Tài liệu Đề án tốt nghiệp-thiết kế hệ thống scada

Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 mục lục mục lục.........................................................................................1 Giới thiệu về trạm biến áp 220 kV Hà Đông...................................4 1.1 Những chặng đường phát triển, đặc điểm, vai trò trạm biến áp 220 kV Hà Đông....................................................................4 1.1.1 Những chặng đường phát triển và đặc điểm của trạm....4 1.1.2 Vai trò của trạm biến áp Hà Đông..................................4 1.2 Tìm hiểu chung về các thiết bị điện trong trạm biến áp........4 1.2.1 Máy biến áp...................................................................4 1.2.2 Dao cách ly....................................................................5 1.2.3 Máy cắt điện .................................................................5 1.2.4 Thanh cái.......................................................................5 1.2.5 Máy biến dòng điện........................................................5 1.2.6 Máy biến điện áp............................................................5 1.2.7 Rơle bảo vệ....................................................................5 1.2.8 Các thiết bị chống sét ...................................................6 1.3 CÊu trúc trạm biến áp và các giải pháp công nghệ..............6 1.3.1 Cấu trúc trạm biến áp....................................................6 1.3.2 Các giải pháp công nghệ chính .....................................7 1.3.2.1 Cấp cao áp 220 kV...................................................7 1.3.2.2 Cấp cao áp 110 kV...................................................7 1.3.2.3 Cấp trung áp 35 kV..................................................8 1.3.2.4 Cấp trung áp 22 kV .................................................9 1.3.2.5 Cấp trung áp 6 kV ...................................................9 1.4 Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị ........................................9 1.4.1 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị nhất thứ ..........................9 1.4.1.1 Máy biến áp.............................................................9 1.4.1.2 Các thiết bị phân phối ngoài trời............................11 1.4.1.2.1 Máy cắt............................................................11 1.4.1.2.2 Máy biến dòng điện, máy biến điện áp ...........13 1.4.1.2.3 Dao cách ly......................................................14 1.4.1.2.4 Thiết bị chống sét............................................16 1.4.1.2.5 Rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp ....................17 1.4.1.3 Thiết bị trong nhà..................................................19 1.4.2 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị nhị thứ .........................20 1.4.2.1 Thiết bị điều khiển ................................................. 20 1.4.2.2 Thiết bị bảo vệ ......................................................21 1.5 Quy trình vận hành...........................................................22 1.5.1 Các thiết bị thuộc quyền điều khiển ............................22 1.5.2 Vận hành...................................................................... 22 1.5.3 Vận hành trạm khi có sự cố..........................................23 Tìm hiểu hệ thống SCADA quản lý trạm điện...............................25 1.6 Khái niệm chung về SCADA/EMS/DM..................................25 Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 1 