Rơle Kỹ Thuật Số Bảo Vệ Hệ Thống Điện Sách Chuyên Khảo

LỜI GIỚI THIỆU Ngày nay, hệ thống điện Việt Nam đang từng bước được hiện đại hóa từ việc trang thiết bị, công nghệ và quy trình vận hành để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về độ tin cậy, chất lượng điện năng, giảm tổn thất điện năng trong vận hành của lưới điện một cách thuận tiện và khoa học. Rơle bảo vệ kỹ thuật số kết hợp với công nghệ tự động hóa đang được các hãng sản xuất (ABB, Siemens, Toshiba, GE, SEL, Schneider) và ngành điện đưa vào ứng dụng trên lưới điện. Cùng với sự đa dạng về chủng loại nhằm tránh thế độc quyền về giá thì đặc trưng tính năng bảo vệ của mỗi loại rơle đã cản trở cán bộ kỹ thuật tìm hiểu để vận hành thiết bị hiệu quả. Các kết quả nghiên cứu của tác giả và nhóm nghiên cứu đăng trên tạp chí, luận văn, luận án đã đáp ứng được một phần yêu cầu tài liệu kỹ thuật về rơle bảo vệ kỹ thuật số, cũng như góp phần vào việc thực hiện các nhiệm vụ xây dựng lưới điện thông minh trong giai đoạn hiện nay. Trong bối cảnh EVN đặt ra kế hoạch hoàn thành việc xây dựng trạm biến áp tự động hóa, trung tâm điều khiển từ xa trước năm 2020 và hướng đến lưới điện thông minh đang đặt ra nhiều yêu cầu cấp bách và đặc biệt là đối với nguồn tài liệu tham khảo liên quan ở nước ta chưa phong phú. Để góp phần đáp ứng nhu cầu thực tế đặt ra, nhóm tác giả đã biên soạn và xuất bản sách chuyên khảo Rơle kỹ thuật số bảo vệ hệ thống điện. Việc biên soạn sách này dựa trên các kết quả đã có từ việc thực hiện công tác giảng dạy tại Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng, công việc thí nghiệm, hiệu chỉnh thiết bị trên lưới điện của Công ty Thí nghiệm điện Miền Trung, và tập hợp những bài viết được tuyển chọn từ nhiều công trình nghiên cứu của nhóm tác giả đã được công bố trên các tạp chí, kỷ yếu hội thảo khoa học trong và ngoài nước. Cuốn sách được xuất bản tập trung chủ yếu vào chủ đề phương thức, chức năng bảo vệ các phần tử chính trong hệ thống điện như: Bảo vệ đường dây, bảo vệ thanh cái, bảo vệ máy biến áp và bảo vệ máy phát điện. Bên cạnh đó, để hỗ trợ triển khai ứng dụng hiệu quả, nhóm tác giả cũng đề cập đến các chủ đề liên quan đến giao thức truyền thông, công tác thí nghiệm rơle kỹ thuật số và phân tích bản ghi sự kiện rơle kỹ thuật số. Để đảm bảo chất lượng các ấn phẩm, việc biên soạn và xuất bản được tiến hành nghiêm túc qua các bước tuyển chọn ở Hội đồng xuất bản và bước thẩm định của các chuyên gia chuyên ngành có trình độ. 3 Vì công nghệ ứng dụng rơle bảo vệ kỹ thuật số ngày càng được các nhà sản xuất cải tiến và phát triển mới nên cuốn sách không tránh khỏi những thiếu sót. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật rất mong nhận được sự hưởng ứng rộng rãi của các nhà khoa học thuộc lĩnh vực bảo vệ rơle kịp thời đóng góp ý kiến nhằm đáp ứng nhu cầu tài liệu tham khảo hiện nay cho công tác nghiên cứu, đào tạo và quản lý vận hành. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 4 5 MỤC LỤC Trang Lời giới thiệu ............................................................................................................................ 3 Mục lục .................................................................................................................. 5 Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt ............................................................ 10 Lời mở đầu .......................................................................................................... 11 CHƯƠNG 1 HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ KỸ THUẬT SỐ 1.1. Mở đầu........................................................................................................... 13 1.2. Lịch sử hình thành và phát triển rơle kỹ thuật số .......................................... 15 1.3. Hệ thống rơle bảo vệ kỹ thuật số ................................................................... 20 1.4. Phần mềm giao diện rơle bảo vệ ................................................................... 24 1.5. Các yếu tố gây hư hỏng rơle bảo vệ kỹ thuật số ........................................... 30 1.6. Kết luận ......................................................................................................... 37 CHƯƠNG 2 PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ RƠLE CHO LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI 2.1. Mở đầu........................................................................................................... 39 2.2. Sơ đồ bảo vệ đường dây truyền tải điện ........................................................ 41 2.3. Sơ đồ bảo vệ thanh cái .................................................................................. 53 2.4. Sơ đồ bảo vệ máy biến áp ............................................................................. 55 2.5. Sơ đồ bảo vệ máy phát điện và động cơ ........................................................ 62 2.6. Kết luận ......................................................................................................... 64 CHƯƠNG 3 CHỨC NĂNG BẢO VỆ QUÁ DÒNG VÔ HƯỚNG 3.1. Mở đầu........................................................................................................... 66 3.2. Sơ đồ đấu nối CT, VT dùng cho rơle bảo vệ quá dòng vô hướng ................ 67 3.3. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (F50/50N) ......................................................... 74 6 3.4. Bảo vệ quá dòng điện có thời gian (F51/51N) .............................................. 77 3.5. Phối hợp chức năng bảo vệ quá dòng ............................................................ 85 3.6. Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (F46) ........................................................... 93 3.7. Kết luận ......................................................................................................... 95 CHƯƠNG 4 CHỨC NĂNG BẢO VỆ QUÁ DÒNG CÓ HƯỚNG 4.1. Mở đầu........................................................................................................... 97 4.2. Sơ đồ đấu nối CT, VT dùng cho rơle bảo vệ quá dòng có hướng (F67/67N) ...................................................................... 97 4.3. Nguyên tắc bảo vệ quá dòng điện có hướng ................................................. 98 4.4. Bảo vệ quá dòng có hướng ba cấp .............................................................. 103 4.5. Ứng dụng bảo vệ quá dòng có hướng ......................................................... 109 4.6. Phối hợp thời gian bảo vệ bằng bài toán quy hoạch tuyến tính .................. 131 4.7. Kết luận ....................................................................................................... 145 CHƯƠNG 5 CHỨC NĂNG BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 5.1. Mở đầu......................................................................................................... 147 5.2. Thuật toán phát hiện và phân loại sự cố ...................................................... 148 5.3. Các dạng đặc tuyến làm việc của bảo vệ khoảng cách ............................... 162 5.4. Các vùng làm việc của bảo vệ khoảng cách ................................................ 165 5.5. Nguyên tắc tác động vùng bảo vệ khoảng cách .......................................... 178 5.6. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách ...... 197 5.7. Kết luận ....................................................................................................... 240 CHƯƠNG 6 SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG TRUYỀN CẮT 6.1. Mở đầu......................................................................................................... 243 6.2. Sơ đồ truyền cắt trực tiếp DTT ................................................................... 244 6.3. Sơ đồ truyền cắt dùng tín hiệu cho phép PTT ............................................. 247 6.4. Sơ đồ giải khóa liên động DCUB (Unblocking Scheme) ........................... 263 6.5. Sơ đồ khóa liên động DCB (Blocking Scheme) ......................................... 267 6.6. Kết luận ....................................................................................................... 271 7 CHƯƠNG 7 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƯỜNG DÂY 7.1. Mở đầu......................................................................................................... 273 7.2. Nguyên lý làm việc ..................................................................................... 275 7.3. Các yếu tố ảnh hưởng .................................................................................. 280 7.4. Phân tích và đánh giá đặc tính làm việc của F87L ...................................... 299 7.5. Kết luận ....................................................................................................... 306 CHƯƠNG 8 CHỨC NĂNG TỰ ĐỘNG ĐÓNG LẶP LẠI 8.1. Mở đầu......................................................................................................... 308 8.2. Máy cắt recloser .......................................................................................... 309 8.3. Hệ thống tự động đóng lặp lại ..................................................................... 321 8.4. Kết luận ....................................................................................................... 334 CHƯƠNG 9 CHỨC NĂNG ĐỊNH VỊ ĐIỂM SỰ CỐ 9.1. Mở đầu......................................................................................................... 337 9.2. Phân tích, đánh giá phương pháp định vị sự cố sử dụng dữ liệu đo dòng điện, điện áp tại một đầu đường dây ................................ 338 9.3. Phân tích, đánh giá phương pháp định vị sự cố sử dụng dữ liệu đo hai đầu đường dây ..................................................................... 363 9.4. Phân tích, đánh giá phương pháp định vị sự cố sử dụng dữ liệu đo lường từ ba đầu đường dây ........................................................ 371 9.5. Định vị sự cố đường dây truyền tải điện sử dụng phương pháp sóng truyền ........................................................................... 382 9.6. Kết luận ....................................................................................................... 395 CHƯƠNG 10 BẢO VỆ THANH CÁI 10.1. Mở đầu....................................................................................................... 398 10.2. Các yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ so lệch thanh cái ............................. 399 10.3. Bảo vệ so lệch thanh cái tổng trở thấp (có hãm) ....................................... 410 10.4. Bảo vệ so lệch thanh cái tổng trở cao (không hãm) .................................. 421 8 10.5. Bảo vệ khóa tác động ngược ..................................................................... 428 10.6. Logic khôi phục nguồn tự động ................................................................ 428 10.7. Chức năng bảo vệ quá, kém áp thanh cái .................................................. 429 10.8. Chức năng sa thải phụ tải F81 ................................................................... 