Luận văn thạc sĩ về thiết kế bảo vệ rơle cho hệ thống điện và thiết bị mạng

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết bị mạng và nhà máy điện xây dựng chương trình tính toán thiết kế bảo vệ rơle cho phần tử hệ, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Nguyễn Hào Nhán
• Người hướng dẫn: PGS - TS Nguyễn Hoàng Việt
• Trường học: Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Thiết bị, mạng và nhà máy điện
• Đề tài: Xây dựng chương trình tính toán bảo vệ rơ le cho phần tử trong hệ thống điện
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về bảo vệ rơ le trong hệ thống điện

Bảo vệ rơ le đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho hệ thống điện trong nhà máy điện. Chức năng chính của các rơ le bảo vệ là phát hiện các sự cố như quá dòng, giảm áp và thay đổi tần số, từ đó kích hoạt các biện pháp bảo vệ nhằm ngăn chặn thiệt hại cho thiết bị và duy trì sự ổn định của hệ thống. Theo nghiên cứu, việc thiết kế một chương trình bảo vệ rơ le đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên lý hoạt động của rơ le bảo vệ, cũng như các thông số kỹ thuật liên quan đến hệ thống điện. "Bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện là một yêu cầu không thể thiếu để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn".

1.1. Vai trò của bảo vệ rơ le

Bảo vệ rơ le không chỉ giúp phát hiện sự cố mà còn đảm bảo rằng các thiết bị điện không bị hư hỏng do các tình trạng bất thường. Việc thiết kế một hệ thống bảo vệ rơ le hiệu quả sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại và nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện. "Chúng ta cần một hệ thống bảo vệ có thể hoạt động nhanh chóng và chính xác để ngăn chặn các sự cố nghiêm trọng".

1.2. Các loại rơ le bảo vệ

Có nhiều loại rơ le bảo vệ khác nhau được sử dụng trong hệ thống điện, bao gồm rơ le quá dòng, rơ le so lệch, và rơ le bảo vệ quá áp. Mỗi loại rơ le có chức năng và ứng dụng riêng, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của nhà máy điện. "Việc lựa chọn đúng loại rơ le bảo vệ cho từng ứng dụng là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống".

II. Thiết kế chương trình bảo vệ rơ le

Chương trình bảo vệ rơ le được xây dựng nhằm tính toán và thiết kế các thông số bảo vệ cho máy biến áp trong hệ thống điện. Chương trình này được phát triển trên nền tảng ngôn ngữ lập trình C#, cho phép người dùng nhập các thông số cần thiết và nhận được kết quả tính toán cho các chức năng bảo vệ. "Một chương trình tính toán chính xác sẽ giúp người thiết kế tiết kiệm thời gian và công sức trong việc lựa chọn các thông số bảo vệ".

2.1. Các chức năng bảo vệ

Chương trình tính toán các chức năng bảo vệ như bảo vệ quá dòng, bảo vệ so lệch và bảo vệ quá áp. Mỗi chức năng bảo vệ có những yêu cầu và thông số riêng, cần được tính toán một cách chính xác để đảm bảo hiệu quả hoạt động. "Chức năng bảo vệ phải được thiết kế sao cho có thể đáp ứng nhanh chóng với các sự cố xảy ra trong hệ thống".

2.2. Ngân hàng rơ le

Chương trình cũng xây dựng một ngân hàng rơ le, tập hợp các loại rơ le từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Điều này giúp người thiết kế có thể tham khảo và lựa chọn rơ le phù hợp cho từng ứng dụng cụ thể trong hệ thống điện. "Ngân hàng rơ le sẽ là một tài liệu quý giá cho những người làm việc trong lĩnh vực bảo vệ rơ le".

III. Ý nghĩa thực tiễn của chương trình

Chương trình bảo vệ rơ le không chỉ có giá trị trong lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong việc bảo vệ các thiết bị điện trong nhà máy điện. Việc áp dụng chương trình này giúp tăng cường độ an toàn cho hệ thống điện, giảm thiểu rủi ro và thiệt hại do sự cố. "Một hệ thống bảo vệ rơ le được thiết kế tốt sẽ góp phần quan trọng vào việc duy trì hoạt động ổn định của hệ thống điện".

