intTypePromotion=1

Ứng dụng rơle so lệch trở kháng thấp 7SS601 để bảo vệ cho thanh góp trong hệ thống điện

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

0
115
lượt xem
10
download

Ứng dụng rơle so lệch trở kháng thấp 7SS601 để bảo vệ cho thanh góp trong hệ thống điện

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thanh góp là phần tử quan trọng trong hệ thống điện, bởi đây chính là đầu mối liên hệ của nhiều phần tử khác nhau trong hệ thống, nên khi xảy ra ngắn mạch trên thanh góp nếu không được rơle bảo vệ so lệch thanh góp loại trừ một cách nhanh chóng và tin cậy thì có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng và làm tan rã hệ thống. Bài báo trình bày cách tính chọn số vòng dây của biến dòng phụ trung gian và thông số chỉnh định của rơle 7SS601, đồng thời ứng dụng rơle này để bảo vệ hệ thống thanh góp cho trạm biến áp 110kV Điện Nam – Điện Ngọc.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng rơle so lệch trở kháng thấp 7SS601 để bảo vệ cho thanh góp trong hệ thống điện

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009<br /> <br /> <br /> <br /> ỨNG DỤNG RƠLE SO LỆCH TRỞ KHÁNG THẤP 7SS601 ĐỂ BẢO VỆ<br /> CHO THANH GÓP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN<br /> AN APPLICATION OF LOW 7SS601 IMPEDANCE TO THE BUSBAR<br /> DIFFERENTIAL PROTECTION IN THE POWER SYSTEM<br /> <br /> <br /> Lê Kim Hùng<br /> Đại học Đà Nẵng<br /> Vũ Phan Huấn<br /> Trung tâm thí nghiệm điện 3<br /> <br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Thanh góp là phần tử quan trọng trong hệ thống điện, bởi đây chính là đầu mối liên hệ<br /> của nhiều phần tử khác nhau trong hệ thống, nên khi xảy ra ngắn mạch trên thanh góp nếu<br /> không được rơle bảo vệ so lệch thanh góp loại trừ một cách nhanh chóng và tin cậy thì có thể<br /> gây ra những hậu quả nghiêm trọng và làm tan rã hệ thống. Bài báo trình bày cách tính chọn số<br /> vòng dây của biến dòng phụ trung gian và thông số chỉnh định của rơle 7SS601, đồng thời ứng<br /> dụng rơle này để bảo vệ hệ thống thanh góp cho trạm biến áp 110kV Điện Nam – Điện Ngọc.<br /> ABSTRACT<br /> A busbar is a very important component in a power distribution network. It forms an<br /> electrical ‘node’ where many circuits come together, feeding in and sending out power. Faults<br /> on the busbar do not pose risks of equipment damage and fall to a power system if some form<br /> of busbar differential protection is used for quickly detecting and clearing of a fault on the<br /> system. This paper presents some general procedures on the calculation and selection of how<br /> to set the wiring number of auxiliary circuit transformer, a basic setting criteria for the low<br /> 7SS601 impedance busbar differential protection. In addition, we also suggest an application of<br /> this impedance to Dien Nam - Dien Ngoc 110kV Power Substation.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1. Đặt vấn đề<br /> Để bảo vệ thanh góp chống các dạng ngắn mạch người ta dùng bảo vệ so lệch,<br /> trong đó loại rơ le so lệch 7SS610 được sử dụng phổ biến để bảo vệ thanh góp tại các<br /> trạm biến áp. Tuy nhiên, khi thực hiện bảo vệ so lệch thanh góp có thể do các sai số<br /> biến dòng (CT), tỷ số biến CT khác nhau nên khi đưa dòng nhị thứ CT vào cổng dòng<br /> của rơle 7SS601 thì có thể gây ra tác động nhầm trong điều kiện làm việc bình thường.<br /> Vì thế, ta cần phải cài đặt giá trị chỉnh định rơle và tính chọn cách đấu dây biến dòng<br /> trung gian hợp lý trước khi đưa vào rơle [1], [3].<br /> 2. Bảo vệ so lệch thanh góp tổng trở thấp<br /> Bảo vệ so lệch làm việc dựa trên định luật Kirchhoff 1. Nếu xem các CT hoàn<br /> toàn giống nhau thì ở chế độ ngắn mạch ngoài hoặc chế độ vận hành bình thường, tổng<br /> <br /> 28<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009<br /> <br /> dòng điện so lệch (dòng không cân bằng) đi vào rơle so lệch phải gần bằng 0. Khi phát<br /> hiện có sự cố trong vùng đối tượng bảo vệ, rơle cho đi cắt MC với thời gian rất bé,<br /> khoảng (10 ÷ 20) ms. Công thức tính dòng so lệch và dòng hãm đối với rơle họ 7SS601<br /> như sau [4]:<br /> Dòng so lệch: I Diff = |I 1 + I2 +…. I n |<br /> Dòng hãm: IBias = |I 1 | + |I 2 |+ ….|I n |<br /> Sơ đồ minh họa hệ thống hai thanh góp (TG) sử dụng rơle 7SS601 cho trên hình<br /> 1 gồm có 2 ngăn lộ 131,132 (có tỷ số biến CT 400/1A), 2 ngăn lộ 171,172 (có tỷ số biến<br /> CT 1000/1A) và mạch TG 100 (có ỷt số biến CT 600/1A) sử dụng biến dòng phụ<br /> 4AM5120-3DA (có dòng ơs cấp định mức 1A). Dòng thứ cấp 100mA của các biến<br /> dòng phụ được đưa vào cổng dòng so lệch rơle F87B1 của thanh góp 1, F87B2 của<br /> thanh góp 2 và khối dòng hãm 7TM7 0. Khối dòng hãm có tác dụng tạo dòng hãm đưa<br /> vào cổng dòng hãm của rơle F87B1 và F87B2. Rơle trung gian 7TR71 có tácụng d<br /> chuyển đổi mạch dòng cấp cho F87B1 và F87B2 khi MC 100 đóng hoặc cắt.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1: Sơ đồ bảo vệ so lệch thanh góp dùng rơle 7SS601<br /> Khi có sự cố trên một thanh góp của hệ thống, theo yêu cầu chọn lọc, bảo vệ<br /> rơle phải cắt tất cả các máy cắt nối tới thanh góp đó [1],[3].<br /> - Trong trường hợp MC 100 mở thì cả hai TG 1 và TG 2 làm việc độc lập. Nếu có<br /> sự cố tại N1 trên TG 1 (hoặc tại N2 trên TG 2), thì F87B1 cắt MC 171, MC 131<br /> nối đến TG 1 (hoặc F87B2 cắt MC 172, MC 132 nối đến TG 2) . Trong trường<br /> 29<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009<br /> <br /> hợp có sự cố tại N3 nằm giữa MC 100 và CT của MC 100 thì thanh góp 1 sẽ coi<br /> đó là sự cố trong vùng bảo vệ và F87B1 cắt MC 171, MC 131.<br /> - Trong trường hợp MC 100 đóng thì khi có sự cố tại N1 trên TG 1 (hoặc tại N2<br /> trên TG 2) thì F87B1 cắt MC 171, MC 131 nối đến thanh góp 1 (hoặc F87B2 cắt<br /> MC 172, MC 132 nối đến TG 2) và MC 100. Còn trong trường hợp xẩy ra sự tại<br /> N3 nằm giữa MC 100 và CT của MC 100 thì MC 171, MC 131, MC 172, MC<br /> 132 và MC 100 cắt ra.<br /> 3. Biến dòng phụ và tỷ số CT lệch nhau<br /> Để giảm ảnh hưởng của dòng không cân bằng, nhằm nâng cao độ nhạy cho bảo<br /> vệ, bảo vệ so lệch thanh góp có dùng biến dòng phụ để tạo ra dòng tổng đưa vào rơ le.<br /> Giá trị này phụ thuộc vào tỷ số vòng dây giữa các cuộn. Theo đề nghị của nhà chế tạo,<br /> để đảm bảo độ nhạy cả khi có sự cố chạm đất, sự cố 2 và 3 pha (xem hình 2) nên chọn<br /> số vòng theo quan hệ [2]: W p1 : W p2 : W p3 = 2:1:3 hoặc tỷ số dòng điện nhất thứ của<br /> biến dòng phụ là I L1 :I L2 :I L3 = 5:3:4. Dòng điện đầu ra của biến dòng phụ tính theo công<br /> thức [3]:<br /> i S = i L1 + i L 2 + i L 3<br /> WP1 + WP 3 j 0<br /> i L1 = i P . .e (1)<br /> WS<br /> WP 3 j120<br /> iL 2 = iP . .e (2)<br /> WS<br /> WP 2 + WP 3 j 240<br /> iL3 = iP . .e (3)<br /> WS<br /> Trong đó:<br /> - W S = 500 – Cuộn dây nhị thứ của<br /> CT phụ.<br /> - W P1, W P2, W P3 – Cuộn dây nhất<br /> thứ của CT phụ.<br /> - i S – Dòng nhị thứ của CT phụ.<br /> - i P – Dòng nhị thứ định mức của CT Hình 2: Sơ đồ đấu nối của biến dòng phụ, đồ thị<br /> chính. véc tơ của biến dòng chính và biến dòng phụ.<br /> Ví dụ: hệ thống thanh góp trên hình 1 gồm<br /> 05 ngăn lộ có tỷ số biến 400/1 , 600/1 và 1000/1. Nếu không chọn cách đấu nối hợp lý<br /> của biến dòng phụ thì dòng so lệch đi vào rơle sẽ lớn, có thể làm rơle tác động nhầm<br /> trong điều kiện làm việc bình thường hoặc khi có ngắn mạch ngoài. Cho nên, ta phải<br /> dựa vào tài liệu kỹ thuật của rơle bảo vệ so lệch trở kháng thấp 7SS601 và biến dòng<br /> trung gian loại 4MA5120 -3DA để tính toán chọn cách đấu nối phù hợp theo trình tự<br /> sau:<br /> <br /> 30<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009<br /> <br /> Bước 1:<br /> Chọn ước số chung nhỏ nhất của các tỷ số biến CT có kết quả nhỏ hơn 10. Lấy<br /> kết quả phép chia đó làm chỉ dẫn đấu nối cho CT trung gian. Tra theo chỉ dẫn chọn tỷ số<br /> biến trung gian loại 4MA5120-3DA trong tài liệu [3] cho kết quả dưới đây:<br /> Ước số chung<br /> Tỷ số biến CT W P1 - W P2 - W P3 Pha Đấu nối Dây cầu<br /> nhỏ nhất<br /> L1 J,K<br /> B-E<br /> 400/1 4 24 – 12 – 36 L3 A,F<br /> N L,M<br /> L1 A,K<br /> B-E; F-J<br /> 600/1 6 36 – 18 – 54 L3 G,H<br /> L-N<br /> N M,O<br /> L1 J,M K-L<br /> 1000/1 10 60 – 30 – 90 L3 A,H B-E; F-G<br /> N N,O<br /> Bước 2:<br /> Trường hợp CT 400/1: Thế các giá trị i P =1, W P1 = 24, W P2 = 12,W P3 =36 và<br /> W S =500 vào công thức (1),(2), (3).<br /> WP1 + WP 3 60<br /> i L1 = i P × × e j0 = 1× × e j 0 = 0,12e j 0<br /> WS 500<br /> WP 3 36<br /> iL 2 = iP × × e j120 = 1 × × e j120 = 0,072e j120<br /> WS 500<br /> WP 2 + WP 3 48<br /> iL3 = iP × × e j 240 = 1 × × e j 240 = 0,096 j 240<br /> WS 500<br /> i S ( 400 ) = i L1 + i L 2 + i L 3 = 0,0415e − j 30<br /> Tiếp tục tính cho trường hợp CT 600/1 và CT 1000/1 đem lại kết quả trên hình 3.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3: Kết quả tính chọn cách đấu nối CT phụ<br /> <br /> <br /> 31<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009<br /> <br /> 4. Ứng dụng rơle 7SS601 cho bảo vệ thanh góp tại TBA 110KV Điện Nam – Điện<br /> Ngọc<br /> Tương tự các bước tính toán trên ta áp dụng vào thanh góp 110kV gồm 04 ngăn<br /> lộ có tỷ số biến 300/1 và 02 ngăn lộ có tủ số biến 400/1 tại TBA 110kV Điện Nam –<br /> Điện Ngọc (xem hình 4).<br /> A<br /> <br /> B<br /> <br /> C<br /> 300A<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 300A<br /> 0,0625A 0,0625A<br /> 1A A Y 0,75A A Y<br /> * *<br /> <br /> <br /> 36 48<br /> *<br /> K *<br /> M<br /> CT - 5P20 CT - 5P20<br /> * *<br /> 300/1A G 400/1A J<br /> 18 500 24 500<br /> H K<br /> <br /> M H<br /> 54 72<br /> O X O X<br /> 4AM5120-3DA 4AM5120-3DA<br /> <br /> <br /> XT E05, E06, E07, XT E02, MBA T2<br /> MBA T1<br /> <br /> Hình 4: Sơ đồ đấu nối CT thanh góp 110kV TBA Điện Nam - Điện Ngọc<br /> <br /> Bước 1: Chọn chỉ dẫn đấu nối cho CT trung gian<br /> <br /> Ước số chung<br /> Tỷ số biến CT W P1 - W P2 - W