Đồ án tốt nghiệp

TRƯỜNG………………………
KHOA……………………

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
Đồ án tốt nghiệp bảo vệ so lệch máy
biến áp điện lực bằng rơ le số 7UT51x
(Siemens)

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

1


Đồ án tốt nghiệp

Mục Lục
Phần I: Tìm hiểu rơle 7UT51X.

Trang.

Chương I : Giới thiệu chung về Rơle bảo vệ so lệch 7UT51x……………….8
Các ứng dụng và chức năng bảo vệ của 7UT51x…..…………8

I)

1.1)

Các ứng dụng của 7UT51x………………………………….8



Đồ án tốt nghiệp
3.3) Hãm hài………………………………………………...…37
3.4) Hãm bổ sung khi biến dòng bị bão hòa………………...…38
3.5) Cắt nhanh không hãm với sự cố dòng lớn………………...39
3.6) Tác động/Cắt…………………………………………...…40
3.7) Một số sơ đồ đấu dây chuẩn cho bảo vệ máy biến áp…….41
IV) Bảo vệ so lệch cho máy phát và động cơ………………………44
4.1) Định nghĩa các dòng đo………………………………...…44
4.2) Đánh giá các giá trị đo được……………………………...44
4.3) Hãm bổ sung khi biến dòng bị bão hòa…………………...47
4.4) Tác động/Cắt……………………………………………...48
V) Bảo vệ so lệch cho các điểm rẽ nhánh…………………………..49
5.1) Qui ước chiều dòng điện………………………………….49
5.2) Đánh giá các giá trị đo được……………………………...49
5.3) Hãm bổ sung khi biến dòng bị bão hòa…………………...51
5.4) Tác động/Cắt……………………………………………...53
VI) Bảo vệ chạm đất có giới hạn……………………………………53
6.1) Nguyên lý bảo vệ chạm đất có giới hạn…………………...53
6.2) Đánh giá số liệu đo lường…………………………………56
VII) Bảo vệ quá dòng có thời gian………………………………….58
VIII) Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ…………………………………..58
IX) Bảo vệ sự cố chạm vỏ………………………………………….59
Phần II: Ứng dụng 7UT51 cho bảo vệ máy biến áp điện lực tại trạm 110kV
Phúc Thọ………………………………………………………………………60
I) Đặt vấn đề về bảo vệ máy biến áp điện lực………………………………60
1.1) Đặt vấn đề…………………………………………………….….60
1.2) Các dạng sự cố và tình trạng làm việc không bình thường của
MBA………………………………………………………………...60


Thông số máy phát hoặc động cơ – Khối địa chỉ 12………...85

4.

Cài đặt thông số của điểm rẽ nhánh – Khối địa chỉ 13……...86

5.

Cài đặt thông số cho bảo vệ so lệch máy biến áp.
Khối địa chỉ 16……………………………………………...87

6.

Cài đặt cho bảo vệ so lệch cho máy phát hoặc động cơ.
Khối địa chỉ 17……………………………………………...93

7.

Cài đặt cho bảo vệ so lệch điểm rẽ nhánh.
Khối địa chỉ 18……………………………………………..96

Cài đặt bảo vệ sự cố chạm đất.
Khối địa chỉ 19……………………………………………...99
9. Cài đặt cho bảo vệ quá dòng có thời gian.
8.

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

4

tin và truyền thông. Do đó vai trò của các nhà máy điện, các thiết bị đường dây
truyền tải và phân phối điện là vô cùng quan trọng cần có sự đảm bảo làm việc
an toàn tin cậy. Rơle là phần tử quan trọng nhất trong hệ thống bảo vệ, nó quyết
định các tác động cảnh báo và bảo vệ thiết bị. Rơle có rất nhiều chủng loại khác
nhau nhưng có thể phân làm ba nhóm chính: rơle điện từ; rơle tĩnh(dùng linh
kiện bán dẫn) và rơle kỹ thuật số hay gọi tắt là rơle số. Rơle số ra đời sau nhưng
từ khi nó được đưa vào sử dụng đã chứng tỏ được những ưu điểm rất quan
trọng nổi bật như sau:
• Độ tin cậy làm việc cao nhờ hạn chế được nhiễu và sai số do nguyên lý
truyền thông tin bằng số.
• Do sử dụng những công cụ có công suất tiêu thụ rất nhỏ nên nhiệt độ
trong thiết bị làm việc không cao.
•

Do không sử dụng phần động trong mạch logic nên không có quán tính,
không bị kẹt do rỉ hoặc kết bụi.

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

6


Đồ án tốt nghiệp
• Có khả năng kết hợp nhiều chức năng bảo vệ trong một thiết bị thay vì
sử dụng nhiều rơle riêng lẻ, không bị trôi tham số trong quá trình vận
hành.
• Có khả năng tự lập trình được nên có độ linh hoạt cao, dễ dàng sử dụng
cho các đối tượng bảo vệ khác nhau.
• Độ nhạy, độ chính xác cao, thời gian tác động nhanh.
• Có khả năng bảo vệ tinh vi, sát với ngưỡng chịu đựng của đối tượng bảo


Đồ án tốt nghiệp
được thay thế bằng role số, đặc biệt là các công trình xây mới thì hoàn toàn sử
dụng role số trong hệ thống bảo vệ.
Rơle số rất đa dạng về chủng loại cũng như tính năng bảo vệ như rơle số
bảo vệ quá dòng, rơle số bảo vệ so lệch, rơle số bảo vệ khoảng cách…và được
cung cấp bởi nhiều nhà cung cấp khác nhau như: SIEMENS, ABB, ALSTOM,
SCHNEIDER, SEL… Trong cùng một dòng thiết bị của mỗi nhà cung cấp cũng
có nhiều model khác nhau để chọn lựa tùy theo yêu cầu của người sử dụng. Với
chuyên ngành Thiết bị điện – Điện tử mà em được đào tạo thì tìm hiểu về rơle
số để bảo vệ thiết bị điện là rất quan trọng trong đó em dành mối quan tâm hơn
cả tới việc bảo vệ máy biến áp và bảo vệ so lệch thường được chọn làm bảo vệ
chính. Hiện tại ở Việt Nam cũng như trên thế giới thì rơle số bảo vệ so lệch của
hãng SIEMENS được sử dụng phổ biến hơn cả do có khả năng tích hợp nhiều
đầu vào khác nhau và nhiều tính năng bảo vệ tùy theo chọn lựa của người sử
dụng, giao diện thân thiện với người sử dụng. Rơle bảo vệ so lệch của hãng
SIEMENS có 2 dòng chính là 7UT51x và 7UT61x. 7UT51x và 7UT61x đều có
tính năng cơ bản có thể chọn lựa tùy theo người sử dụng như: Bảo vệ so lệch
máy biến áp, bảo vệ so lệch cho máy phát hoặc động cơ, bảo vệ so lệch cho
điểm rẽ nhánh, bảo vệ quá dòng cắt nhanh và quá dòng có thời gian, bảo vệ
chống chạm đất, bảo vệ chống chạm vỏ, bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. Nhưng
7UT61x có thể sử dụng cho nhiều đầu vào một lúc thích hợp với các hệ thống
lớn, 7UT51x thích hợp cho bảo vệ riêng cho một thiết bị. Vì những lý do mà em
đã trình bày và trong giới hạn cho phép của đồ án tốt nghiệp em xin chọn đề tài
cho đồ án tốt nghiệp của mình là: Nghiên cứu và ứng dụng rơle số bảo vệ so
lệch 7UT51x của hãng SIEMENS cho bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực .
Trong thời gian qua với sự nỗ lực làm việc của bản thân cùng với sự hướng dẫn
tận tình của thầy giáo TS.Bùi Đức Hùng em đã hoàn thành bản đồ án này. Tuy
nhiên, với khả năng và trình độ có hạn nên bản đồ án chắc chắn không thể tránh
Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.


Đồ án tốt nghiệp

•

Kiểu lớn 7UT513 được sử dụng cho máy biến áp 3 cuộn dây và các
điểm rẽ nhánh có 3 nguồn cấp. Rơle có 5 rơle cắt, 10 rơle tín hiệu, 5
đầu vào nhị phân và 14 chỉ thị LED có thể lập trình được.

Cả hai kiểu đều có chức năng bảo vệ quá dòng có thời gian nó có thể sử
dụng như bảo vệ dự phòng và được gán cho bất cứ cuộn dây nào hoặc các đầu
cực của đối tượng bảo vệ.
1.2) Các chức năng bảo vệ.
Các chức năng chung.
- Bảo vệ so lệch máy biến áp từ 2 đến 3 cuộn dây.
- Bảo vệ so lệch động cơ và máy phát điện.
- Bảo vệ so lệch điểm rẽ nhánh.
- Bảo vệ chống chạm đất hạn chế.
Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

10


Đồ án tốt nghiệp
- Bảo vệ chống sự cố chạm vỏ.
- Bảo vệ quá dòng có thời gian.
- Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ.
* Các chức năng bảo vệ:
- Bảo vệ so lệch với từng pha riêng biệt.
- Hãm hài máy biến áp.

- Đặc tính cắt dòng hãm.

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

11


Đồ án tốt nghiệp
- Độ nhạy cao
- Thời gian cắt ngắn
- Không nhạy cảm với các thành phần một chiều và bão hoà biến dòng.
- Ổn định cao ngay cả với các mức bão hoà khác nhau của biến dòng.
- Cắt nhanh đối với các sự cố có dòng lớn.
- Độc lập với cách nối đất của trung tính máy biến áp.
1.2.3. Bảo vệ so lệch cho các điểm rẽ nhánh.
- Đặc tính cắt dòng hãm.
- Thời gian cắt ngắn
- Không nhạy cảm với các thành phần một chiều và bão hoà biến dòng.
- Ổn định cao ngay cả với các mức bão hoà khác nhau của biến dòng.
- Giám sát dòng vận hành.
1.2.4. Bảo vệ chạm đất có giới hạn.
- Cho các cuộn dây máy biến áp, các máy phát, các động cơ hoặc cuộn
kháng, điểm nối sao của chúng được nối đất trực tiếp.
- Có độ nhạy cao với các sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ.
-

Có độ ổn định cao với các sự cố ngoài vùng dùng phương pháp hãm
dòng qua việc đánh giá độ lớn của dòng điện cũng như vị trí góc pha
của dòng chạy qua.


-

Giám sát dòng chảy qua giữa vỏ và đất, có thể đánh giá dòng bằng
sóng cơ bản hoặc giá trị hiệu dụng tuỳ chọn.

-

Có thể nối với đầu vào đo lường thông thường (normal) của thiết bị
hoặc với đầu vào đặc biệt có độ nhạy cao (chỉnh định nhỏ nhất là 10
mA).

1.2.8.Phối hợp với các đầu nhị phân từ bên ngoài.
- Cho việc xử lý hoặc truyền lại các lệnh hoặc các tín hiệu bên ngoài, ví
dụ: "tín hiệu bảo vệ hơi".
-

Nối với các rơle tín hiệu, LED và qua giao tiếp nối tiếp tới các
phương tiện điều khiển và kiểm soát (ví dụ LSA).

1.2.9. Phối hợp các tín hiệu cắt từ bên ngoài.
- Kết hợp các tín hiệu bên ngoài và quá trình xử lý tín hiệu.
- cắt bằng các tín hiệu bên ngoài qua ma trận cắt đã tích hợp có trễ hoặc
không trễ.
1.2.10. Ma trận cắt tích hợp.
Với 2 (7UT512) hoặc 5 (7UT513) rơle cắt cho bất cứ lệnh cắt của bảo vệ
nào.
1.2.11.Các chức năng phụ thuộc.
Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

13

suốt có thể tháo ra. Giá treo plastic được làm để hỗ trợ, chỉ dẫn cho các
modul đầu vào. Bảng chỉ dẫn tiếp theo nằm dưới đáy bên tay trái của mỗi
modul có một tiếp điểm để tiếp điện tới vỏ bọc được lắp đặt kết hợp với lò
xo nối đất trong modul. Nối đất được làm trước khi làm tiếp điểm đưa vào.
Vít nối đất được cấp bên phía tay trái của vỏ. Ngoài ra, đầu cuối 16(26)
được nối với case.
Tất cả tín hiệu ngoài được đưa vào qua 60(100) vít sắp xếp trên đỉnh hoặc
dưới đáy vỏ. Các vít được dánh số liên tiếp từ trái qua phải từ trên xuống
dưới.

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

14


Đồ án tốt nghiệp
Bộ đưa dòng điện làm việc vào được cung cấp tự động, ngắn mạch biến
dòng bất cứ khi nào modul được tháo ra. Không tháo ra để đảm bảo an toàn
khi mạch thứ cấp biến dòng có liên quan. Với các rơle bảo vệ so lệch, lệch
cắt có thể được đưa ra nếu tiếp xúc không đều khi modul được tháo ra hay
đưa vào.
•

7UT51xx-xCxxx lắp trong vỏ 7XP2030-2(7XP2040-2) cho lắp ngang
hoặc 7UT51xx-xExxx cho lắp khối.
Vỏ bọc được phủ kín màng kim loại. Của sổ và bảng gắn phía trước có

thể tháo ra. Cửa sổ làm bằng plastic trong suốt để quan sát dễ dàng.
Giá treo bằng plastic được làm đẻ chỉ dẫn cho các modul đưa vào. Tiếp
theo ở dưới đáy bên tay trái có 1 tiếp điểm điện nối tới vỏ được lắp kết hợp


Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

18


Đồ án tốt nghiệp

7UT513 trong vỏ 7XP2040-1 cho lắp đặt bề mặt.

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

19


Đồ án tốt nghiệp

7UT513 lắp trong vỏ 7XP2030-2 cho lắp ngang hoặc cho lắp khối.

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

20


Đồ án tốt nghiệp

2.3) Thông số mô tả.

Ô 6: Kiểu rơle.
• 2: Cho các máy biến áp 2 cuộn dây, các động cơ và các điểm rẽ nhánh

2.4) Sơ đồ cấu trúc( Sơ đồ chân đấu nối).

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

22


Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

23


Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49.

24


Đồ án tốt nghiệp
III) Thông số kỹ thuật.
3.1) Các thông số vào ra.
Các mạch đo:
Dòng định mức:

1A hoặc 5A.

Tần số định mức:

-

Động ( dòng xung )

250xIN trong 1 nửa chu kỳ.

Khả năng quá tải của chức năng phát hiện dòng chạm vỏ.
-

Nhiệt độ ( hiệu dụng )

300A trong ≤ 1s.
100A trong ≤ 10s.
15A liên tục.

Điện áp nguồn nuôi.
Nguồn nuôi một chiều được cấp qua 1 bộ chuyển đổi DC/DC.
Điện áp nguồn 24/48 Vdc

60/110/125 Vdc

220/250 Vdc

nuôi
Sai lệch cho phép 19÷56Vdc

4÷144 Vdc

176÷288Vdc