431 10.9. Chức năng bảo vệ lỗi máy cắt (CBF) ........................................................ 437 10.10. Kết luận ................................................................................................... 437 CHƯƠNG 11 BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 11.1. Mở đầu....................................................................................................... 440 11.2. Thách thức ứng dụng rơle bảo vệ so lệch MBA (F87T) ........................... 441 11.3. Đặc tính làm việc của rơle bảo vệ so lệch MBA ....................................... 445 11.4. Ma trận bù tổ đấu dây máy biến áp ........................................................... 452 11.5. Bảo vệ so lệch thứ tự không (REF, 87N) .................................................. 470 11.6. Bảo vệ quá dòng cho MBA ....................................................................... 487 11.7. Chức năng bảo vệ quá tải nhiệt ................................................................. 493 11.8. Phân tích phối hợp thời gian của bảo vệ ................................................... 495 11.9. Kết luận ..................................................................................................... 507 CHƯƠNG 12 BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN 12.1. Mở đầu....................................................................................................... 509 12.2. Bảo vệ so lệch máy phát điện .................................................................... 510 12.3. Ảnh hưởng của điện trở nối đất điểm trung tính đến phần trăm vùng bảo vệ ........................................................................ 527 12.4. Bảo vệ chạm đất 95% cuộn dây stator ...................................................... 528 12.5. Bảo vệ chạm đất 100% cuộn dây stator .................................................... 531 12.6. Bảo vệ quá dòng pha ................................................................................. 543 12.7. Bảo vệ sử dụng nguyên lý tổng trở ........................................................... 554 12.8. Các loại bảo vệ khác .................................................................................. 573 12.9. Bảo vệ chống chạm đất rotor F64R ........................................................... 577 12.10. Kết luận ................................................................................................... 584 9 CHƯƠNG 13 GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG CỦA RƠLE BẢO VỆ KỸ THUẬT SỐ 13.1. Mở đầu....................................................................................................... 586 13.2. Kiến trúc trạm biến áp tự động hóa ........................................................... 587 13.3. Cổng giao tiếp truyền thông ...................................................................... 594 13.4. Kết nối mạng cục bộ .................................................................................. 600 13.5. Giao thức truyền thông .............................................................................. 604 13.6. Kết luận ..................................................................................................... 638 CHƯƠNG 14 PHÂN TÍCH BẢN GHI SỰ KIỆN CỦA RƠLE BẢO VỆ KỸ THUẬT SỐ 14.1. Mở đầu....................................................................................................... 641 14.2. Công tác chuẩn bị ...................................................................................... 643 14.3. Chức năng ghi sự kiện ............................................................................... 643 14.4. Tập tin Comtrade ....................................................................................... 650 14.5. Phần mềm phân tích sự cố Sigra 4 ............................................................ 653 14.6. Phần mềm phân tích sự cố Wavewin ........................................................ 661 14.7. Phần mềm phân tích sự cố Analytic Assistance ........................................ 669 14.8. In ấn báo cáo.............................................................................................. 671 14.9. Ví dụ phân tích bản tin sự cố của rơle ....................................................... 672 14.10. Kết luận ................................................................................................... 683 CHƯƠNG 15 CÔNG TÁC KIỂM ĐỊNH RƠLE KỸ THUẬT SỐ 15.1. Mở đầu....................................................................................................... 685 15.2. Các công đoạn kiểm định rơle kỹ thuật số ................................................ 685 15.3. Chức năng và nhiệm vụ của đội ngũ kiểm định rơle số ........................... 689 15.4. Công tác kiểm định rơle kỹ thuật số ........................................................ 690 15.5. Sự cố phát sinh trong quá trình vận hành trạm biến áp không người trực ...................................................................................... 730 15.6. Kết luận .................................................................................................... 734 Chỉ mục chủ đề ................................................................................................. 736 Giá sản phẩm trên Tiki đã bao gồm thuế theo luật hiện hành. Bên cạnh đó, tuỳ vào loại sản phẩm, hình thức và địa chỉ giao hàng mà có thể phát sinh thêm chi phí khác như phí vận chuyển, phụ phí hàng cồng kềnh, thuế nhập khẩu (đối với đơn hàng giao từ nước ngoài có giá trị trên 1 triệu đồng).....