P3 Pha Đấu nối Dây cầu<br /> nhỏ nhất<br /> L1 A,K<br /> B-E; F-J<br /> 300/1 6 36-18-52 L3 G,H<br /> L-N<br /> N M,O<br /> L1 A,M<br /> B-E; F-L<br /> 400/1 8 48-24-72 L3 J,K<br /> G-N<br /> N H,O<br /> Bước 2: Kiểm tra dòng nhị thứ vào cổng dòng rơle<br /> <br /> Trường hợp 300/1 Trường hợp 400/1<br /> 36 + 54 48 + 72<br /> iL1 = 1 × × e j 0 = 0,18e j 0 iL1 = 0,75 × × e j 0 = 0,18e j 0<br /> 500 500<br /> 54 72<br /> iL 2 = 1 × × e j120 = 0,108e j120 iL 2 = 0,75 × × e j120 = 0,108e j120<br /> 500 500<br /> 18 + 54 24 + 72 j 240<br /> iL 3 = 1 × × e j 240 = 0,144e j 240 iL 3 = 0,75 × ×e = 0,144e j 240<br /> 500 500<br /> iS (300 ) = iL1 + iL 2 + iL 3 = 0,0625e − j 30 iS ( 00 ) = iL1 + iL 2 + iL 3 = 0,0625e − j 30<br /> <br /> 32<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009<br /> <br /> Qua kết quả tính toán trên, ta thấy iS (300 ) = iS ( 400 ) = 0,0625e − j 30 đảm bảo không có<br /> dòng so lệch vào cho rơ le 7SS601 tron g điều kiện bình thường hoặc có ngắn mạch<br /> ngoài. Với các thông số đã tính toán, sau khi đưa vào vận hành cho đến nay rơle làm<br /> việc ổn định và tin cậy.<br /> 5. Thông số chỉnh định rơle<br /> Theo tài liệu [3], [4] ta các thông số chỉnh định rơle 7SS601 gồm:<br /> - Dòng khởi động của bảo vệ chọn theo 2 điều kiện:<br /> Điều kiện 1: theo dòng phụ tải cực đại (I ptMAX ) khi đứt mạch thứ cấp CT.<br /> id > ≥ 1,2.I ptMAX<br /> Điều kiện 2: theo dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất (I scMIN ).<br /> id > ≥ 0,5.I scMIN<br /> <br /> Trong hai điều kiện trên, điều ki ện nào cho dòng điện khởi động khởi động lớn<br /> hơn thì chọn làm dòng khởi động tính<br /> toán.<br /> - Độ dốc hãm k = 0,25 ÷ 0,8<br /> giúp rơle loại trừ các sai số<br /> CT, sai số đo lường và chống<br /> lại các sự cố từ bên ngoài.<br /> - Ngưỡng dòng giám sát mạch<br /> nhị thứ CT IdCTs > dùng để<br /> loại trừ khả năng đứt mạch<br /> nhị thứ CT làm dòng so lệch Hình 5. Đặc tính so lệch rơle 7SS601<br /> xuất hiện. Nếu mạch nhị thứ<br /> CT bị đứt, bảo vệ so lệch bị khóa và đưa tín hiệu cảnh báo.<br /> 6. Kết luận<br /> Với mục đích ứng dụng rơle kỹ thuật số 7SS601 để bảo vệ so lệch thanh góp, ta<br /> cần bắt đầu từ việc tìm hiểu cách cài đặt rơle, nghiên cứu và phân tích những tài liệu kỹ<br /> thuật của nhà sản xuất, bản vẽ thiết kế và cuối cùng là thử nghiệm và hiệu chỉnh. Bài<br /> báo đã trình bày nguyên lý làm vi ệc của hệ thống bảo vệ so lệch thanh góp cách tính<br /> toán các thông số của rơle so lệch 7SS601, chọn cách đấu nối số vòng dây CT phụ. Điều<br /> này giúp cho cán bộ thí nghiệm, cán bộ điều độ và cán bộ thiết kế tiếp cận rơle kỹ thuật<br /> số bảo vệ thanh góp dễ dàng và đảm bảo tin cậy.<br /> <br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> ảo vệ các ph ần tử chính trong hệ thống điện, NXB Đà<br /> [1] PGS.TS Lê Kim Hùng, B<br /> Nẵng, 2004.<br /> <br /> 33<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 4(33).2009<br /> <br /> [2] VS.GS Trần Đình Long, Bảo vệ các Hệ thống điện, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà<br /> Nội, 2000.<br /> [3] SIEMENS, Application For Siprotec Protection Relays, 2005.<br /> [4] SIEMENS, 7SS600 Different Protection Relays, 2002.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 34<br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2