Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Hệ Thống Rơle Bảo Vệ Đường Dây Truyền Tải Điện 220 kV

• Tác giả: Nguyễn Văn Hùng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Xuân Tùng
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Rơle Bảo Vệ Đường Dây Truyền Tải Điện 220 kV
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
• 1.1. Giới thiệu đối tượng và hệ thống rơle bảo vệ
• 1.2. Các rơle bảo vệ
• 2.1. Tính toán ngắn mạch
• 2.1.1. Giới thiệu chung
• 2.1.2. Lựa chọn các điểm tính toán ngắn mạch
• 2.1.3. Tính toán ngắn mạch bằng tay tại 1 điểm ngắn mạch NA
• 2.1.4. Sử dụng phần mềm ETAP tính toán ngắn mạch
• 2.1.4.1. Giới thiệu phần mềm ETAP
• 2.1.4.2. Quá trình xây dựng sơ đồ lưới điện để tính toán ngắn mạch trong phần mềm ETAP
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ ĐỐI VỚI ĐƯỜNG DÂY VÀ CÁC RƠLE BẢO VỆ
• 2.1. Bảo vệ so lệch đường dây 87L
• 2.2. Giao tiếp giữa các rơle trên tất cả các đầu đường dây
• 2.3. Đồng bộ thời gian trong việc bảo vệ so lệch đường dây
• 2.4. Dòng so lệch tự nhiên do điện dung của đường dây gây ra
• 2.5. Bảo vệ so lệch có hãm
• 2.6. Có máy biến áp xuất hiện trong vùng bảo vệ
• 2.7. Tín hiệu giao tiếp cho bảo vệ so lệch đường dây
• 2.8. Phát hiện sự cố ngoài
• 2.9. Phát hiện hở mạch thứ cấp biến dòng điện
• 2.10. Bảo vệ khoảng cách đường dây 21/21N
• 2.10.1. Đặc tính bảo vệ khoảng cách
• 2.10.2. Ảnh hưởng của điện trở hồ quang tới tổng trở khoảng cách
• 2.10.3. Ảnh hưởng của nguồn đối diện
• 2.10.4. Vùng chồng lấn tải
• 2.11. Bảo vệ quá dòng điện
• 2.11.1. Bảo vệ quá dòng pha
• 2.11.2. Bảo vệ quá dòng chạm đất
• 2.11.3. Bảo vệ quá tải
• 2.11.4. Bảo vệ quá dòng có hướng
• 2.12. Bảo vệ điện áp 27/59
• 2.13. Chức năng xác định vị trí có sự cố FL
• 2.14. Chức năng bản ghi sự cố FR
• 2.15. Phương thức phối hợp bảo vệ liên động 85
• 2.16. Chức năng bảo vệ quá dòng điện 50STUB
• 2.17. Chức năng chống hư hỏng máy cắt 50BF
• 2.18. Chức năng tự động đóng lại 79
• 2.19. Chức năng kiểm tra đồng bộ 25
• 2.20. Rơle bảo vệ so lệch đường dây RED670
• 2.21. Rơle bảo vệ khoảng cách đường dây 7SA522
• 2.22. Rơle điều khiển ngăn lộ 6MD664 (High voltage bay control unit)
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ CHỈNH ĐỊNH CHO CHỨC NĂNG BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY
• 3.1. Lựa chọn máy biến dòng, máy biến điện áp
• 3.1.1. Chọn máy biến dòng điện
• 3.1.2. Chọn máy biến điện áp
• 3.2. Chỉnh định chức năng bảo vệ so lệch đường dây 87L
• 3.2.1. Cài đặt chung
• 3.2.2. Chức năng bảo vệ so lệch có hãm
• 3.2.3. Phân tích sóng hài bậc 2 và bậc 5
• 3.2.4. Phân biệt sự cố trong hoặc ngoài vùng
• 3.2.5. Phát hiện thứ cấp biến dòng hở
• 3.3. Chỉnh định chức năng bảo vệ khoảng cách đường dây 21/21N
• 3.3.1. Cài đặt chung
• 3.3.2. Cài đặt bảo vệ khoảng cách đặc tính tứ giác cho các sự cố pha-đất và sự cố pha-pha
• 3.3.3. Chức năng liên động cho bảo vệ khoảng cách
• 3.4. Chỉnh định chức năng bảo vệ quá dòng điện
• 3.4.1. Bảo vệ quá dòng pha cắt nhanh 50
• 3.4.2. Bảo vệ quá dòng pha có hướng 67
• 3.4.3. Bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh 50N
• 3.4.4. Bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng 67N
• 3.4.5. Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch 46
• 3.4.6. Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 50BF
• 3.4.7. Bảo vệ quá dòng 50STUB
• 3.5. Chỉnh định chức năng bảo vệ điện áp
• 3.5.1. Chức năng bảo vệ thấp áp 27
• 3.5.2. Chức năng bảo vệ quá áp 59
• 3.6. Chỉnh định chức năng kiểm tra đồng bộ 25
• 3.7. Chỉnh định chức năng tự động đóng lại 79
• 4. CHƯƠNG 4: DÙNG PHẦN MỀM ETAP KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ
• 4.1. Xây dựng hệ thống bảo vệ cho đường dây truyền tải
• 4.2. Kiểm tra hoạt động của hệ thống rơle
• 4.2.1. Kiểm tra làm việc của chức năng bảo vệ so lệch
• 4.2.2. Kiểm tra làm việc của chức năng bảo vệ khoảng cách
• 4.2.3. Kiểm tra làm việc của chức năng bảo vệ quá dòng điện
• 5. VIẾT PHIẾU CHỈNH ĐỊNH CHO CHỨC NĂNG BẢO VỆ SO LỆCH ĐƯỜNG DÂY
• 6. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ĐỌC BẢN GHI SỰ CỐ SIGRA VÀ ÁP DỤNG PHÂN TÍCH BẢN GHI SỰ CỐ ĐƯỜNG DÂY
• 6.1. Tìm hiểu phần mềm SIGRA
• 6.2. Phân tích bản ghi sự cố đường dây
• 6.2.1. Thông tin bản ghi sự cố
• 6.2.2. Phân tích sự cố xảy ra từ bản ghi sự cố
• 6.2.3. Phân tích sự làm việc của hệ thống bảo vệ từ bản ghi sự cố
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về thiết kế hệ thống rơle bảo vệ đường dây 220 kV