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 1.6.1 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) .....25 1.6.2 Hệ thống quản lý năng lượng EMS (Energy Managment System)................................................................................25 1.6.3 Hệ thống DMS (Distribution Management System) .....26 1.7 Điều khiển và giám sát.......................................................26 1.8 Thông tin liên lạc cho các hệ thống SCADA........................28 1.9 Một số khái niệm về truyền số liệu.....................................30 1.10 Các thành phần chức năng cơ bản...................................33 1.11 Các thiết bị chủ có chức năng giám sát............................33 1.12 Các thiết bị ở xa có chức năng giám sát (RTU).................34 1.13 Nhật ký vận hành với hệ thống SCADA.............................35 1.14 Cơ chế thu thập tín hiệu đo lường của SCADA..................36 Tìm hiểu về thiết bị điều khiển logic khả trình.............................37 1.15 Khái niệm về thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC).......37 1.16 Các module của PLC S7-300.............................................37 1.17 Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ .....................................40 1.18 Vòng quét chương trình.................................................... 42 1.19 Cấu trúc chương trình......................................................43 1.20 Tổ chức bộ nhớ CPU.........................................................45 1.21 Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng...........46 1.22 Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả..................................47 Thiết kế hệ thống SCADA cho trạm điện......................................50 1.23 Mục tiêu đề ra đối với thiết kế hệ thống SCADA...............50 1.24 Thiết bị phục vụ cho hệ thống SCADA..............................51 1.25 Tổng hợp tín hiệu cho từng cấp điện áp...........................53 1.25.1 Tín hiệu phần cao áp 220 kV......................................53 1.25.2 Tín hiệu phần cao áp 110 kV......................................54 1.25.3 Tín hiệu phần trung áp 35 kV.....................................54 1.25.4 Tín hiệu phần trung áp 22 kV.....................................55 1.25.5 Tín hiệu phần trung áp 6 kV.......................................56 1.26 Tổng hợp tín hiệu cho từng PLC........................................56 1.26.1 Tín hiệu vào ra đối với PLC1.......................................56 1.26.2 Tín hiệu vào/ra đối với PLC2.......................................57 1.26.3 Tín hiệu vào/ra với PLC3.............................................57 1.26.4 Tín hiệu vào/ ra đối với PLC4......................................57 1.27 Chọn cấu hình cứng cho từng PLC....................................58 1.28 Tạo cấu hình thiết bị HMI và xác đinh vùng truyền thông bằng SIMATIC ProTool..............................................................61 1.29 Lập trình cho PLC.............................................................62 thiết kế giao diện điều khiển.......................................................63 phụ lục 1 danh sách các biến vào ra của plc..............................77 phụ lục 2 Mã nguồn visual basic.................................................91 Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 2 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Hà nội tháng 6 năm 2007 Lớp: ĐKTĐ2-47 3 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 Giới thiệu về trạm biến áp 220 kV Hà Đông 1.1 Những chặng đường phát triển, đặc điểm, vai trò trạm biến áp 220 kV Hà Đông 1.1.1 Những chặng đường phát triển và đặc điểm của trạm. - 1965 Trạm được đưa vào vận hành với cấp điện áp 35 kV. - 1968 Trạm được xây dựng lên cấp điện áp 110 kV. - 1982 Khởi công xây dựng mở rộng trạm lên cấp điện áp 220 kV và là trạm biến áp 220 kV đầu tiên của lưới điện miền Bắc. - 1983 Đón nhận điện từ tổ máy số 1 nhà máy nhiệt điện Phả Lại hoà vào lưới điện miền Bắc. Sau đó trạm tiếp tục được mở rộng lắp đặt thiết bị đủ để đón nhận công suất của cả 4 tổ máy nhiệt điện Phả Lại phát lên cho lưới điện miền Bắc, đồng thời cung cấp điện ngược lên phục vụ thi công nhà máy thủy điện Hòa Bình. - 1988 nhận điện từ tổ máy số 1 nhà máy thuỷ điện Hòa Bình phát lên. - 1998 Nâng công suất các MBA trạm và tiến hành thay đổi các thiết bị mới theo công nghệ sản xuất mới, theo hướng hiện đại hoá-tự động hoá. Sản lượng điện truyền qua trạm hàng năm hơn 1,3 tỷ kWh, tổn thất điện năng qua trạm dưới 0,8%. Hiện nay trạm đã đảm đương được các công việc đại tu các thiết bị máy cắt, TU, dao cách ly và các thiết bị khác đến cấp điện áp 35 kV, xử lý sự cố từ xa, đảm nhiệm việc xử lý các hư hỏng mạch điều khiển của các thiết bị trong trạm, cùng các trung tâm điều độ: A0, A1, B1, B10 xử lý nhanh, chính xác an toàn các sự cố trên lưới, đảm bảo việc cung cấp điện ổn định, liên tục, an toàn cho các phụ tải Hà Nội, Hà Tây và trên lưới điện miền Bắc. 1.1.2 Vai trò của trạm biến áp Hà Đông Trạm Biến áp 220 kV Hà Đông nằm trên địa bàn phố Ba La-phường Quang Trung-thị xã Hà Đông-tỉnh Hà Tây, trạm trực thuộc Công ty Truyền Tải Điện 1-Tổng Công ty Điện lực Việt Nam. Trạm là một điểm nút quan trọng nhất nằm giữa hai nhà máy điện lớn: nhà máy Nhiệt điện Phả Lại và nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, giữ vai trò điều phối cung cấp điện cho Hệ thống điện miền Bắc, trực tiếp cung cấp điện cho thủ đô Hà Nội, tỉnh Hà Tây và vào các tỉnh miền Trung. Khi đường dây 500 kV đưa vào vận hành, sự làm việc ổn định của trạm có ảnh hưởng trực tiếp tới sự ổn định của Hệ thống điện toàn quốc. 1.2 Tìm hiểu chung về các thiết bị điện trong trạm biến áp 1.2.1 Máy biến áp Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 4 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm trên nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi. 1.2.2 Dao cách ly Dao cách ly là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện cao áp không có dòng điện hoặc dòng điện nhỏ hơn dòng định mức nhiều lần và tạo nên khoảng cách cách điện an toàn, có thể nhìn thấy được. Dao cách ly có thể đóng cắt dòng điện dung của đường dây hoặc cáp không tải, dòng điện không tải của máy biến áp. Dao cách ly ở trạng thái đóng phải chịu dòng điện định mức dài hạn và dòng sự cố ngắn hạn như dòng ổn định nhiệt, dòng xung kích. 1.2.3 Máy cắt điện Máy cắt điện cao áp là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện có điện áp từ 1000 V trở nên ở mọi chÕ độ vận hành: chế độ không tải, chế độ tải định mức, chế độ sự cố, trong đó chế độ đóng cắt dòng điện ngắn mạch là chế độ nặng nề nhất. 1.2.4 Thanh cái Là thiết bị nhận điện năng từ các nguồn cấp đến và phân phối cho các cấp điện áp khác. Đây là phần tử cơ bản của thiết bị phân phối trong hệ thống điện. 1.2.5 Máy biến dòng điện Máy biến dòng điện (TI) là thiết bị dùng để biến đổi dòng điện ở các cấp điện áp khác nhau về dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn (có trị số 1A hay 5A) để cung cấp cho các thiết bị đo lường, rơle, tự động hoá. Về nguyên lý làm việc TI tương tự như máy biến áp. 1.2.6 Máy biến điện áp Máy biến điện áp (TU) là thiết bị dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp tiêu chuẩn, an toàn, dùng cho đo lường và bảo vệ rơle. Trị số điện áp tiêu chuẩn thường là 100V hoặc 100 3 V. 1.2.7 Rơle bảo vệ Rơle bảo vệ là thiết bị điện tự động mà tín hiệu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu vào đạt đến độ xác định. Mục đích của bảo vệ: tách rời phần sự cố khỏi hệ thống với hư hỏng tối thiểu duy trì trạng thái vận hành an toàn cho các phần còn lại của hệ thống hạn chế tối đa thiệt hại về người, thiết bị hay gián đoạn cung cấp điện. Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 5 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 1.2.8 Các thiết bị chống sét Thiết bị chống sét là khí cụ điện dùng để bảo vệ các thiết bị điện, tránh được hỏng hóc cách điện do quá điện áp cao từ khí quyển (thường là do sét) tác động. Muốn dẫn được xung điện áp cao do sét gây ra xuống đất, một đầu của thiết bị chống sét được nối với đường dây, đầu kia nối đất. Vì vậy ở điện áp định mức, không có dòng dòng điện đi qua thiết bị chống sét. Khi có quá điện áp cao, thiết bị chống sét phải nhanh chóng dẫn điện áp này xuống đất, để điện áp cao không chạy vào thiết bị, sau đó phải ngăn được dòng điện do điện áp định mức chạy xuống đất. 1.3 CÊu trúc trạm biến áp và các giải pháp công nghệ 1.3.1 Cấu trúc trạm biến áp Trạm E1.4 Hà Đông có tất cả 5 cấp điện áp: - Cấp cao áp 220 kV - Cấp cao áp 110 kV - Cấp trung áp 35 kV - Cấp trung áp 22 kV - Cấp trung áp 6 kV Quy mô của trạm: - 02 máy biến áp 250.000 kVA-225/115/23 kV Kiểu loại: SDN.6444 hãng AEG - 01 máy biến áp 63.000 kVA-115/38,5/23 kV Kiểu loại: BQBT chế tạo TBĐ Đông Anh - 01 máy biến áp 40.000 kVA-115/38,5/23 kV Kiểu loại: BQBT chế tạo TBĐ Đông Anh - 01 dàn tụ 40.000 kVAR-110 kV - 11 ngăn lộ 220 kV - 15 ngăn lộ 110 kV - 11 ngăn lộ 35 kV - 7 ngăn lộ 22 kV - 7 ngăn lộ 6 kV Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 6 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 1.3.2 Các giải pháp công nghệ chính 1.3.2.1 Cấp cao áp 220 kV Các lộ vào ra Trên cấp điện áp 220kV có 11 ngăn lộ trong đó có 07 lộ vào ra. Đó là các lộ: 271- Chèm 275 - Phả Lại 272 - Hoà Bình-I 276 - Ninh Bình 273 - Hoà Bình-II 277 - Hoà Bình-III 274 - Mai Động Các thanh cái Trạm có 03 thanh cái 220 kV: Đó là các thanh cái: C21-thanh cái 1, C22-thanh cái 2, C29-thanh cái vòng. Hai thanh cái C21 và C22 được nối với nhau bởi máy cắt liên lạc 212, thanh cái vòng C29 được nối với máy cắt vòng 200. Thanh cái 220 kV được cấp điện từ nhà máy thuỷ điện Hoà Bình (qua 3 lé: 272, 273, 277), từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại (qua lé 275) và từ đường dây 500 kV. Từ đây điện áp được cấp đến hai máy biến áp 3AT và 4AT của trạm. Hệ thống máy cắt Tại cấp 220 kV có tất cả 11 máy cắt, cụ thể: 07 máy cắt lộ là các máy cắt: 271, 272, 273, 274, 275, 276, 277. 01 máy cắt liên lạc 212. 01 máy cắt vòng 200. 02 máy cắt bảo vệ cho các máy biến áp 3AT và 4AT là 233, 234. Hệ thống dao cách ly Tổng số có 47 dao cách ly ở phía 220 kV. Chúng được đặt trong nhà hay ngoài trời, là loại một pha hay ba pha. Có một hay hai dao tiếp địa cho từng pha dùng để nối đất khi tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng. Ngoài ra tại từng cấp điện áp trong trạm còn được trang bị thêm các máy biến áp đo lường: máy biến điện áp TU, máy biến dòng điện TI sử dụng cho mục đích đo lường, bảo vệ, tự động hoá. 1.3.2.2 Cấp cao áp 110 kV Các lộ vào ra Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 7 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 Trên cấp điện áp 110 kV có 15 ngăn lộ trong đó có 08 lộ vào ra. Đó là các lộ: 171 - Ninh Bình 172 - Thượng Đình-I 173 - Sơn Tây 174 - Chèm-I 175 - Chèm-II 176 - Thượng Đình-II 177 - Mai Động-I 178 - Mai Động-II Các thanh cái Trạm có 03 thanh cái 110 kV. Đó là các thanh cái: C11- thanh cái 1, C12- thanh cái 2, C19- thanh cái vòng. Hai thanh cái C11 và C12 được nối với nhau bởi máy cắt liên lạc 112, thanh cái vòng C19 được nối với máy cắt vòng 100. Thanh cái 110 kV được cấp điện từ hai máy biến áp 3AT và 4AT phía 220 kV. Từ đây điện áp được cấp đến hai máy biến áp 1T và 2T của trạm. Hệ thống máy cắt Tại cấp 110 kV có tất cả 14 máy cắt, cụ thể: 08 máy cắt lộ là các máy cắt: 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178. 01 máy cắt liên lạc 112. 01 máy cắt vòng 100. 02 máy cắt bảo vệ cho các máy biến áp 3AT và 4AT là 133, 134. 02 máy cắt bảo vệ cho các máy biến áp 1T và 2T là 131, 132. Hệ thống dao cách ly Tổng số có 56 dao cách ly ở phía 110 kV. Chúng được đặt trong nhà hay ngoài trời, là loại một pha hay ba pha. Có một hay hai dao tiếp địa cho từng pha dùng để nối đất khi tiến hành sửa chữa, bảo dưỡng. 1.3.2.3 Cấp trung áp 35 kV Được cấp điện từ hai máy biến áp 1T và 2T. Có 11 ngăn lộ trong đó có 8 lé ra cung cấp cho các phụ tải, có 02 thanh cái là C31 và C32. Hệ thống máy cắt Tại cấp 35 kV có 11 máy cắt: Máy cắt 331, 332 đóng cắt các lộ nối từ thanh cái 35 kV tới đầu ra của MBA 1T và 2T. Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 8 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 Các máy cắt 378, 376, 371, 373, 381, 375, 377, 379 đóng cắt các lộ tương ứng nối với thanh cái. Máy cắt 300 là máy cắt phân đoạn. Hệ thống dao cách ly Phía 35kV có tổng cộng 24 dao cách ly. Chúng được đặt trong nhà hay ngoài trời, là loại mét pha hay ba pha. Mỗi dao cách ly có 1 hay 2 dao tiếp địa để nối đất an toàn trong trường hợp thao tác với thiết bị. 1.3.2.4 Cấp trung áp 22 kV Cấp điện áp 22 kV có cả ở phía mạch 220 kV và phía mạch 110 kV của trạm. - Phía 110 kV: + Điện áp 22 kV được cấp từ máy biến áp 1T. + Có 7 ngăn lộ trong đó có 6 lé ra cung cấp cho các phụ tải. + Hệ thống máy cắt: ở cấp 22 kV dùng các máy cắt hợp bộ, có tất cả 7 máy cắt hợp bộ. Máy cắt 441 đóng cắt các lộ nối từ thanh cái 22 kV tới đầu ra của MBA 1T. Hiện nay cấp điện áp này đang được dự phòng chưa đưa vào sử dụng. - Phía 220kV: + Điện áp 22kV được lấy từ hai máy biến áp 3AT và 4AT sau đó được đưa tới hai máy biến áp tự dùng 43T và 44T. + Hệ thống các máy cắt: có hai máy cắt hợp bộ là 443 và 444. + Hệ thống dao cách ly: có 4 dao cách ly. 1.3.2.5 Cấp trung áp 6 kV Được cấp điện từ máy biến áp 2T. Có 7 ngăn lộ trong đó có 6 lé ra cung cấp cho các phụ tải. Hệ thống máy cắt: ở cấp 6 kV dùng các máy cắt hợp bộ, có tất cả 7 máy cắt hợp bộ. Máy cắt 632 đóng cắt các lộ nối từ thanh cái 6 kV tới đầu ra của MBA 2T. 1.4 Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị 1.4.1 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị nhất thứ 1.4.1.1 Máy biến áp Máy biến áp chính T1 Máy biến áp 63000 kVA-115/38.5/23 kV Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 9 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 - Điện áp định mức: + Cao áp: 115 ± 9 x 1.78% kV (điều chỉnh dưới tải) + Trung áp: 38.5 ± 2 x 2.5% kV (điều chỉnh không điện) + Hạ áp: 23 kV - Tổn hao không tải: Po = 40.2 kW - Dòng điện không tải: Io = 0.206% - Tổn thất có tải: ở nấc chỉnh, nhiệt độ 750C: Pk 115 - 38.5 kV = 212.568 kW Pk 115 - 23 kV = 234.891 kW Pk 35 - 23 kV = 213.095 kW - Nấc điều chỉnh điện áp