I. Giới thiệu trạm biến áp 110kV Ninh Phước Ninh Thuận
Trạm biến áp 110/22kV Ninh Phước, thuộc Chi nhánh điện Cao thế Ninh Thuận, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho huyện Ninh Phước, Thuận Nam và một phần thành phố Phan Rang - Tháp Chàm. Trạm được xây dựng vào năm 2000 với công suất 50MVA, chia thành hai giai đoạn. Giai đoạn 1 đưa vào vận hành năm 2004 với công suất 25MVA, và giai đoạn 2 hoàn thiện vào năm 2016. Hệ thống bảo vệ của trạm chủ yếu sử dụng rơle kỹ thuật số nhằm đảm bảo an toàn cho hoạt động của trạm và lưới điện khu vực. Hệ thống bảo vệ này không chỉ ngăn ngừa sự cố mà còn giúp khôi phục hoạt động bình thường của hệ thống điện. Việc ứng dụng công nghệ bảo vệ hiện đại là rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của trạm biến áp.
1.1. Các thiết bị bảo vệ trạm
Thiết bị bảo vệ chính của trạm bao gồm bảo vệ so lệch và bảo vệ quá dòng, cùng với các loại bảo vệ khác như bảo vệ khoảng cách và bảo vệ chống từ chối tác động của máy cắt. Hệ thống điện tự dùng được cung cấp từ máy biến áp tự dùng và ắc quy, đảm bảo hoạt động liên tục trong mọi tình huống. Các thiết bị này được thiết kế theo tiêu chuẩn cao nhằm đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu. Việc sử dụng rơle kỹ thuật số giúp cải thiện độ tin cậy và khả năng đáp ứng nhanh chóng trong trường hợp có sự cố xảy ra.
II. Nghiên cứu tổng quan về rơle kỹ thuật số
Rơle kỹ thuật số là phần quan trọng trong hệ thống bảo vệ điện, với nhiều ưu điểm nổi bật. Đầu tiên, rơle kỹ thuật số có độ tin cậy cao, nhờ vào khả năng giảm thiểu nhiễu và sai số thông qua việc truyền thông tin bằng số. Thứ hai, tính chính xác được cải thiện nhờ vào bộ lọc số và các thuật toán đo lường tối ưu. Rơle kỹ thuật số còn tích hợp nhiều chức năng như đo lường, ghi chép thông số, và phục vụ cho công tác điều khiển từ xa. Tuy nhiên, rơle kỹ thuật số cũng có nhược điểm như cấu trúc phức tạp đòi hỏi người vận hành có trình độ cao hơn và giá thành đầu tư lớn. Do đó, việc chuyển đổi từ các rơle bảo vệ cũ sang rơle kỹ thuật số là cần thiết để nâng cao chất lượng cung cấp điện.
2.1. Giới thiệu rơle kỹ thuật số của hãng Siemens
Rơle kỹ thuật số 7UT513 của hãng Siemens là một trong những sản phẩm tiêu biểu trong hệ thống bảo vệ. Rơle này được thiết kế để bảo vệ so lệch cho máy biến áp và các điểm rẽ nhánh. Với tính năng tác động nhanh và chọn lọc, rơle 7UT513 có khả năng chống lại các dạng ngắn mạch trong phạm vi bảo vệ. Rơle này có nhiều chức năng bảo vệ như bảo vệ quá dòng, bảo vệ so lệch và bảo vệ chống chạm đất. Việc sử dụng rơle 7UT513 không chỉ giúp bảo vệ an toàn cho thiết bị mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của trạm biến áp.
III. Nghiên cứu thiết kế hệ thống rơle kỹ thuật số bảo vệ cho trạm biến áp 110kV Ninh Phước
Hệ thống bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV Ninh Phước được thiết kế dựa trên các yêu cầu bảo vệ cụ thể cho từng thiết bị. Đầu tiên, việc lựa chọn rơle bảo vệ phải phù hợp với các loại hư hỏng có thể xảy ra, như bảo vệ quá tải, bảo vệ quá dòng và bảo vệ so lệch. Các tính toán ngắn mạch cũng cần được thực hiện để đảm bảo rằng hệ thống bảo vệ hoạt động hiệu quả trong mọi tình huống. Sơ đồ mạch ngắn và các đại lượng cơ bản cũng cần được xác định rõ ràng để đảm bảo tính chính xác trong việc thiết kế. Việc áp dụng công nghệ bảo vệ hiện đại không chỉ giúp bảo vệ trạm biến áp mà còn góp phần nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống điện.
3.1. Các yêu cầu chung của bảo vệ rơle
Yêu cầu chung của hệ thống bảo vệ rơle bao gồm khả năng phát hiện nhanh chóng và chính xác các sự cố, cũng như khả năng tự động cách ly các phần tử hư hỏng khỏi hệ thống. Hệ thống bảo vệ cần có khả năng hoạt động liên tục và ổn định trong mọi điều kiện, đồng thời phải dễ dàng bảo trì và nâng cấp. Việc thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV Ninh Phước cần phải đảm bảo rằng tất cả các thiết bị bảo vệ đều hoạt động đồng bộ và hiệu quả, nhằm bảo vệ an toàn cho cả trạm biến áp và lưới điện khu vực.
