sử dụng nhiều chức bảo vệ khác bảo vệ so lệch sử dụng bảo vệ Để bảo vệ so lệch MBA làm việc đúng, tin cậy cần phải tính tốn đầy đủ hư hỏng bên yếu tố bên ảnh hưởng đến làm việc bình thường MBA Nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch so sánh biên độ dịng điện phía phần tử bảo vệ Nếu sai lệch dòng điện vượt trị số cho trước bảo vệ tác động Tuy nhiên, bảo vệ so lệch MBA, dịng khơng cân lớn xuất gây cho bảo vệ tác động nhầm cố xảy vùng bảo vệ Dịng khơng cân xuất ảnh hưởng yếu tố ảnh hưởng tổ đấu dây, tỷ số biến dịng phía khác nhau, sóng hài, dịng thứ tự khơng, điều chỉnh nấc phân áp, bão hịa mạch từ, dịng từ hóa,… Những yếu tố làm giảm độ tin cậy hoạt động rơle so lệch Trong yếu tố sóng hài xuất MBA gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến làm việc đắn rơ le Nhà máy thủy điện Đại Ninh đưa vào vận hành từ năm 2007 với công suất lắp đặt 300MW bao gồm tổ máy MBA 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 cơng suất cung cấp cho phụ tải tỉnh Bình Thuận cung cấp công suất cho hệ thống qua TBA 500kV Di Linh Với nhiệm vụ đặc biệt quan trọng việc lắp đặt nhiều MBA có thời gian vận hành lâu nên việc nghiên cứu nguyên lý làm việc yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch MBA thực cần thiết Xuất phát từ lý 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 bảo vệ so lệch có hãm MBA, phương pháp hãm thành phần sóng hài dựa nguyên lý rơ le MiCOM P633 AREVA mà NMTĐ Đại Ninh sử dụng Tiếp theo, tác giả xây dựng mơ hình bảo vệ so lệch MBA cách sử dụng khối thiết bị có sẵn thư viện Matlab - Simulink để tiến hành mô dạng cố phân tích làm việc rơ le có xét đến ảnh hưởng yếu tố sóng hài Từ kết mơ phỏng, người sử dụng đánh giá ảnh hưởng sóng hài đến làm việc rơ le MiCOM P633 Nhà máy Ngoài kết mô sử dụng tham khảo để phân tích cố dùng cho cơng tác đào tạo đơn vị Mục tiêu nghiên cứu ‒ Nghiên cứu hình thành, ảnh hưởng phương pháp hãm thành phần hài bậc cao bảo vệ so lệch MBA ‒ Tiến hành thực mô rơ le bảo vệ so lệch phần mềm Matlab - Simulink có ảnh hưởng sóng hài Đối tượng phạm vi nghiên cứu ‒ Đối tượng nghiên cứu: rơ le MiCOM P633 AREVA ‒ Phạm vi nghiên cứu: đề tài chủ yếu tập trung nghiên cứu ảnh hưởng sóng hài đến làm việc bảo vệ so lệch MBA Phương pháp nghiên cứu Để giải mục tiêu nêu trên, luận văn đưa phương pháp nghiên cứu sau: ‒ Nghiên cứu nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch MBA ‒ Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến dịng khơng cân bằng, cụ thể biện pháp nhằm hãm thành phần sóng hài bậc cao ‒ Mơ ảnh hưởng sóng hài đến làm việc bảo vệ so lệch MBA Matlab-Simunlink Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn ‒ Hệ thống hóa khoa học lý thuyết bảo vệ rơle ‒ Đánh giá yếu tố sóng hài ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch MBA ‒ Phân tích cố ‒ Kiểm nghiệm làm việc bảo vệ so lệch thực tế ‒ Dùng cho công tác đào tạo nâng bậc, giữ bậc sát hạch nghề đơn vị Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu phần kết luận chung, nội dung đề tài bao gồm chương sau: Chương Tổng quan hệ thống rơ le bảo vệ Nhà máy Thủy điện Đại Ninh Chương Sóng hài phương pháp hạn chế sóng hài bảo vệ so lệch MBA Chương Mô hình mơ ảnh hưởng sóng hài đến bảo vệ so lệch MBA Matlab-Simulink Chương Kết mô rơ le MiCOM P633 bảo vệ MBA AT3 Nhà máy thủy điện Đại Ninh CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH NMTĐ Đại Ninh nằm địa phận hai tỉnh: Lâm Đồng Bình Thuận với thơng tin sau: 1.1 1.1.1 Vị trí địa lý - Cơng trình đầu mối nằm điểm hợp lưu sông Đa Nhim Đa Queyon, quốc lộ 20 cách thành phố Hồ Chí Minh 260 km phía Tây Bắc cách thành phố Đà Lạt (tỉnh Lâm Đồng) 45 km phía Đơng – Nam - Tuyến luợng sông Lũy: thuộc địa phận huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận - Nhà máy nằm cách thành phố Hồ Chí Minh: 230 km quốc lộ 38 km ngồi quốc lộ 1.1.2 Mục đích Dự án thủy điện Đại Ninh cơng trình lợi ích tổng hợp nhiệm vụ sau: - Cung cấp điện cho Hệ thống điện Miền Nam - Chuyển nước từ lưu vực sông Đồng Nai xuống lưu vực sông Lũy để cung cấp phần cho hệ thống thủy lợi tỉnh Bình Thuận 1.1.3 Thủy văn 1.1.4 Hồ chứa - Hồ chứa nơi tích nước để phục vụ cho trình chạy máy nhà máy thủy điện - Hồ chứa Thuỷ điện Đại Ninh tổng hợp hai hồ chứa riêng biệt, hồ Đa Nhim hồ Đa Queyon, tạo thành đập xây dựng chắn ngang sông Đa Nhim Đa Queyon với bốn đập phụ xây dựng để giữ cho mực nước hồ đạt MNDBT Phía bên hồ Đa Nhim bố trí cửa tràn xã lũ đập xả cầu chì cịn phía hồ Đa Queyon bố trí hạng mục cửa nhận nước 1.1.5 Các đập đập phụ: dùng để ngăn dịng chảy sơng để tạo dung tích hồ chứa 1.1.6 Đập tràn - Cửa van đập tràn dùng để đóng điều tiết mực nước hồ (xả nước có lũ) 1.1.7 Đập tràn cố - Loại: Đê cầu chì (2 khoang, khoang 20 m) - Lưu lượng thiết kế lũ cực hạn: 3176 m3/s mực nước 882,6 m - Kết cấu cầu chì khối đắp đất chống thấm, đá lớp lọc Nó có chức đập dâng có hệ số an tồn đập đập phụ - Có khả tự phá hủy để xả nước xuống hạ lưu bảo vệ cho công trình hồ đập có lũ lớn xả tràn hết công suất nước lũ nhiều 1.1.8 Kênh nối hồ Kênh nối hai hồ dùng để dẫn nước từ hồ Đa Nhim sang hồ Đaqueyon ngược lại 1.1.9 Cửa nhận nước - Là hạng mục tuyến lượng, dùng để lấy nước vào đường hầm dẫn nước phục vụ cho chạy máy Ngồi dùng chặn nước có yêu cầu kiểm tra bảo dưỡng đường hầm, đường ống - Mục đích thiết bị đặt cửa lấy nước: + Lưới chắn rác ngăn giữ không cho rác bẩn vào cửa gây hư hại cho phận cơng trình turbine + Cửa van sửa chữa đặt sau lưới chắn rác Cửa đóng cần sửa chữa cơng trình cửa lấy nước phần đầu đường dẫn + Cửa van vận hành để đóng mở hồn tồn cho dịng chảy vào đường dẫn 1.1.10 Đường hầm dẫn nước - Dẫn nước từ cửa nhận nước đến đường ống áp lực đến ống phân phối nước vào turbine để chạy máy - Đường hầm áp lực với chiều dài 11254 m bao gồm 17 m kết cấu cửa nhận nước 1.1.11 Giếng điều áp - Giải tỏa áp lực nước đường ống có tượng nước va cắt tải dừng máy đột ngột nhằm bảo vệ đường hầm dẫn nước, đường ống áp lực hệ thống van - Bổ sung lượng nước tức thời cho trình tăng tải đột ngột (cho tổ máy) - Tạo dòng chảy thuận từ đường hầm vào đường ống thơng với khí trời 1.1.12 Nhà van - Chặn dòng cố chảy tự trường hợp đoạn đường ống áp lực phía hạ lưu van bị cố - Cho phép kiểm tra đường ống áp lực, mà không cần rút nước đường hầm thượng lưu - Bảo vệ cho thiết bị phía nhà máy có trục trặc hệ thống điều khiển van chính, có nghĩa dừng máy chế độ nào, van cầu khơng đóng kim cần gạt mở đưa tín hiệu để đóng van bướm khẩn cấp - Nhà Van thiết kế với đĩa van đóng đối trọng Đĩa van mở hệ thống dầu áp lực Khi mở van khơng bị khóa đóng có thiết bị lock để chốt van lại điều khiển