Hệ thống rơle bảo vệ đường dây truyền tải điện 220 kV đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và ổn định cho lưới điện. Thiết kế này không chỉ giúp phát hiện và ngăn chặn các sự cố mà còn bảo vệ thiết bị và người sử dụng. Việc thiết kế hệ thống rơle bảo vệ cần phải dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu thực tế của hệ thống điện.

1.1. Tổng quan về hệ thống rơle bảo vệ

Hệ thống rơle bảo vệ được thiết kế để phát hiện các sự cố như ngắn mạch, quá dòng và quá áp. Các rơle này sẽ tự động ngắt mạch khi phát hiện sự cố, giúp bảo vệ an toàn cho đường dây truyền tải.

1.2. Vai trò của rơle bảo vệ trong hệ thống điện

Rơle bảo vệ không chỉ giúp phát hiện sự cố mà còn đảm bảo rằng các thiết bị điện hoạt động trong giới hạn an toàn. Điều này giúp giảm thiểu thiệt hại và tăng cường độ tin cậy của hệ thống điện.

II. Các thách thức trong thiết kế hệ thống rơle bảo vệ 220 kV

Thiết kế hệ thống rơle bảo vệ cho đường dây 220 kV gặp phải nhiều thách thức, bao gồm việc lựa chọn thiết bị phù hợp, tính toán chính xác các thông số và đảm bảo tính tương thích giữa các thiết bị. Những thách thức này cần được giải quyết để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống.

2.1. Vấn đề lựa chọn thiết bị rơle bảo vệ

Việc lựa chọn thiết bị rơle bảo vệ phù hợp là rất quan trọng. Các rơle như RED670, 7SA522 và 6MD664 cần được xem xét kỹ lưỡng về tính năng và khả năng tương thích.

2.2. Tính toán các thông số bảo vệ

Tính toán các thông số bảo vệ như dòng ngắn mạch và điện áp là rất cần thiết. Sử dụng phần mềm ETAP giúp thực hiện các tính toán này một cách chính xác và nhanh chóng.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống rơle bảo vệ hiệu quả

Để thiết kế hệ thống rơle bảo vệ hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và các tiêu chuẩn kỹ thuật sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế.

3.1. Sử dụng phần mềm ETAP trong thiết kế

Phần mềm ETAP hỗ trợ tính toán ngắn mạch và mô phỏng hoạt động của hệ thống rơle bảo vệ. Điều này giúp đảm bảo rằng thiết kế đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật.

3.2. Các tiêu chuẩn kỹ thuật cần tuân thủ

Các tiêu chuẩn kỹ thuật như IEC và IEEE cần được tuân thủ trong quá trình thiết kế. Điều này đảm bảo rằng hệ thống rơle bảo vệ hoạt động hiệu quả và an toàn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống rơle bảo vệ 220 kV

Hệ thống rơle bảo vệ 220 kV đã được áp dụng rộng rãi trong các trạm biến áp và đường dây truyền tải điện. Những ứng dụng này không chỉ giúp bảo vệ thiết bị mà còn nâng cao độ tin cậy của lưới điện.

4.1. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tế

Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng hệ thống rơle bảo vệ giúp giảm thiểu sự cố và tăng cường độ tin cậy cho lưới điện. Các số liệu thực tế từ các trạm biến áp đã chứng minh điều này.

4.2. Các trường hợp điển hình trong ứng dụng

Nhiều trạm biến áp đã áp dụng thành công hệ thống rơle bảo vệ 220 kV, giúp phát hiện và xử lý sự cố nhanh chóng, bảo vệ an toàn cho hệ thống điện.

V. Kết luận và tương lai của hệ thống rơle bảo vệ 220 kV

Hệ thống rơle bảo vệ 220 kV đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ lưới điện. Tương lai của hệ thống này sẽ tiếp tục phát triển với sự tiến bộ của công nghệ và các giải pháp mới trong lĩnh vực bảo vệ điện.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ bảo vệ

Công nghệ bảo vệ đang ngày càng phát triển với sự xuất hiện của các rơle thông minh và hệ thống tự động hóa. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ cho lưới điện.

5.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực bảo vệ điện là rất cần thiết. Điều này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng.