Luận văn thạc sĩ về bảo vệ so lệch đường dây truyền tải điện tại thành phố Hồ Chí Minh

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu kỹ thuật điện nghiên cứu ứng dụng bảo vệ so lệch đường dây truyền tải trên lưới điện thành phố hồ, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân,

• Tác giả: Trần Văn Chuyên
• Người hướng dẫn: TS. Lê Kỷ
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng bảo vệ so lệch đường dây truyền tải trên lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG I: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.1. I. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.2.1. II. Mục tiêu của đề tài
• 1.2.2. II. Nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG II: THỰC TRẠNG ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI VÀ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE TRÊN LƢỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DO EVNHCMC QUẢN LÝ
• 2.1. I. THỰC TRẠNG
• 2.2. II. LỰA CHỌN ĐƢỜNG DÂY ĐỂ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BẢO VỆ SO LỆCH
• 3. CHƯƠNG III: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ SO LỆCH ĐƢỜNG DÂY
• 3.1. I. Bảo vệ so lệch dọc cho đƣờng dây đơn
• 3.2. I. Bảo vệ so lệch đƣờng dây song song
• 3.3. II. RƠLE SEL-311L
• 3.3.1. II. Tổng quan
• 3.3.2. II. Nguyên lý hoạt động
• 3.3.3. II. Cài đặt vùng hạn chế và giám sát các chức năng so lệch
• 3.3.4. II. Cài đặt đảm bảo chọn lọc khi sự cố ngoài vùng bảo vệ
• 3.3.5. II. Những cài đặt liên quan đến 87L
• 3.3.6. II. Chỉnh định chức năng bảo vệ khoảng cách
• 3.4. III. THÔNG SỐ ĐƢỜNG DÂY ĐÔNG THẠNH (171) - TÂN HIỆP (172)
• 3.4.1. III. Chiều dài
• 3.4.2. III. Loại dây
• 3.4.3. III. Dòng định mức
• 3.4.4. III. Tỉ số CT tại trạm Đông Thạnh và Tân Hiệp
• 3.4.5. III. Tỉ số VT tại trạm Đông Thạnh và Tân Hiệp
• 3.4.6. III. Tổng trở thứ tự thuận Z1
• 3.4.7. III. Tổng trở thứ tự không Z0
• 3.5. IV. TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ĐƢỜNG DÂY ĐÔNG THẠNH (171) - TÂN HIỆP (172)
• 3.5.1. IV. Tính toán ngắn mạch 3 pha
• 3.5.2. IV. Tính toán ngắn mạch 1 pha
• 3.6. V. TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH CHỨC NĂNG 87/21 CỦA RƠLE SEL-311L BẢO VỆ ĐƢỜNG DÂY ĐÔNG THẠNH (171) - TÂN HIỆP (172)
• 3.6.1. IV. Tính toán chỉnh định đối với chức năng 87L
• 3.6.2. IV. Tính toán chỉnh định đối với chức năng 21
• 4. CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG
• 4.1. I. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG
• 4.2. II. HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH MÔ PHỎNG
• 4.3. III. CHẠY MÔ HÌNH MÔ PHỎNG
• 4.3.1. III. Khi lƣới điện làm việc bình thƣờng
• 4.3.2. III. Khi sự cố 3 pha trong vùng bảo vệ
• 4.3.3. III. Khi sự cố 3 pha tại thanh cái trạm Đông Thạnh
• 4.3.4. III. Khi sự cố 3 pha tại thanh cái trạm Tân Hiệp
• 4.3.5. III. Khi sự cố 1 pha trong vùng bảo vệ
• 4.3.6. III. Khi sự cố 1 pha tại thanh cái trạm Đông Thạnh
• 4.3.7. III. Khi sự cố 3 pha tại thanh cái trạm Tân Hiệp
• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
• SUMMARY OF THE MASTER'S DOCUMENT
• LỜI CAM ĐOAN
• PHỤ LỤC 1
• PHỤ LỤC 2
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Đề tài "Nghiên cứu bảo vệ so lệch đường dây truyền tải điện tại TP.HCM" nhằm làm rõ bảo vệ so lệch đường dây truyền tải điện là một giải pháp hiệu quả cho hệ thống điện hiện nay. Với sự phát triển của công nghệ, việc áp dụng công nghệ truyền tải điện hiện đại là cần thiết để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Theo Thông tư số 39/2015/TT-BCT, yêu cầu về thời gian loại trừ sự cố đã được đặt ra, điều này càng khẳng định tính cấp thiết của việc nghiên cứu và áp dụng bảo vệ so lệch cho các đường dây. Hệ thống truyền tải điện của TP.HCM hiện có 140 đường dây 110/220kV, trong đó 139 đường dây sử dụng bảo vệ khoảng cách, tuy nhiên, nhiều đường dây không đáp ứng yêu cầu về thời gian loại trừ sự cố. Việc chuyển sang bảo vệ so lệch sẽ giúp khắc phục các nhược điểm của phương pháp hiện tại, đồng thời phù hợp với cấu trúc lưới điện hiện tại.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu và ứng dụng bảo vệ so lệch cho các đường dây điện tại TP.HCM, nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. Cụ thể, đề tài sẽ tập trung vào việc nghiên cứu rơ le SEL-311L, một loại rơ le có nhiều ưu điểm vượt trội như khả năng xử lý chính xác các sai số của dòng điện, đồng thời tính toán và chỉnh định bảo vệ cho đường dây. Mục tiêu cụ thể bao gồm việc tính toán các thông số cài đặt cho chức năng 87L và 21 của rơ le SEL-311L, cũng như xây dựng mô hình mô phỏng để kiểm tra hoạt động của chức năng 87L. Qua đó, đề tài không chỉ đóng góp vào việc cải thiện độ tin cậy của lưới điện mà còn mở rộng khả năng áp dụng cho các đường dây khác trong tương lai.

III. Thực trạng hệ thống bảo vệ đường dây truyền tải

Hệ thống bảo vệ đường dây truyền tải điện tại TP.HCM hiện có nhiều bất cập. Theo thống kê, trong số 140 đường dây, chỉ có 1 đường dây sử dụng bảo vệ so lệch trong khi phần lớn các đường dây còn lại sử dụng bảo vệ khoảng cách. Điều này dẫn đến việc thời gian loại trừ sự cố không đạt yêu cầu theo quy định. Hệ thống bảo vệ rơ le cần phải được cải thiện để đáp ứng tiêu chí an toàn điện và nâng cao độ tin cậy của lưới điện. Đặc biệt, việc sử dụng rơ le SEL-311L sẽ giúp khắc phục các nhược điểm của bảo vệ khoảng cách, đồng thời tăng cường khả năng phát hiện sự cố nhanh chóng và chính xác. Việc nghiên cứu thực trạng hiện tại sẽ là cơ sở để đề xuất các giải pháp cải tiến hiệu quả cho hệ thống bảo vệ điện năng.

IV. Giải pháp bảo vệ so lệch đường dây

Giải pháp bảo vệ so lệch được đề xuất trong luận văn này là sử dụng rơ le SEL-311L cho các đường dây truyền tải điện tại TP.HCM. Rơ le này có khả năng hoạt động ổn định, dễ cài đặt và có giá thành hợp lý. Đặc biệt, chức năng 87L của rơ le SEL-311L cho phép phát hiện sự cố một cách chính xác, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài như dao động hoặc ngắn mạch ngoài. Qua việc tính toán và mô phỏng, luận văn đã chỉ ra rằng việc áp dụng bảo vệ so lệch sẽ giúp nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện TP.HCM. Các thông số cài đặt và cách thức hoạt động của hệ thống bảo vệ sẽ được trình bày chi tiết trong phần mô phỏng của luận văn, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho việc triển khai rộng rãi giải pháp này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lưới điện truyền tải tại Thành phố Hồ Chí Minh do Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh (EVNHCMC) quản lý hiện có khoảng 140 đường dây 110/220kV, trong đó phần lớn sử dụng bảo vệ khoảng cách làm bảo vệ chính. Tuy nhiên, theo Thông tư số 39/2015/TT-BCT, các hệ thống bảo vệ phải đáp ứng thời gian tối đa loại trừ sự cố rất nghiêm ngặt, trong khi thực tế có đến 15-20% chiều dài đường dây không đạt yêu cầu này. Đặc biệt, các đường dây ngắn có bảo vệ khoảng cách thường không đáng tin cậy do phụ thuộc vào tổng trở đường dây. Trước thực trạng đó, việc nghiên cứu ứng dụng bảo vệ so lệch đường dây truyền tải nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh là cấp thiết.

Mục tiêu chính của luận văn là nghiên cứu ứng dụng bảo vệ so lệch sử dụng rơle SEL-311L cho một đường dây truyền tải điển hình, cụ thể là đường dây Đông Thạnh (171) - Tân Hiệp (172). Rơle SEL-311L được lựa chọn nhờ các đặc tính ưu việt như tác động phẳng, xử lý sai số CT, và khả năng giao tiếp hiện đại. Nghiên cứu tập trung trong phạm vi lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh, với dữ liệu thu thập từ hệ thống quản lý kỹ thuật PMIS và các trung tâm điều độ. Kết quả nghiên cứu dự kiến góp phần nâng cao độ tin cậy, đáp ứng yêu cầu pháp lý và cải thiện hiệu quả vận hành lưới điện truyền tải.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình bảo vệ so lệch dòng điện, bao gồm:

• Nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện có hãm: Bảo vệ so lệch dòng điện so sánh dòng điện tại hai đầu đường dây, sử dụng dòng so lệch ISL = I1T - I2T để phát hiện sự cố nội vùng. Hệ số hãm KH được dùng để điều chỉnh độ nhạy, thường trong khoảng 0,2 đến 0,5 nhằm tránh tác động nhầm khi mất nguồn một phía.

• Mô hình bảo vệ so lệch dọc và ngang: Bảo vệ so lệch dọc dùng cho đường dây đơn hoặc hai nguồn cung cấp, truyền tín hiệu qua đường dây thông tin thay cho dây dẫn phụ. Bảo vệ so lệch ngang có hướng dùng cho đường dây song song, dựa trên so sánh dòng điện giữa các nhánh để xác định điểm sự cố.

• Đặc tính tác động phẳng (Alpha Plane) của rơle SEL-311L: SEL-311L sử dụng đặc tính tác động phẳng, xét tỷ số phức của dòng điện hai đầu đường dây trên mặt phẳng phức, tạo vùng hạn chế quanh điểm 1∠180° để tránh tác động nhầm khi sự cố ngoài vùng bảo vệ. Rơle còn xử lý sai số CT và các yếu tố trễ tín hiệu truyền thông.

Các khái niệm chính bao gồm: dòng so lệch, hệ số hãm, vùng hạn chế, đặc tính tác động phẳng, và các chức năng bảo vệ 87L (so lệch pha), 87L2 (so lệch dòng thứ tự nghịch), 87LG (so lệch dòng thứ tự không).

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp phân tích lý thuyết, thu thập số liệu thực tế và mô phỏng:

• Nguồn dữ liệu: Số liệu kỹ thuật đường dây và hệ thống bảo vệ được lấy từ phần mềm quản lý kỹ thuật PMIS của EVNHCMC, số liệu đo thông số kỹ thuật từ Trung tâm Thí nghiệm Điện, và tài liệu hướng dẫn chỉnh định rơle từ Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Nam.

• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn đường dây Đông Thạnh (171) - Tân Hiệp (172) làm đối tượng nghiên cứu điển hình do có chiều dài lớn, cấp điện áp 110kV, và cấp điện cho phụ tải quan trọng như Nhà máy nước Tân Hiệp.

• Phương pháp phân tích: Tính toán chỉnh định các thông số bảo vệ so lệch (chức năng 87L) và bảo vệ dự phòng khoảng cách (chức năng 21) cho rơle SEL-311L. Xây dựng mô hình mô phỏng đặc tính hoạt động của chức năng 87L để đánh giá hiệu quả bảo vệ trong các tình huống sự cố khác nhau.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 7 năm 2019, bao gồm thu thập số liệu, tính toán chỉnh định, mô phỏng và phân tích kết quả.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, thực tiễn và khả năng áp dụng rộng rãi cho các đường dây truyền tải khác trong lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng bảo vệ đường dây truyền tải: Trong 140 đường dây 110/220kV do EVNHCMC quản lý, có 139 đường dây sử dụng bảo vệ khoảng cách làm bảo vệ chính. Qua phân tích phiếu chỉnh định, khoảng 15-20% chiều dài đường dây không đáp ứng thời gian tối đa loại trừ sự cố theo Thông tư 39/2015/TT-BCT, đặc biệt ở vùng 2 và 3 của bảo vệ.

2. Ưu điểm của bảo vệ so lệch với rơle SEL-311L: Rơle SEL-311L có đặc tính tác động phẳng ưu việt, xử lý sai số CT và trễ tín hiệu truyền thông, cho phép bảo vệ so lệch hoạt động ổn định, tin cậy và chọn lọc tuyệt đối. Các chức năng 87L, 87L2, 87LG được cài đặt phù hợp với đặc điểm đường dây Đông Thạnh - Tân Hiệp.

3. Kết quả chỉnh định và mô phỏng: Các thông số cài đặt cho chức năng 87L và 21 của rơle SEL-311L được tính toán chính xác, đảm bảo bảo vệ tác động nhanh khi có sự cố trong vùng bảo vệ. Mô hình mô phỏng cho thấy bảo vệ so lệch không tác động nhầm khi sự cố ngoài vùng bảo vệ, đồng thời phát hiện chính xác các sự cố 3 pha và 1 pha trong vùng bảo vệ.

4. So sánh với bảo vệ khoảng cách: Bảo vệ so lệch không phụ thuộc vào tổng trở đường dây, khắc phục nhược điểm của bảo vệ khoảng cách trên các đường dây ngắn. Do đó, bảo vệ so lệch nâng cao độ tin cậy và giảm thời gian mất điện cho lưới điện truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc bảo vệ khoảng cách không đáp ứng yêu cầu là do đặc tính phụ thuộc vào tổng trở đường dây, gây sai số khi đường dây ngắn hoặc có điểm đấu nối phức tạp. Bảo vệ so lệch với rơle SEL-311L sử dụng nguyên lý so sánh dòng điện hai đầu, kết hợp với đặc tính tác động phẳng và xử lý sai số CT, giúp tăng độ nhạy và chọn lọc tuyệt đối.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với xu hướng ứng dụng bảo vệ so lệch trong các lưới điện hiện đại có hệ thống truyền thông đồng bộ và chuẩn IEC61850. Việc mô phỏng chi tiết các tình huống sự cố cho thấy rơle SEL-311L có khả năng xử lý nhanh và chính xác, góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đặc tính tác động phẳng (Alpha Plane) của rơle SEL-311L, bảng so sánh thời gian tác động giữa bảo vệ so lệch và bảo vệ khoảng cách, cũng như bảng thống kê tỷ lệ sự cố được phát hiện chính xác trong mô phỏng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai rộng rãi bảo vệ so lệch trên các đường dây truyền tải ngắn: Áp dụng bảo vệ so lệch dùng rơle SEL-311L cho các đường dây có chiều dài ngắn và cấp điện áp 110/220kV nhằm nâng cao độ tin cậy và đáp ứng yêu cầu thời gian loại trừ sự cố theo Thông tư 39/2015/TT-BCT. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể thực hiện: EVNHCMC phối hợp với các đơn vị truyền tải điện.

2. Đào tạo và nâng cao năng lực vận hành, bảo trì hệ thống bảo vệ so lệch: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về cài đặt, vận hành và bảo trì rơle SEL-311L cho kỹ sư và nhân viên kỹ thuật. Thời gian: 6 tháng đến 1 năm. Chủ thể: EVNHCMC, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM.

3. Xây dựng hệ thống mô phỏng và thử nghiệm bảo vệ so lệch: Phát triển mô hình mô phỏng chi tiết các tình huống sự cố để kiểm tra và tối ưu hóa các thông số bảo vệ trước khi triển khai thực tế. Thời gian: 6 tháng. Chủ thể: Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền Nam, EVNHCMC.

4. Nâng cấp hệ thống truyền thông và đồng bộ dữ liệu: Đảm bảo hệ thống truyền thông đáp ứng chuẩn IEC61850, giảm thiểu trễ tín hiệu và sai số truyền dẫn để bảo vệ so lệch hoạt động chính xác. Thời gian: 1-3 năm. Chủ thể: EVNHCMC, các nhà cung cấp thiết bị truyền thông.

Các giải pháp trên cần được phối hợp đồng bộ nhằm tối ưu hiệu quả bảo vệ, giảm thiểu thời gian mất điện và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho Thành phố Hồ Chí Minh.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và chuyên gia vận hành lưới điện truyền tải: Nắm bắt kiến thức về bảo vệ so lệch và ứng dụng thực tế rơle SEL-311L để nâng cao hiệu quả vận hành và xử lý sự cố nhanh chóng.

2. Nhà quản lý và hoạch định chính sách ngành điện: Hiểu rõ các yêu cầu pháp lý và kỹ thuật trong bảo vệ lưới điện, từ đó xây dựng các chính sách đầu tư và phát triển hệ thống bảo vệ phù hợp.

3. Giảng viên và sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Điện: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu về lý thuyết và ứng dụng bảo vệ so lệch, giúp nâng cao chất lượng đào tạo và nghiên cứu khoa học.

4. Nhà cung cấp thiết bị và giải pháp công nghệ điện: Tham khảo các yêu cầu kỹ thuật và đặc tính vận hành của rơle SEL-311L để phát triển sản phẩm phù hợp với thị trường Việt Nam.

Mỗi nhóm đối tượng có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến quy trình làm việc, nâng cao hiệu quả vận hành và phát triển bền vững hệ thống điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Bảo vệ so lệch khác gì so với bảo vệ khoảng cách?
   Bảo vệ so lệch so sánh dòng điện hai đầu đường dây, không phụ thuộc vào tổng trở đường dây, nên có độ nhạy và chọn lọc tuyệt đối. Trong khi đó, bảo vệ khoảng cách dựa trên tổng trở, dễ bị sai số khi đường dây ngắn hoặc có điểm đấu nối phức tạp.

2. Tại sao chọn rơle SEL-311L cho bảo vệ so lệch?
   SEL-311L có đặc tính tác động phẳng ưu việt, xử lý sai số CT, hỗ trợ nhiều chức năng bảo vệ (87L, 21), dễ cài đặt và giao tiếp theo chuẩn IEC61850, phù hợp với lưới điện hiện đại.

3. Làm thế nào để đảm bảo bảo vệ so lệch không tác động nhầm?
   Bằng cách cài đặt vùng hạn chế (góc mở 195° và bán kính 6), sử dụng hệ số hãm phù hợp, và giám sát các chức năng so lệch dòng thứ tự nghịch và không, bảo vệ tránh tác động khi sự cố ngoài vùng bảo vệ.

4. Ứng dụng bảo vệ so lệch có phù hợp với lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh?
   Có, do lưới điện có cấu trúc thuận lợi, chiều dài đường dây ngắn, hệ thống truyền thông hiện đại và đáp ứng tiêu chí N-1, bảo vệ so lệch dễ dàng triển khai và nâng cao độ tin cậy.

5. Thời gian tác động của bảo vệ so lệch so với bảo vệ khoảng cách như thế nào?
   Bảo vệ so lệch có thể tác động tức thời, không cần phối hợp thời gian với các bảo vệ khác do tính chọn lọc tuyệt đối, trong khi bảo vệ khoảng cách thường có thời gian trễ để phối hợp.

Kết luận

• Bảo vệ so lệch sử dụng rơle SEL-311L là giải pháp hiệu quả, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho lưới truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh.
• Đường dây Đông Thạnh - Tân Hiệp được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu điển hình, với các thông số chỉnh định bảo vệ được tính toán và mô phỏng thành công.
• Rơle SEL-311L có đặc tính tác động phẳng, xử lý sai số CT và trễ tín hiệu, đảm bảo bảo vệ chính xác và chọn lọc tuyệt đối.
• Kết quả nghiên cứu đáp ứng yêu cầu thời gian loại trừ sự cố theo Thông tư 39/2015/TT-BCT và khắc phục nhược điểm của bảo vệ khoảng cách trên đường dây ngắn.
• Đề xuất triển khai rộng rãi bảo vệ so lệch, nâng cấp hệ thống truyền thông và đào tạo nhân lực để tối ưu hiệu quả vận hành lưới điện.

Hành động tiếp theo là phối hợp các đơn vị liên quan để triển khai thử nghiệm thực tế và mở rộng ứng dụng bảo vệ so lệch trên các đường dây truyền tải khác trong Thành phố Hồ Chí Minh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Bảo vệ so lệch là loại bảo vệ đơn giản, đáng tin cậy. Bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối, không phản ứng theo dao động, quá tải, ngắn mạch ngoài và tác động tức thời khi ngắn mạch xảy ra tại bất kỳ điểm nào trong vùng bảo vệ. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của các loại rơle kỹ thuật số và hệ thống truyền tín hiệu nên bảo vệ so lệch không chỉ dùng để bảo vệ máy phát, máy biến áp…mà còn được sử dụng để bảo vệ các đường dây truyền tải. Bảo vệ so lệch không phụ thuộc vào cấu tạo và chiều dài của đường dây.

Với lưới điện truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay do Tổng Công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh (EVNHCMC) quản lý đã đáp ứng tiêu chí N-1, trên đường dây không còn điểm đấu nối chữ T, đường dây không dài, cơ sở hạ tầng mạng truyền thông đã có sẵn, không phải đầu thư thêm (mạng cáp quang dùng riêng, hiện đang phục vụ cho hệ thống SCADA, các thiết bị đã kết nối theo chuẩn IEC61850) thì việc đưa bảo vệ so lệch đường dây vào sử dụng một cách rộng rãi sẽ gặp nhiều thuận lợi. Với cấu trúc của lưới điện truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay và những ưu điểm vượt trội của bảo vệ so lệch, việc nghiên cứu ứng dụng bảo vệ so lệch đường dây truyền tải có ý nghĩa hết sức quan trọng, góp phần làm tăng độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh. Tính cấp thiết của đề tài - Tại khoản 1, điều 9 tại Thông tư số 39/2015/TT-BCT có quy định rõ dòng ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời gian tối đa loại trừ sự cố của bảo 1 Luận văn Thạc sĩ NTH: Trần Văn Chuyên vệ chính như sau: Thời gian chịu đựng tối Điện áp Dòng ngắn Thời gian loại trừ sự thiểu của thiết bị ( s ) ( kV ) mạch lớn nhất cố của bảo vệ chính Áp dụng Áp dụng từ ( kA ) ( ms ) tới ngày ngày 31/12/2017 01/01/2018 110 31,5 150 03 01 Lưới điện truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh do EVNHCMC quản lý hiện có 140 đường dây, đoạn đường dây (đoạn đường dây – tức là EVNHCMC chỉ quản lý một phần, phần còn lại của đường dây do các đơn vị khác quản lý) 110/220kV, trong đó có 139 đường dây đang sử dụng bảo vệ khoảng cách làm bảo vệ chính. Qua xem xét các phiếu chỉnh định rơle bảo vệ khoảng cách của các đường dây, thấy rằng hầu hết không đáp ứng được yêu cầu của Thông tư 39/2015/TT-BCT về thời gian tối đa loại trừ sự cố (chủ yếu ở vùng 2 và 3 của bảo vệ, chiếm 15 – 20% chiều dài đường dây).

Vì vậy, để đáp ứng được yếu tố thời gian tối đa loại trừ sự cố theo yêu cầu tại Thông tư 39/2015/TT-BCT, cần phải đưa bảo vệ so lệch đường dây truyền tải vào làm bảo vệ chính của đường dây. - Mặt khác, tất cả các đường dây trên lưới điện truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh do EVNHCMV quản lý hiện nay có chiều dài ngắn và đang sử dụng bảo vệ khoảng cách làm bảo vệ chính. Tuy nhiên với đường dây ngắn thì bảo vệ khoảng cách sẽ làm việc không đáng tin cậy do loại bảo vệ này phụ thuộc vào tổng trở của đường dây, trong khi đó bảo vệ so lệch đã khắc phục được các nhược điểm của bảo vệ khoảng cách, cộng với cấu trúc lưới điện 2 Luận văn Thạc sĩ NTH: Trần Văn Chuyên thuận lợi, phù hợp với việc sử dụng bảo vệ so lệch, vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng bảo vệ so lệch đường dây là một việc làm cần thiết. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.

Mục tiêu của đề tài - Mục tiêu tổng quát: + Mục tiêu tổng quát của đề tài đó là góp phần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh do EVNHCMC quản lý. + Đáp ứng yêu cầu của Thông tư 39/2015/TT-BCT (khoản 1, điều 9). - Mục tiêu cụ thể: Mục tiêu cụ thể của đề tài đó là nghiên cứu ứng dụng bảo vệ so lệch dùng rơle SEL-311L cho một đường dây truyền tải điển hình trên lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh, do rơle SEL-311L có nhiều đặc tính ưu việt (ví dụ như đặc tính tác động phẳng của SEL-311L ưu việt hơn đặc tính của các rơle khác do SEL-311L xem xét cả về trị số và góc pha của dòng điện đồng thời SEL-311L xử lí được các sai số của CT), ngoài chức năng 87L rơle còn có nhiều chức năng quan trọng khác; rơle làm việc ổn định, tin cậy, dễ cài đặt, dễ giao tiếp và có giá thành hợp lý. Từ kết quả của nghiên cứu, có thể mở rộng đối với các đường dây khác nhằm mục đích góp phần đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện của lưới điện truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh.

Nội dung nghiên cứu Đề tài này tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: - Nghiên cứu thực trạng đường dây truyền tải và hệ thống bảo vệ rơle 3 Luận văn Thạc sĩ NTH: Trần Văn Chuyên trên lưới điện truyền tải Thành phố Hồ Chí Minh do EVNHCMC quản lý. Trên cơ sở đó lựa chọn đường dây điển hình để nghiên cứu ứng dụng bảo vệ so lệch dùng rơle SEL-311L cho đường dây này. - Nghiên cứu về bảo vệ so lệch đường dây. - Nghiên cứu về rơ le SEL-311L.

- Tính toán, chỉnh định bảo vệ so lệch, kết hợp với bảo vệ khoảng cách cho đường dây đã được lựa chọn. - Mô phỏng đặc tính hoạt động chức năng 87L của rơle SEL-311L. 4 Luận văn Thạc sĩ NTH: Trần Văn Chuyên CHƢƠNG II THỰC TRẠNG ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI VÀ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE TRÊN LƢỚI ĐIỆN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DO EVNHCMC QUẢN LÝ I. THỰC TRẠNG Đường dây truyền tải do EVNHCMC quản lý hiện có 140 đường dây, đoạn đường dây có cấp điện áp 110/220kV, trong đó: - Đường dây 110kV: 124 đường dây (bao gồm cả đường dây nổi, cáp ngầm và đường dây hỗn hợp), tổng chiều dài: 729.

- Đường dây 220kV: 16 đường dây (bao gồm cả đường dây nổi, cáp ngầm và đường dây hỗn hợp), tổng chiều dài: 101. Các đường dây này được nhận điện từ 04 trạm 500kV: Nhà Bè, Phú Lâm, Cầu Bông, Tân Định (tất cả các trạm này đều do Truyền tải điện quản lý) và 10 trạm 220kV: Thủ Đức, Cát Lái, Hóc Môn, Bình Chánh, Tao Đàn, Hiệp Bình Phước, Củ Chi 2, Công Nghệ Cao, Bình Tân, Quận 8 (trong đó có 05 trạm do EVNHCMC quản lý gồm: Hiệp bình Phước, Củ Chi 2, Công Nghệ Cao, Bình Tân, Quận 8 và 05 trạm do Truyền tải điện gồm: Thủ Đức, Cát Lái, Hóc Môn, Bình Chánh, Tao Đàn), cụ thể: - Các đường dây nhận điện từ các trạm 500kV/220kV/110kV do Truyền tải điện, Khách hàng, các đơn vị khác (Công ty LĐCT các Tỉnh) quản lý: 78 đường dây. - Các đường dây do EVNHCMC quản lý một phần (đoạn đường dây): 22 đường dây (bao gồm cả đường dây 110/220kV). - Các đường dây nhận điện từ các trạm 110/220kV do EVNHCMC 5 Luận văn Thạc sĩ NTH: Trần Văn Chuyên quản lý toàn bộ kể cả trạm và đường dây: 40 đường dây (tất cả đều là đường dây có cấp điện áp 110 kV).

Trong phạm vi của bản luận văn này, sẽ chỉ đi sâu nghiên cứu đối với 40 đường dây do EVNHCMC quản lý toàn bộ đường dây cũng như các trạm 110kV cấp điện cho các đường dây này để làm cơ sở lựa chọn đường dây điển hình tính toán áp dụng bảo vệ so lệch. Dưới đây là bảng thống kê thông số kỹ thuật cơ bản, hiện trạng hệ thống bảo vệ rơle của 40 đường dây này (Bảng 1). Thông số kỹ thuật và hiện trạng hệ thống bảo vệ rơle S Chiều Loại Tên đƣờng Hệ thống bảo vệ rơle T dài đƣờng dây ( Chức năng/Rơle ) T (m) dây 172 An Khánh: - 21/MICOM P445 - 67/MICOM P132 An Khánh 172 Việt thành: 1 (172) - Việt 5.678 Dây nổi - 21/SIEMENS 7SA610 Thành (172) - 50/51/MERLIN GERIN SEPAM 2000 - 79/MERLIN GERIN MG-S79 6 Luận văn Thạc sĩ NTH: Trần Văn Chuyên 171 An Nghĩa: - 21/67N/MERLIN GERIN An Nghĩa - 50/51-50/51N/3M EF-MD1 2 (171) - Cần 24.838 Dây nổi - 79/MERLIN GERIN Giờ (172) 172 Cần Giờ: 21/67/AREVA 171 Bình Lợi: - 21/SEL 421 Bình Lợi (171) - 67/SEL 451 3 - Tân Sơn Nhất 6.340 Hỗn hợp 171 Tân Sơn Nhất: (171) - 21/MICOM P543 - 67/MICOM P143 171 Bình Phú: Bình Phú (171) 21/67/MICOM P143 4 - Phú Định 2.820 Hỗn hợp 172 Phú Định: (172) - 21/SIEMENS 7SA6321 - 67/SIEMENS 7SJ6351 171 Bình Tân: - 21/ALSTOM P443 Bình Tân (171) - 67/ALSTOM P142 5 - Bà Quẹo 7.812 Hỗn hợp 172 Bà Quẹo: (172) - 21/SIEMENS 7SA51 - 67/ABB SPAS 348C 7 Luận văn Thạc sĩ NTH: Trần Văn Chuyên 172 Bình Tân: - 21/ALSTOM P443 Bình Tân (172) - 67/ALSTOM P142 6 - Bình Trị 4.647 Hỗn hợp 172 Bình Trị Đông: Đông (172) - 21/SEL 421 - 67/SEL 351A 175 Bình Tân: - 21/ALSTOM P443 Bình Tân (175) - 67/ALSTOM P142 7 - Vĩnh Lộc 3.337 Hỗn hợp 172 Vĩnh Lộc: (172) - 21/AREVA P445 - 67/67N/AREVA P142 176 Bình Tân: - 21/ALSTOM P443 Bình Tân (176) - 67/ALSTOM P142 8 - Tân Bình 3 4.582 Hỗn hợp 172 Tân Bình 3: (172) - 21/SEL 421 - 67/SEL 351A 171 Bình Triệu: - 21/MICOM P445 Bình Triệu - 67/67N/MICOM P139 9 (171) - Thanh 1.019 Dây nổi 171 Thanh Đa: Đa (171) - 21/67/79/MICOM P445 - 67N/SIEMENS 7SJ620 8 Luận văn Thạc sĩ NTH: Trần Văn Chuyên 173 Bình Triệu: - 21/MICOM P445 Bình Triệu - 67/67N/MICOM P139 10 (173) - Hỏa Xa 4.257 Dây nổi 171 Hỏa Xa: (171) - 21/79/MICOM P445 - 67/67N/MICOM P132 172 Tham Lƣơng: - 21/67/MICOM P543 Tham Lương - 67/ MICOM P132 11 (172) - Vĩnh 3.385 Hỗn hợp 171 Vĩnh Lộc: Lộc (171) - 21/MICOM P445 - 67/67N/MICOM P142 171 Quận 8: - 87L/21/SEL 311L Quận 8 (171) - - 67/SEL 351A 12 2.228 Hỗn hợp Phú Định (174) 174 Phú Định: - 21/SIEMENS 7SA6321 - 67/SIEMENS 7SJ6351 175 Quận 8: - 87L/21/SEL 311L Quận 8 (175) - - 67/SEL 351A 13 Chợ Quán 3.316 Hỗn hợp 172 Chợ Quán: (172) - 21/SEL 751A - 67/67N/SEL 351A - 79/SEL 311L 9 Luận văn Thạc sĩ NTH: Trần Văn Chuyên 171 Chợ Lớn: - 21/SIEMENS 7SA511 - 67/ABB SPAC-348C Chợ Lớn (171) 171 Trƣờng Đua: - Trường Đua 14 2.216 Dây nổi - 21/79/MICOM P445 (171) - Bà - 67/MICOM P127 Quẹo (174) 174 Bà Quẹo: - 21/ABB REL670 - 67/ABB REX521 179 Củ Chi 2: - 21/SEL 421 - 67/SEL 451 Củ Chi 2 (179) 171 Củ Chi: 15 6.