thủy lực nhằm ngăn ngừa có trục trặc hệ thống điều khiển van mở gây nguy hiểm cho người thiết bị Ngoài ra, đầu nhà van thiết kế thiết bị dò tốc (lưu tốc) để bảo vệ có cố vỡ đường ống áp lực 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 phân phối cho tổ máy với áp lực cột nước lớn cho chạy máy 1.1.14 Nhà máy: thông số kỹ thuật Bảng 1-4: Bảng 1.4: Bảng tổng hợp thông số Nhà máy Số tổ máy Loại tuabin Cao trình tâm bánh xe cơng tác Turbine Pelton với vòi phun m 210 Lưu lượng thiết kế m3/s 55,4 Cột nước thiết kế M 627 (max 670, 603) Cơng suất tổ máy MW 150 Vịng/phút 333 Vận tốc quay s Tần số / điện áp/ công suất máy phát 50 Hz / 13,8 kV / 176,5 MVA 1.1.15 Đường hầm xả: Đường hầm xả kết hợp với kênh xả để dẫn nước hạ lưu sau chạy máy 1.1.16 Kênh xả 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 hệ thống bảo vệ tự dùng 22/0.4kV, cụ thể sau: 1.2.1 Hệ thống rơ le bảo vệ tổ máy H1, H2: bao gồm rơle MiCOM P342, P122, P921, P632, P633, MX3IPG2A AREVA bảo vệ cho tổ máy H1, H2, MBA T1, T2 1.2.2 Hệ thống rơ le bảo vệ TBA 220/110kV: bao gồm rơle MiCOM P633, P643, P143, P122, P921, P94V, P741, P742, 7SD522, 7SA522 hãng AREVA, ALSTOM, SIEMENS bảo vệ thiết bị thuộc trạm MBA AT3, AT4, Thanh cái, đường dây 1.2.3 Hệ thống rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 22kV: bao gồm rơle SEPAM 1000+(T20) Schneider 1.2.4 Hệ thống rơ le bảo vệ hệ thống tự dùng 0.4kV: rơ le Micrologic 2.0A Schneider 1.3 BẢO VỆ SO LỆCH MBA [1], [2], [3] 1.3.1 Các hư hỏng tình trạng làm việc khơng bình thường xảy với MBA 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 rơle so lệch Hình 1.1 Bảo vệ hoạt động nguyên tắc so giá trị biên độ dòng điện vào đối tượng bảo vệ Nếu sai khác hai dòng điện vượt giá trị cài đặt, bảo vệ tác động Vùng tác động bảo vệ so lệch giới hạn vị trí đặt CT phía phần tử bảo vệ Dòng điện chạy qua rơ le công thức (1.1) ˙ (1.1) ΔI =IT1 +IT2 Bỏ qua sai số CT, ta có dịng qua rơ le trường hợp bình thường ngắn mạch ngồi công thức (1.2): − I T1 = - I T2 (1.2) ΔI=0 − Khi ngắn mạch vùng, dòng qua rơ le công thức (1.3) IT1 IT2 (1.3) ˙ ΔI = IT1 + IT2 1.3.3 Nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch có hãm − Bảo vệ rơle so lệch thơng thường rơle tác động nhầm sai số lớn CT ngắn mạch ngồi, chuyển nấc phân áp, Dịng điện IKCB số trường hợp có trị số lớn Để nâng cao độ nhạy bảo vệ ngăn chặn tác động nhầm ảnh hưởng IKCB, người ta thường sử dụng nguyên lý hãm bảo vệ − Rơ le so lệch tác động hãm có dịng điện khởi động thay đổi dịng điện nhánh mạch bảo vệ thay đổi Bảo vệ so lệch có hãm làm việc theo nguyên tắc dựa tổ hợp hai loại dòng điện so lệch ILV hãm IH (dòng làm việc dịng hãm) Rơ le làm việc ILV>IH Ta có công thức tổng quát (1.4), (1.6): I LV I SL IH IIT K h ( IIT IIIT (1.4) IIIT ) (1.5) với Kh: hệ số hãm; thường chọn Kh=0,5 − Trong chế độ làm việc bình thường ngắn mạch ngồi, dịng làm việc bé dịng hãm nên bảo vệ không tác động I LV I SL IH IIT IIIT I IT IIIT ) K h I IT K h ( IIT I IIT I KCB (1.6) I IT (1.7) Khi có ngắn mạch vùng bảo vệ, dòng làm việc lớn dòng hãm, bảo vệ tác động − I LV IH K h ( IIT I SL IIIT ) IIT IIIT K h (I IT I IT I IIT ) I IIT 0.5 x( I IT (1.8) I IIT ) (1.9) 1.3.4 Giới thiệu Rơle MiCOM P63x (P631, P632, P633, P634) [4] 1.3.4.1 Các chức rơ le − Rơle MiCOM P63x loại rơle tác động nhanh chọn lọc dùng để bảo vệ MBA hai nhiều cuộn dây, MBA tự ngẫu, động cơ, máy phát, khối máy phát - MBA 1.3.4.2 Mô tả mặt trước rơ le MiCOM P63x 1.3.4.3 Cấu trúc phần cứng rơ le Cấu trúc phần cứng rơ le MiCOM P63x thể Hình 1-8, bao gồm Module sau: − Module biến đổi (Transformer Module T): biến đổi giá trị đo lường dòng điện điện áp đưa vào xử lý bên cách ly với nguồn cung cấp bên − Module xử lý (Processor Module P): chuyển đổi tín hiệu đo lường: từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số thực xử lý tín hiệu số − Module điều khiển chỗ (Local Control Module L): bao gồm toàn thiết bị điều khiển hiển thị phần tử giống giao diện máy tính − Module truyền dẫn (Bus Module B): làm nhiệm vụ dẫn điện kết nối module Có hai loại module kết nối dùng kết nối tương tự kết nối số − Module truyền thông (Communication Module A): cung cấp hai chuỗi giao diện thơng tin cho tích hợp thiết bị bảo vệ vào bên hệ thống điều khiển trung gian truy cập từ xa − Module vào nhị phân (Binary I/O Module X): trang bị với cặp tín hiệu vào nhị phân xuất tín hiệu lệnh cho rơle đầu − Module tín hiệu tương tự (Analog Module Y): Module tín hiệu tương tự nối với 01 đầu vào PT100, đầu vào 20mA 02 đầu 20mA − Module nguồn cung cấp (Power Supply Module V): Module nguồn cung cấp bảo đảm cách điện thiết bị đáp ứng nguồn điện cung cấp 1.3.4.4 Chức bảo vệ so lệch MBA a Điều chỉnh biên độ Điều chỉnh biên độ nhằm đưa dịng điện phía vào rơle Việc thực cách thêm hệ số cân Kamp Giá trị cân phụ thuộc vào tỷ số biến áp, tỷ số CT phía đưa vào bảo vệ 10 CHƯƠNG SÓNG HÀI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP HẠN CHẾ SÓNG HÀI TRONG BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP 2.1 TỔNG QUAN SÓNG HÀI 2.1.1 Định nghĩa sóng hài Sóng hài hệ thống điện định nghĩa dạng điện áp dòng điện sin lại có tần số bội số nguyên lần tần số sở (tại Việt Nam, tần số sở 50 Hz) [5] 2.1.2 Khái quát nguồn hài sinh hệ thống điện − Các thiết bị điện tử bán dẫn, ứng dụng dùng biến đổi điện tử công suất thiết bị mạng điện, điều khiển tốc độ, đèn huỳnh quang, máy vi tính thiết bị điện tử khác − Máy biến áp lực: tính phi tuyến mạch từ MBA 2.1.3 Tác hại sóng hài − Gây biến dạng sóng điện áp, gây tượng sụt giảm điện áp ngắn hạn tượng chớp nháy điện áp, làm tăng phát nóng thiết bị, làm giảm tuổi thọ thiết bị, − Đối với MBA đóng xung kích: làm rơ le bảo vệ so lệch MBA tác động nhầm 2.2 NGUỒN SINH RA SĨNG HÀI TRONG MBA 2.2.1 Dịng từ hóa MBA [6] 2.2.2 Các thành phần sóng hài q trình đóng xung kích MBA [5] 2.2.3 MBA bị q kích thích [5] 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP HẠN CHẾ THÀNH PHẦN SÓNG HÀI TRONG BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP 2.3.1 Phương pháp hãm thành phần sóng hài [7] ‒ Nguyên lý phương pháp hãm thành phần sóng hài thành phần sóng hài đo được cộng thêm vào đặc tuyến bảo vệ so lệch hãm với dịng hãm bảo vệ (Hình 2-7) Kết đường đặc tuyến bảo vệ so lệch hãm đẩy lên cao (Hình 2-8) 11 Hình 2- 7: Sơ đồ logic rơle so lệch hãm với nguyên lý hãm thành phần sóng Hình 2- 8: Đặc tuyến làm việc hài ‒ Ưu điểm phương pháp bảo vệ làm việc tin cậy Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm bảo vệ phản ứng chậm đặc tuyến nâng lên cao 2.3.2 Phương pháp khóa thành phần sóng hài [7] ‒ Nguyên lý phương pháp khóa thành phần sóng hài thành phần hài bậc cao cần khóa xth so sánh với thành phần dòng điện so lệch IOP Nếu tỷ lệ chúng lớn ngưỡng cài đặt bảo vệ so lệch bị khóa (Hình 2-9) ‒ Ưu nhược điểm phương pháp: phương pháp thực đơn giản bảo vệ phản ứng nhanh với cố MBA Tuy nhiên phương pháp có nhược điểm bảo vệ làm việc không tin cậy phương pháp hãm thành phần sóng hài TĨM TẮT CHƯƠNG Trong chương này, định nghĩa sóng hài, nguồn gốc phát sinh tác hại sóng hài giới thiệu Tác giả đề cập đến nguồn sinh sóng hài MBA ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch Đồng thời tìm hiểu nguyên lý làm việc phương pháp hạn chế thành phần sóng hài Ưu nhược điểm phương pháp đề tài lựa chọn ứng dụng phương pháp khóa sóng hài nhà máy thủy điện Đại Ninh Chương tác giả xây dựng mơ hình mơ ảnh hưởng sóng hài đến bảo vệ so lệch MBA MatlabSimulink 2.4 12 CHƯƠNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG ẢNH HƯỞNG SÓNG HÀI ĐẾN BVSL MBA BẰNG MATLAB SIMULINK 3.1 TỔNG QUAN VỀ MATLAB-SIMULINK 3.1.1 Matlab [8] 3.1.2 Simulink [8] 3.2 MƠ HÌNH HĨA BẢO VỆ SO LỆCH MBA (87T) BẰNG MATLAB/SIMULINK 3.2.1 Giới thiệu sơ đồ bảo vệ MBA AT3 NMTĐ Đại Ninh ‒ Mơ hình mô TBA NMTĐ Đại Ninh xét với MBA AT3 bảo vệ so lệch 87T cho MBA AT3 Error! Reference source not found Trong phía 220kV phía 110kV có nguồn 22kV phụ tải Tuy nhiên, đề tài xét trường hợp phía 220kV có nguồn, cịn phía 110kV 22kV phụ tải Hình 3- 1: Sơ đồ bảo vệ so lệch MBA AT3 3.2.2 Mơ hình hóa 87T nhà máy thủy điện Đại Ninh Simulink 3.2.2.1 Mô hình khối 3.2.2.2 Mơ hình ngun lý làm việc 87T từ Simulink Từ mơ hình khối mục 3.2.2.1, ta xây dựng khối nguyên lý làm việc 87T Q trình đo lường, tính toán xử lý để đưa lệnh cắt MC theo sơ đồ khối Hình 3-10 ‒ Khối đo lường (Measure Relay): làm chức đo lường dòng điện phía MBA 13 ‒ Khối tính tốn dòng so lệch dòng hãm (Calculation I_diff I_bias): có chức tính tốn dịng so lệch dịng hãm theo cơng thức lập trình sẵn cho bảo vệ tùy theo loại rơ le ‒ Khối xử lý logic (Relay_Decision): có chức tính tốn logic bảo vệ so lệch khối định làm việc đắn rơ le Khối đưa lệnh Trip MC liên quan ‒ Khối tính tốn sóng hài: có chức phân tích dạng sóng hài bậc bản, bậc tính tốn tỷ lệ I(f2)/I(f1) Nếu tỷ lệ lớn ngưỡng cài đặt xuất lệnh khóa bảo vệ so lệch ‒ Lệnh Trip MC: tùy theo logic "khối xử lý logic" mà bảo vệ định lệnh "Trip máy cắt" 3.3 TÓM TẮT CHƯƠNG Trong chương tác giả xây dựng khối chức bảo vệ so lệch MBA phần mềm Matlab/Simulink Các khối xây dựng dựa nguyên lý làm việc bảo bảo so lệch bao gồm khối đo lường, khối tính tốn dịng so lệch dịng hãm, khối tính tốn sóng hài khối xử lý logic Chương tác giả mô chức bảo vệ so lệch rơ le MiCOM P633 bảo vệ MBA AT3 NMTĐ Đại Ninh xét đến ảnh hưởng sóng hài Simulink thiết lập từ chương Các trường hợp mô gồm: trạng thái làm việc bình thường, đóng xung kích, ngắn mạch ngồi vùng, ngắn mạch vùng MBA có tải khơng tải CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG RƠLE MiCOM P633 BẢO VỆ MBA AT3 NMTĐ ĐẠI NINH 4.1 CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT Bảng 4.1: Thông số cài đặt chức 87T rơ le MiCOM P633 MBA AT3 NMTĐ Đại Ninh Thông số Giá trị cài đặt Công suất MBA 63MVA Điện áp phía 220kV (end a) 220kV Điện áp phía 110kV (end b) 110kV Điện áp phía 22kV (end c) 22kV Tỷ số CT phía 220kV (end a) 200/1A Tỷ số CT phía 110kV (end b) 400/1A Ghi 14 Thơng số Tỷ số CT phía 22kV (end c) Giá trị cài đặt Ghi 200/5A Tổ đấu dây (end a-end b) Tổ đấu dây (end a-end c) 11 DIFF: Id> 0.2 DIFF: Id>> 5.0 DIFF: Id>>> 10.0 DIFF: m1 slope 0.3 Theo nhà sản xuất DIFF: m2 slope 0.7 Theo nhà sản xuất DIFF: IR, m2 (second knee-point) 4.0 Theo nhà sản xuất DIFF: Op Mode harm Bl ON Second harmonic DIFF: Rush I(2f1)/I(f1) 20% Kamp, a 1.21 Tính tốn Kamp, b 1.21 Tính tốn Kamp, c 0.121 Tính tốn Theo nhà sản xuất 4.2 PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠ LE Sau xây dựng mơ hình cần thiết bảo vệ so lệch Matlab/Simulink, mục phân tích trường hợp làm việc bảo vệ 87T rơle MiCOM P633 cho MBA AT3 NMTĐ Đại Ninh Các trường hợp làm việc đề đến gồm: ‒ Trường hợp làm việc bình thường ‒ Trường hợp ngắn mạch ngồi vùng ‒ Trường hợp đóng xung kích ‒ Trường hợp ngắn mạch vùng MBA mang tải ‒ Trường hợp ngắn mạch vùng MBA không tải 4.2.1 Trường hợp làm việc bình thường ‒ Phương thức vận hành: Ở trạng thái bình thường, MC CB1, CB2, CB3 trạng thái đóng MBA truyền tải cơng suất đến phụ tải phía 110kV 22kV Mơ hình thể Hình 4.1 15 Hình 4.1: Mơ hình mơ trạng thái làm việc bình thường ‒ Nhận xét kết quả: Trường hợp làm việc bình thường: dòng thứ dòng phụ tải đối xứng tất pha nhau; dịng nhị thứ vào rơle từ phía MBA biên độ (đã hiệu chỉnh) góc pha (đã hiệu chỉnh) Do dịng so lệch vào rơ le Về sóng hài, trường hợp phân tích cho thấy sóng hài bậc tồn nhỏ (gần 0) ngưỡng phát rơ le Logic "Harmonic Trip" mức (No Block 87T) logic "Diff Trip" mức (No Trip 87T) Logic "Trip Signal" mức Kết bảo vệ so lệch không tác động (No Trip) Hình 4.2: Dạng sóng dịng điện phía MBA Hình 4.5: Đặc tuyến làm việc 16 Hình 4.3: Phân tích sóng hài Hình 4.4: Logic trip bảo vệ so lệch khóa sóng hài bậc 4.2.2 Đóng xung kích phía 220kV ‒ Phương thức vận hành: Ở trạng thái đóng xung kích, sơ đồ phương thức sau: MC CB1, CB2, CB3 trạng thái mở MBA ban đầu trạng thái không mang điện Tại thời điểm 0.05s đóng xung kích MBA CB1 Mơ hình thể Hình 4.3 Hình 4.3: Mơ hình mơ trạng thái đóng xung kích ‒ Nhận xét kết quả: Đối với q trình đóng xung kích MBA: Bắt đầu từ thời điểm đóng xung kích MBA, ta thấy dạng sóng dịng điện pha cuộn dây phía 220kV (phía đóng xung kích) có độ méo cao Độ lớn biên độ độ méo giảm dần theo chu kì tắt dần Dạng sóng sin có dạng cưa điển hình cho trường hợp đóng xung kích MBA với thành phần sóng hài thành phần khơng chu kỳ Về sóng hài, ta thấy sóng hài bậc xuất từ thời điểm đóng xung kích có độ lớn f2 > 0.2f1 Thành phần hài bậc tồn lâu sau thời điểm đóng xung kích MBA Khi kết thúc q trình mơ phỏng, tỷ lệ hài bậc vượt ngưỡng cho phép tín hiệu 17 khóa hài bậc mức (Block 87T) Logic "Harmonic Trip" mức (Block 87T) logic "Diff Trip" mức (Trip 87T No Trip 87T) Logic "Trip Signal" mức Kết bảo vệ khơng tác động (No Trip) Hình 4.4: Dạng sóng dịng điện phía MBA Hình 4.5: Phân tích sóng hài Hình 4.11: Đặc tuyến làm việc Hình 4.6: Logic Diff Trip logic Harmonic Trip 4.2.3 Sự cố vùng bảo vệ: ngắn mạch pha phía 110kV − Sơ đồ phương thức: MC CB1, CB2, CB3 trạng thái đóng MBA truyền tải cơng suất đến phụ tải phía 110kV 22kV Tại thời điểm 0.1sec, xảy ngắn mạch pha phía 110kV Mơ hình thể Hình 4.7 18 Hình 4.7: Mơ hình mơ ngắn mạch ngồi pha phía 110kV − Nhận xét kết quả: Hình 4.13: Dạng sóng dịng điện phía MBA Hình 4.86: Đặc tuyến làm việc 19 Hình 4.9: Phân tích sóng hài Hình 4.10: Logic Diff Trip logic Harmonic Trip Đối với trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ: cố ngắn mạch vùng bảo vệ dạng cố cho thấy điểm cố rơi vào vùng hãm đặc tuyến so lệch Về sóng hài, phân tích cho thấy sóng hài bậc xuất thời điểm độ (ngắn mạch đóng máy cắt) có độ lớn f2 < 0.2f1 Logic "Harmonic Trip" mức (No Block 87T) logic "Diff Trip" mức (No Trip 87T) Logic "Trip Signal" mức Kết bảo vệ so lệch không tác động (No Trip) 4.2.4 Sự cố vùng bảo vệ MBA có tải: ngắn mạch pha phía 220kV − Sơ đồ phương thức: MC CB1, CB2, CB3 trạng thái đóng MBA truyền tải cơng suất đến phụ tải phía 110kV 22kV Tại thời điểm 0.1 sec xảy ngắn mạch pha phía 220kV Mơ hình thể Hình 4-17 Hình 4.17: Mơ hình mơ trạng thái ngắn mạch pha vùng bảo vệ phía 220kV 20 − Nhận xét kết quả: Đối với trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ MBA có tải: cố ngắn mạch vùng bảo vệ dạng cố cho thấy điểm cố nhanh vào vùng làm việc (Operated) đặc tuyến so lệch Về sóng hài, phân tích cho thấy sóng hài bậc xuất thời điểm ngắn mạch có độ lớn f2 < 0.2f1 Logic "Harmonic Trip" mức (No Block 87T) logic "Diff Trip" mức (Trip 87T) Logic "Trip Signal" mức Kết bảo vệ so lệch tác động (Trip) Hình 4.18: Dạng sóng dịng điện phía MBA Hình 4.11: Phân tích sóng hài Hình 4.21: Đặc tuyến làm việc Hình 4.12: Logic Diff Trip logic Harmonic Trip 4.2.5 Sự cố vùng bảo vệ MBA khơng tải: ngắn mạch pha phía 22kV Phương thức vận hành: Ở trạng thái này, sơ đồ phương thức sau: MC CB1, CB2, CB3 trạng thái mở MBA ban đầu trạng thái khơng mang điện Tại thời điểm 0.1sec đóng MC − 21 CB1 (đóng xung kích MBA) Tại thời điểm 0.2 sec xuất ngắn mạch pha phía 22kV Mơ hình thể Error! Reference source not found Hình 4.22: Mơ hình mơ trạng thái ngắn mạch pha vùng bảo vệ phía 22kV − Nhận xét kết quả: Đối với trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ MBA khơng tải (đóng xung kích MBA xảy ngắn mạch sau đó): cố ngắn mạch vùng bảo vệ dạng cố cho thấy điểm cố nhanh vào vùng làm việc (Operated) đặc tuyến so lệch bảo vệ tác động Về sóng hài, phân tích cho thấy sóng hài bậc xuất thời gian đóng xung kích có độ lớn f2 > 0.2f1; thời gian xuất ngắn mạch sóng hài bậc giảm có độ lớn f2 < 0.2f1 Trường hợp cho thấy thời gian cắt ngắn mạch chậm trình độ (giữa đóng xung kích ngắn mạch) tồn sóng hài bậc có độ lớn f2 > 0.2f1 Logic "Harmonic Trip" mức (No Block 87T) logic "Diff Trip" mức (Trip 87T) Logic "Trip Signal" mức Kết bảo vệ so lệch tác động (Trip) máy cắt cắt hãm sóng hài bị khóa lại 22 Hình 4.133: Dạng sóng dịng điện phía MBA Hình 4.15: Phân tích sóng hài Hình 4.2614: Đặc tuyến làm việc Hình 4.16: Logic Diff Trip logic Harmonic Trip 4.3 TĨM TẮT CHƯƠNG Kết mơ tổng hợp Bảng 4.2 Bảng 4.2: Tổng hợp kết mô Logic Harmonic Trip (Block 87T) Logic Diff Trip (Trip 87T) Trip Signal 87T Kết 87T Làm việc bình thường 0 No Trip Đóng xung kích No Trip Ngắn mạch ngồi 0 No Trip Trường hợp 23 Trường hợp Logic Harmonic Trip (Block 87T) Logic Diff Trip (Trip 87T) Trip Signal 87T Kết 87T Ngắn mạch MBA có tải 1 Trip Ngắn mạch MBA không tải 1 Trip Theo khối chức bảo vệ so lệch MBA xây dựng từ Matlab/simulink chương 3, chương mô thành công làm việc chức bảo vệ so lệch MBA trường hợp khác từ: làm việc bình