Phân tích, đánh giá đặc tính của rơle bảo vệ khoảng cách bằng phần mềm ETAP

14:54 - 22/11/2021  |  241 lượt xem

Chia sẻ
Rơle bảo vệ khoảng cách đường dây truyền tải điện (F21/21N) làm việc với giá trị điện áp và dòng điện đo lường thời gian thực, theo nguyên tắc tổng trở tính toán (ZR = UR/IR) và so sánh với giá trị chỉnh định vùng bảo vệ (Z1, Z2, Z3, Z4), khi có sự cố trên đường dây được cài đặt bảo vệ thì F21/21N ở cả hai đầu đường dây tác động đi cắt máy cắt (MC) với thời gian tZ1 = 0s, đảm bảo an toàn vận hành của hệ thống điện.
Phân tích, đánh giá đặc tính của rơle bảo vệ khoảng cách bằng phần mềm ETAP

Giao diện phần mềm ETAP

Tuy nhiên trong thực tế vận hành, có khi một trong hai rơ le bảo vệ khoảng cách F21/21N tác động với tZ2 = 0,3s hoặc tZ3 = 0,6s. Lúc này các kỹ sư chỉnh định rơ le phải kiểm tra lại thông số cài đặt một cách cẩn thận, cán bộ kỹ thuật sử dụng bản vẽ mạch nhị thứ, project cấu hình thiết bị, hệ thống Scada và thiết bị thí nghiệm như Omicron, Fluke, Mega Ohm… nhằm kiểm tra từng điểm trong vùng sự cố và áp dụng phương pháp loại trừ, khoanh vùng mạch nhị thứ, tủ điện, thiết bị hoặc đoạn cáp bị sự cố, kết hợp với các yếu tố về sai số của biến dòng (CT), biến điện áp (VT), thông số đường dây, điện trở sự cố lớn, dao động điện, ảnh hưởng của tụ bù dọc và MBA trên đường dây… Để nhanh chóng xác định nguyên nhân làm rơle tác động quá tầm hay kém tầm trong thực tế vận hành, trong khuôn khổ bài viết này, chúng tôi trình bày cách thức xây dựng mô hình mô phỏng lưới điện 110kV tỉnh Đắk Lắk có 33 nút, sử dụng phần mềm ETAP để mô phỏng bảo vệ khoảng cách theo lưu đồ ở Hình 1.

Hình 1. Lưu đồ các bước thực hiện

Bước 1: Thu thập thông số đường dây (RDC, R1, X1, R0, X0, B0, B1, R0M, X0M) có cấp điện áp từ 110 ÷ 500kV vào trong file Excel và nhập vào phần tử đường dây trong phần mềm ETAP theo đúng định dạng nhằm chuẩn bị cho bước tiếp theo.

Bước 2: Sử dụng đồ thị mô hình hóa các kết nối trong mạng của Matlab nhằm vẽ sơ đồ HTĐ theo số liệu đã nhập ở bước 1. Cấu trúc của một sơ đồ hệ thống điện (HTĐ) bao gồm "nút" và "cạnh". Mỗi nút đại diện cho một thanh cái 110kV và mỗi cạnh đại diện cho một đường dây kết nối giữa hai nút cho ở Hình 3. Tùy theo sơ đồ kết lưới và chủng loại rơle cụ thể mà việc tính toán, chỉnh định giá trị bảo vệ cho từng ngăn lộ đường dây sẽ khác nhau, và tránh được trường hợp chồng lấn vùng bảo vệ.

Hình 2. Sơ đồ mô phỏng hệ thống điện 110kV tỉnh Đắk Lắk có 33 nút bằng phần mềm Malab

Bước 3: Mô phỏng và đánh giá tác động của rơle bảo vệ khoảng cách bằng tính năng Edit study case của modun StarZ ở phần mềm ETAP, giả lập với sự cố ngắn mạch 1 pha chạm đất, ba pha nằm, điện trở sự cố thay đổi từ 0Ω ÷ 30Ω và kiểu tính toán “Single Fault”. Sau đó chọn run StarZ Study, rơle sẽ ghi nhận giá trị dòng điện, điện áp sự cố, tổng trở sự cố, và thời gian tác động vào Report Manager/Result/Protection Element Output. Bên cạnh đó, phần mềm ETAP cho phép người dùng mô phỏng trực quan hành vi tác động cắt máy cắt khi xuất hiện sự cố trên lưới điện (ví dụ ở đường dây Buôn Koup – Hòa Phú như hình 3). Ngoài ra, phần mềm ETAP còn hỗ trợ tính năng Relay Setting Report để xuất dữ liệu thông số chỉnh định của rơle sang định dạng Excel hay XML nhằm phục vụ cho việc cài đặt vào thiết bị thực tế trên lưới điện được thuận tiện.

Hình 3. Sự cố 1 pha chạm đất với RF = 0Ω, có sự tham gia của NMĐMT Trúc Sơn

Việc sử dụng phần mềm ETAP vào trong tính toán bảo vệ khoảng cách phù hợp với thực tế vận hành lưới điện 110kV hiện nay bởi vì khắc phục được một trong những thách thức về thời gian kiểm tra sự phối hợp bảo vệ mà các nhà quản lý kỹ thuật gặp phải trong vận hành. Đồng thời, qua đây chúng tôi cũng khuyến nghị hãng phần mềm ETAP nâng cấp đầy đủ thư viện rơle bảo vệ của các hãng sản xuất rơle kỹ thuật số có mặt trên thị trường như Toshiba GRZ200, Nari RCS 902 nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế đòi hỏi trong việc phân tích, điều tra sự cố và mô phỏng lại diễn biến để tìm ra nguyên nhân và đề ra biện pháp khắc phục nếu có sai sót ở khâu nào đó trong hệ thống bảo vệ.

Vũ Phan Huấn

14:54 - 22/11/2021  |  241 lượt xem

Chia sẻ

TIN BÀI ĐỌC NHIỀU