3.1. Tăng cường độ tin cậy

Sử dụng chương trình bảo vệ rơ le giúp tăng cường độ tin cậy cho hệ thống điện. Các rơ le bảo vệ hoạt động kịp thời sẽ ngăn chặn các sự cố nghiêm trọng, bảo vệ các thiết bị điện và duy trì hoạt động liên tục của nhà máy. "Độ tin cậy cao trong hệ thống điện là yếu tố then chốt để đảm bảo sự phát triển bền vững".

3.2. Giảm thiểu thiệt hại

Chương trình tính toán bảo vệ rơ le giúp giảm thiểu thiệt hại do sự cố gây ra. Khi các sự cố được phát hiện và xử lý kịp thời, thiệt hại về thiết bị và chi phí sửa chữa sẽ được giảm thiểu đáng kể. "Giảm thiểu thiệt hại không chỉ bảo vệ tài sản mà còn bảo vệ an toàn cho con người".

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN…………………………………………….1 Tổng quan về bảo vệ rơ le .2 Bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện .3 Rơ le bảo vệ.27 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP.1 Cơ sở ban đầu xây dựng chương trình.2 Cơ sở lý thuyết xây dựng chương trình.1 Các sơ đồ mẫu bảo vệ máy biến áp.1 Bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây.2 Bảo vệ máy biến áp tự ngẫu.3 Bảo vệ máy biến áp ba cuộn dây.2 Thông số máy biến áp.1 Tính toán lựa chọn biến dòng.2 Tính toán lựa chọn biến áp.3 Tính toán ngắn mạch .3 Tính toán các chức năng bảo vệ cho máy biến áp.1 Tính toán các chức năng bảo vệ cho máy biến áp.1 Chức năng 50 – Bảo vệ quá dòng cắt nhanh.2 Chức năng 50N – Bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh.3 Chức năng 51 – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc. Chức năng 51N - Bảo vệ quá dòng thứ tự không. Chức năng 46 - Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (TTN). Chức năng 49 - Bảo vệ quá tải nhiệt.7 Chức năng 87T – Bảo vệ so lệch dòng điện.8 Chức năng 59N – Bảo vệ quá áp thứ tự không .9 Chức năng 87N– Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không.4 Các bước tiến hành xây dựng chương trình.CƠ SỞ DỮ LIỆU RƠ LE SỐ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP.1 Giới thiệu rơ le số.2 Cấu tạo và hoạt động của rơ le số.2 Tổng hợp rơ le số của các hãng sản xuất rơ le phổ biến trên thế giới.3 Giới thiệu rơ le số bảo vệ máy biến áp.71 CHƯƠNG 4 XÂY DỰNG VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP .1 Xây dựng chương trình.1 Các yêu cầu xây dựng chương trình.2 Xây dựng giao diện cho chương trình.1 Xây dụng menu chính cho chương trình.2 Xây dựng giao diện cho các sơ đồ bảo vệ máy biến áp.3 Lập trình tính toán các chức năng bảo vệ.1 Tính dòng định mức và chọn tỷ số biến dòng, biến áp.

Lập trình tính chức năng 50 – bảo vệ quá dòng cắt nhanh. Lập trình tính Chức năng 50N – Bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không. Lập trình tính Chức năng 51 – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc. Lập trình tính chức năng 51N - Bảo vệ quá dòng thứ tự không.

Lập trình tính chức năng 46 - Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch.7 Lập trình tính chức năng 49 - Bảo vệ quá tải nhiệt. Lập trình tính chức năng 87T – Bảo vệ so lệch dòng điện. Lập trình tính chức năng 59N – Bảo vệ quá áp thứ tự không .2 Giới thiệu chương trình tính toán bảo vệ rơ le cho máy biến áp.1 Hướng dẫn sơ lượt về chương trình.1 Hướng dẫn sử dụng menu.2 Phần chính của chương trình .3 Hướng dẫn và áp dụng chương trình tính toán cụ thể.1 Hướng dẫn và áp dụng chương trình tính toán bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây .1 Thông số ban đầu.2 Nhập thông số đầu vào cho chương trình.3 Xem kết quả tính toán.2 Hướng dẫn và áp dụng tính toán máy biến áp tự ngẫu.1 Thông số ban đầu.2 Nhập thông số vào chương trình.3 Kết quả tính toán của chương trình .3 Hướng dẫn và áp dụng tính toán bảo vệ máy biến áp ba cuộn dây.1 Thông số ban đầu.2 Nhập thông số vào chương trình.3 Kết quả tính toán.130 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN.1 Kết quả đạt được.2 Hướng phát triển của đề tài. RƠ LE BẢO VỆ MÁY PHÁT - THANH CÁI - ĐƯỜNG DÂY .1 Rơ le bảo vệ máy phát điện.2 Rơ le bảo vệ thanh cái.3 Bảo vệ đường dây truyền tải.

TÍNH TOÁN BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP HAI CUỘN DÂY.1 Các số liệu ban đầu.3 Chọn sơ đồ bảo vệ. Tính toán ngắn mạch .1 Tính ngắn mạch ở chế độ cực đại .1 Ngắn mạch tại thanh cái 115Kv.2 Ngắn mạch tại thanh cái 38,5kV.2 Tính ngắn mạch ở chế độ cực tiểu.1 Ngắn mạch tại thanh cái 115kV.2 Ngắn mạch tại thanh cái 38,5kV.3 Tính toán giá trị đặt các chức năng bảo vệ.1 Chọn tỷ số biến dòng cho các chức năng bảo vệ.2 Chức năng 87T – Bảo vệ so lệch.1 Cài đặt các thông số cho chức năng so lệch 87T.2 Kiểm tra độ an toàn.3 Kiểm tra độ nhạy.3 Tính toán bảo vệ phía 35kV.1 Chức năng 51 – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc. Chức năng 51N – Bảo vệ quá dòng có thời gian TTK. Chức năng 87N – Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không.4 Tính toán bảo vệ phía 115kV .1 Chức năng 51 – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc.2 Chức năng 49 – Bảo vệ quá tải nhiệt.3 Chức năng 51N – Bảo vệ quá dòng có thời gian TTK .4 Chức năng 50 – Bảo vệ cắt nhanh.5 Chức năng 46 - Bảo vệ dự phòng dòng thứ tự nghịch.

TÍNH TOÁN BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP BA CUỘN DÂY.1 Thông số ban đầu.2 Thông số hệ thống .2 Tính toán ngắn mạch.1 Tính toán ngắn mạch ở chế độ cực đại .1 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái 110 kV (tại N1).2 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái 35 kV.3 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái 10,5 kV.2 Tính toán ngắn mạch ở chế độ cực tiểu.1 Tính toán ngắn mạch tại thanh cái 110 kV.2 Xét điểm ngắn mạch tại thanh cái 35KV.3 Xét điểm ngắn mạch tại thanh cái 10,5kV.3 Tính toán giá trị đặt các chức năng bảo vệ.1 Tính toán lựa chọn tỷ số biến dòng, biến áp.1 Chọn máy biến dòng điện cho chức năng 87T .2 Chọn tỷ số biến dòng cho bảo vệ 87N phía 110kV và 35kV.3 Chọn máy biến dòng cho các loại bảo vệ [46-49-50-50N-51- 51N] ở cấp điện áp 110 kV (BI1).4 Chọn máy biến dòng cho các BV [51-51N] phía 35 kV(BI2) 221 C.5 Chọn máy biến dòng cho BV 51 điện cấp điện áp 10 kV (BI3)221 C.2 Chức năng 87T – Bảo vệ so lệch .1 Cài đặt thông số bảo vệ so lệch .2 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch.3 Kiểm tra hệ số an toàn .3 Tính toán các chức năng bảo vệ phía 10,5 kV.1 Chức năng bảo vệ quá dòng phụ thuộc 51.4 Tính toán bảo vệ phía 35kV.1 Tính toán chức năng 51 .2 Chức năng 51N – Bảo vệ quá dòng thứ tự không .5 Bảo vệ quá dòng dự phòng phía 110 kV.1 Chức năng 46 – Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch: .2 Chức năng 49 – Bảo vệ quá tải nhiệt.3 Chức năng 50 – Chức năng bảo vệ quá dòng cắt nhanh.4 Chức năng 50N – Bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không.5 Chức năng 51 – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc.6 Chức năng 51N – Bảo vệ quá dòng TTK có thời gian. TÍNH TOÁN BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU .1 Thông số ban đầu .1 Hệ thống điện .2 Tính toán ngắn mạch .1 Tính ngắn mạch ở chế độ cực đại.1 Ngắn mạch tại thanh cái 220kV .2 Ngắn mạch tại thanh cái 110kV .3 Ngắn mạch tại thanh cái 35kV .2 Tính toán ngắn mạch ở chế độ cực tiểu.1 Ngắn mạch tại thanh cái 220kV .2 Ngắn mạch tại thanh cái 110kV .3 Ngắn mạch tại thanh cái 35kV .3 Tính toán bảo vệ rơ le cho máy biến áp.1 Chọn tỷ số biến dòng cho các chức năng bảo vệ.1 Chọn máy biến dòng điện cho chức năng 87T .2 Chọn tỷ số biến dòng cho bảo vệ 87N phía 220kV và 110kV.3 Chọn máy biến dòng cho các loại bảo vệ [46-50-51-51N] ở cấp điện áp 220 kV (BI1).4 Chọn máy biến dòng cho các bảo vệ [46-50-51-51N] cấp điện áp 110 kV(BI2).5 Chọn máy biến dòng cho bảo vệ 51 điện cấp điện áp 35 kV (BI3).2 Các thông số cần chỉnh định cho chức năng 87T.1 Cài đặt thông số bảo vệ so lệch .2 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch.3 Kiểm tra hệ số an toàn .3 Tính toán bảo vệ phía 35kV .1 Chức năng 51 – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc.2 Chức năng 59N – Bảo vệ quá áp thứ tự không .4 Bảo vệ phía 110kV .1 Chức năng 50 – Bảo vệ quá dòng cắt nhanh.2 Chức năng 51 – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc.3 Chức năng 51N – Bảo vệ quá dòng thứ tự không.4 Chức năng 46 – Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch.5 Tính toán bảo vệ phía 220kV.1 Chức năng 51N – Bảo vệ quá dòng thứ tự không.2 Chức năng 46 – Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch.3 Chức năng 50 – Bảo vệ quá dòng cắt nhanh.4 Chức năng 51 – Bảo vệ quá dòng phụ thuộc.5 Chức năng 49 – Bảo vệ quá tải nhiệt. Code của chương trình.1 Code của Form chính của chương trình.2 Code trong Class_Function – hàm dùng để tính toán các CNBV.3 Code tạo và lưu cơ sở dữ liệu rơ le .4 Code của Form tìm kiếm của chương trình .5 Code của form bảo vệ máy biến áp tự ngẫu.287 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………… .326 Lý lịch trích ngang…………………………………………………………… .328 Mục lục hình Hình 2.1 Lưu đồ hoạt động của chương trình .2 Sơ đồ bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây công suất nhỏ .3 Sơ đồ bảo vệ máy biến áp công suất lơn – sơ đồ 1 .4 Các chức năng bảo vệ MBA hai cuộn dây công suất lớn - sơ đồ 2 .5 Sơ đồ bảo vệ MBA tự ngẫu.6 Sơ đồ bảo vệ MBA ba cuộn dây (sơ đồ 1) .7 Sơ đồ các chức năng bảo vệ MBA ba cuộn dây (sơ đồ 2) .8 Sơ đồ bảo vệ so lệch cho MBA hai và ba cuộn dây.9 Đặc tính bảo vệ của bảo vệ so lệch dòng .10 Sơ đồ bảo vệ so lệch thứ tự không (87N) .11 Đặc tính hãm của chức năng 87N .1 Cấu trúc phần cứng điển hình của một rơle số.2 RET650(A01) Bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây .3 Rơ le RET650(A05) bảo vệ máy biến áp ba cuộn dây .4 Rơ le RET 670 bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây nhiều máy cắt .5 Rơ le RET 670 bảo vệ máy biến áp ba cuộn dây với nhiều máy cắt.6 Sơ đồ bảo vệ máy biến của rơ le P64x.7 Sơ đồ bảo vệ máy biến áp ba pha của rơ le P63x .8 Sơ đồ kết nối rơ le T35 bảo vệ máy biến áp.9 Sơ đồ kết nối rơ le T60 bảo vệ máy biến áp.10 Sơ đồ bảo vệ máy biến áp của rơ le 745 .11 Sơ đồ kết nối rơ le 345 bảo vệ máy biến áp.12 Sơ đồ bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây của Rơ le SEL 487E.13 Sơ đồ bảo vệ máy biến áp tự ngẫu của rơ le SEL 387.14 Sơ đồ bảo vệ máy biến áp tự ngẫu của rơ le SEL 37E.15 Sơ đồ bảo vệ máy biến áp tự ngẫu của rơ le SEL 387A .16 Sơ đồ bảo vệ của rơ le SEL587.17 Sơ đồ bảo vệ máy biến áp của rơ le SEL787 .1 Giao diện tỷ số biến dòng và tỷ số biến áp sau khi được xây dựng.2 Catalog rơ le khi được xây dựng xong.