thường, ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, ngắn mạch vùng bảo vệ MBA mang tải khơng tải, đóng xung kích MBA Tương ứng với kết trường hợp trên, ảnh hưởng sóng hài đến làm việc 87T khảo sát minh họa rõ ràng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn "Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng sóng hài đến bảo vệ so lệch MBA NMTĐ Đại Ninh" dựa theo nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch có hãm có khóa sóng hài, đề tài tiến hành đo lường cân dịng điện phía trước đưa vào rơ le, từ tính dịng so lệch dịng hãm, tính tốn sóng hài Sau dựa vào đặc tuyến so lệch có hãm rơ le logic khóa sóng hài để đưa định làm việc (Trip hay No Trip MC) với trường hợp tương ứng thực tế làm việc rơle Ngoài ra, luận văn giới thiệu cách tổng thể rơ le MiCOM P633(AREVA) xây dựng mơ hình mơ rơ le số Matlab/ Simulink nhằm phân tích, đánh giá ảnh hưởng sóng hài đến làm việc bảo vệ so lệch MBA dựa cài đặt rơ le MiCOM P633 NMTĐ Đại Ninh Các trường hợp mô đưa luận văn bao gồm: trạng thái làm việc bình thường, cố ngắn mạch vùng bảo vệ MBA mang tải không tải, ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ đóng xung kích MBA Qua nghiên cứu, phân tích đánh giá tác giả đưa kết luận kiến nghị sau: 24 Kết mô cho thấy bảo vệ làm việc hoàn toàn với lý thuyết bảo vệ so lệch MBA Có thể thấy mơ hình rơ le bảo vệ 87T cho kết mô so sánh với logic làm việc thực tế rơle hồn tồn giống + Đối với q trình đóng xung kích MBA, điểm làm việc rơ le vào vùng tác động Tuy nhiên dòng điện pha chủ yếu bao gồm thành phần không chu kỳ sóng hài bậc nên logic hãm hài bậc kích hoạt để khóa bảo vệ + Đối với trường hợp ngắn mạch ngồi vùng, mơ cho thấy điểm làm việc rơ le nằm vùng hãm Do rơ le làm việc tin cậy + Đối với trường hợp ngắn mạch vùng, mô cho thấy điểm làm việc rơ le nằm vùng tác động Do rơ le làm việc tin cậy − Tuy nhiên luận văn hạn chế chỗ chưa xét đến số yếu tố thực tế làm ảnh hưởng đến sai số bảo vệ so lệch MBA sai số máy biến dòng, thay đổi nấc phân áp MBA, ảnh hưởng dịng thứ tự khơng,… Qua q trình xây dựng chương trình tính tốn, mơ phân tích kết cho ta kiến nghị sau: − Rơ le MiCOM P63x Areva sử dụng nhiều cho hệ thống bảo vệ nhà máy, trạm biến áp NMTĐ Đại Ninh Tuy nhiên việc tiếp cận nghiên cứu chuyên sâu cấu tạo, nguyên lý làm việc, cài đặt, thử nghiệm nhà máy cịn hạn chế Do luận văn tác giả thực mô chức bảo vệ so lệch MBA Đây sở sau tác giả mô chức khác để cung cấp thêm sở khoa học cho việc sử dụng rơ le phục vụ vận hành nhà máy hiệu − Với hướng phát triển này, ta xây dựng, mơ đặc tính làm việc cho nhiều hãng rơ le khác không giới hạn phạm vi bảo vệ so lệch MBA mà mở rộng cho đối tượng khác máy phát, đường dây truyền tải − Đây sở nghiên cứu để đưa vào công tác đào tạo nâng bậc, giữ bậc sát hạch nghề hàng năm đơn vị nhằm giúp cho người học dễ tiếp cận với lý thuyết − ... Tổng quan hệ thống rơ le bảo vệ Nhà máy Thủy điện Đại Ninh Chương Sóng hài phương pháp hạn chế sóng hài bảo vệ so lệch MBA Chương Mơ hình mơ ảnh hưởng sóng hài đến bảo vệ so lệch MBA Matlab-Simulink... 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 hệ thống bảo vệ tự dùng 22/0.4kV,... rơ le MiCOM P633 bảo vệ MBA AT3 Nhà máy thủy điện Đại Ninh CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH NMTĐ Đại Ninh nằm địa phận