phía 115 kV: Máy biến áp T1 có 19 nấc điều chỉnh tăng giảm áp, mỗi nấc 2kV. Máy biến áp chính T2 Máy biến áp T2 là loại MBA điện lực BQBT 40.000 kVA - 110 kV Kiểu máy:40 MVA 115/38.5/6.6 kV - Công suất định mức (MVA): Cuộn 115 kV: 30/40 Cuộn 38.5: 30/40 Cuộn 6.6: 18/24 - Tổn hao có tải (kW): Pk (115 - 38.5) : 183.199 Pk (115 - 6.6) Pk (38.5 - 6.6) : 190.092 : 62.909 - Điện áp ngắn mạch (%) Uk (115 - 38.5) : 10.709 Uk (115 - 6.6) : 17.9 Uk (38.5 - 6.6) : 6.1 - Tổn hao không tải: Po (kW): 28.9 - Dòng không tải: Io (%): 0.22 Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 10 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 - Nấc điều chỉnh điện áp 115 kV: Máy biến áp T2 có 19 nấc điều chỉnh tăng giảm áp, mỗi nấc 2 kV. Máy biến áp chính 3AT – 4AT Tên nhãn hiệu: SDN 6444 - Điện áp lớn nhất (kV): 245/123/24 - Dòng ngắn mạch: 800 A - Dòng định mức: ONAN: 410.6/803.3/1365.6 ONAS: 526.0/1029.2/1749.6 OSAS: 641.5/1255.1/2133.7 - Điện áp định mức: ONAN: 225/115/23 ONAS: 23/23/23 - Công suất định mức (MVA): ONAN: 164000/54400 ONAS: 205000/69700 OSAS: 250000/85000 - Dòng ngắn mạch định mức: ONAN: 6 kA thời gian duy trì 2s ONAS: 1.9 kA thời gian duy trì 2s OSAS: 6.2 kA thời gian duy trì 2s 1.4.1.2 Các thiết bị phân phối ngoài trời. 1.4.1.2.1 Máy cắt Máy cắt loại: SI - 245 F3 Máy cắt loại SI - 245 F3 là MC SF6 chÕ tạo cho điện áp định mức 245 kV. Máy cắt dùng khí SF6 để cách điện và dập hồ quang. Buồng dập hồ quang kiểu 2 ngăn. Máy cắt có 1 mạch đóng, 2 mạch cắt gồm 2 cuộn cắt làm việc song song. - Thông số kỹ thuật: TT Thông sè Đơn vị Số liệu 1 Điện áp định mức kV 245 Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 11 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 2 Tần số định mức Hz 50/60 3 Dòng điện định mức A 3150 4 Dòng cắt định mức kA 40 Máy cắt điện loại: S1-145-F1 Máy cắt loại SI - 145 F1 là MC SF6 chế tạo cho/ điện áp định mức 72.5 kV. Máy cắt dùng khí SF6 để cách điện và dập hồ quang. Nguyên lý dập hồ quang theo kiểu thổi. Máy cắt có 1 mạch đóng, 2 mạch cắt gồm 2 cuộn cắt làm việc song song. Số liệu kỹ thuật: TT Thông sè Đơn vị Số liệu 1 Điện áp định mức kV 145 2 Tần số định mức Hz 50/60 3 Dòng điện định mức A 3150 4 Dòng cắt định mức kA 31.5 5 Dòng đóng tại chu kỳ lớn nhất kA 80 6 Thời gian chịu được dòng ngắn mạch s 3 Máy cắt 35 kV kiểu OFVB-36 Máy loại OFVP-36 là máy cắt chân không chế tạo cho điện áp 38kV đặt ngoài trời. Máy cắt được chế tạo dùng cho hệ thống có tiếp đất và không mở sộng phạm vi sử dụng. Tủ điều khiển máy cắt có thể đặt ngoài trời trên trụ sắt hoặc trong nhà. Bên trong tủ có bố trí các rơ le, đồng hồ đo lường, khoá điều khiển, hàng kẹp... Các ráp điÒu khiển luồn vào tủ qua phía dưới. Số liệu kỹ thuật máy cắt: TT Thông sè Đơn vị Giá trị 1 Hệ thống 2 Tần số định mức Hz 50 3 Điện áp định mức kV 38 38 kV, 50 Hz, 3 pha, 3 dây, trung tính tiếp đất Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 12 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 4 Dòng điện định mức A 800 5 Dòng cắt định mức kA 25 1.4.1.2.2 Máy biến dòng điện, máy biến điện áp Máy biến dòng AT4, AT5-123, 245 Biến dòng điện cao áp AT4, AT5-245, 125 là loại biến dòng kiểu kín dùng trong lưới điện cao áp xoay chiều tần số 50 Hz với cấp điện áp định mức 225-115 kV. Số liệu kỹ thuật: + Biến dòng loại AT4, AT5-125: TT Thông sè Đơn vị Số liệu 1 Nhà chế tạo EMEK 2 Loại biến dòng AT4, AT5–125 3 Điện áp định mức kV 115 4 Điện áp chịu được lớn nhất kV 123 5 Tần số định mức Hz 50 Đơn vị Số liệu + Biến dòng loại AT4, AT5 - 245 TT Thông sè 1 Nhà chế tạo EMEK 2 Loại biến dòng AT4, AT5–245 4 Điều kiện làm việc Ngoài trời 5 Điện áp định mức kV 225 Máy biến điện áp DDB-123, 245 kV Máy biến điện áp kiểu loại DDB là biến điện áp cao áp kiểu tụ do hãng ARTECHE (Tây Ban Nha) sản xuất. Việc biến đổi của máy biến điện áp cao áp ngăn chặn các thiết bị đo lường, đo đếm và rơ le bảo vệ không phải nối trực tiếp vào mạng điện cao áp, gây nguy hiểm cho người, các thiết bị này không phải chế tạo với mức cách điện chịu được điện áp cao áp. Chúng còn được sử dụng để truyền tín hiệu thông tin qua đường tải ba. Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 13 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 Biến điện áp tụ có tần số cộng hưởng sắt từ rất nhỏ, mức phóng điện cục bộ thấp và độ tin cậy cao. - Các thông số kỹ thuật máy biến điện áp DDB - 123 kV: 1. Nhà chế tạo: ARTECHE 2. Loại biến điện áp: DDB 123 3. Điều kiện làm việc: Ngoài trời 4. Điện áp định mức: 110 kV 5. Điện áp lớn nhất cho phép: 123 kV 6. Tần số định mức: 50 Hz - Các thông số kỹ thuật máy biến điện áp DDB-245 kV 1. Nhà chế tạo: ARTECHE 2. Loại biến điện áp : DDB245 3. Điều kiện làm việc: Ngoài trời 4. Tiêu chuẩn: IEC – 185 5. Điện áp định mức: 220 kV 6. Điện áp lớn nhất cho phép: 245 kV 7. Tần số định mức: 50 Hz 1.4.1.2.3 Dao cách ly * Loại PH: - Nước sản xuất : Liên Xô - Điện áp định mức (kV) : 110 - Dòng định mức (A) : 630 - Dòng ngắn mạch (kA) : 31.5 * Loại SDCT: - Nước sản xuất : ITALIA - Điện áp định mức (kV) : 123 - Dòng định mức (A) : 1250 - Dòng ngắn mạch (kA) : 31.5 * Loại RC 300: - Nước sản xuất : Ên Độ Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 14 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 - Điện áp định mức (kV) : 123 - Dòng định mức (A) : 2000 - Dòng ngắn mạch (kA) : 25/62 * Loại SGF - 123: - Nước sản xuất : Ba Lan - Điện áp định mức (kV) : 123 - Dòng định mức (A) : 1600 - Dòng ngắn mạch (kA) : 40 * Loại THS 2-LG: - Nước sản xuất : VINA-TAKAOKA - Điện áp định mức (kV) : 35 - Dòng định mức (A) : 1250 - Dòng ngắn mạch (kA) : 25 * Loại RC-36: - Nước sản xuất : POWER - INDIA - Điện áp định mức (kV) : 36 - Dòng định mức (A) : 1250 - Dòng ngắn mạch (kA) : 25/62.5 * Loại PH Д: - Nước sản xuất : Liên Xô - Điện áp định mức (kV) : 220 - Dòng định mức (A) : 1250 - Dòng ngắn mạch (kA) : 40 * Loại RC-245: - Nước sản xuất : Ên Đé - Điện áp định mức (kV) : 245 - Dòng định mức (A) : 1600 - Dòng ngắn mạch (kA) : 40 Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 15 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 1.4.1.2.4 Thiết bị chống sét * Chống sét van 220 kV - Kiểu loại : TRIDELTA - Điện áp định mức (kV) : 220 - Điện áp lớn nhất vận hành liên tục (kV) : 225 - Điện áp hệ thống lớn nhất (kV) : 235 - Nước sản xuất : Đức * Chống sét van 110 kV - Kiểu loại : SB96/10.2 - Điện áp định mức (kV) : 110 - Điện áp lớn nhất vận hành liên tục (kV) : 115 - Điện áp hệ thống lớn nhất (kV) : 120 - Nước sản xuất : Đức * Chống sét van 22 kV - Kiểu loại : SB30/10-1-3 - Điện áp định mức (kV) : 22 - Điện áp lớn nhÊt vận hành liên tục (kV): 22.5 - Điện áp hệ thống lớn nhất (kV) : 23 - Nước sản xuất : Đức * Chống sét van 35 kV - Kiểu loại : VRISTAR - USA - Điện áp định mức (kV) : 35 - Điện áp lớn nhất vận hành liên tục (kV) : 36 - Điện áp hệ thống lớn nhÊt (kV) : 36.5 - Nước sản xuất : Mỹ * Chống sét van 6 kV - Kiểu loại : PVC - 6 - Điện áp định mức (kV) :6 Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 16 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 - Điện áp lớn nhất vận hành liên tục (kV) : 6 - Điện áp hệ thống lớn nhất (kV) : 6.5 - Nước sản xuất : Liên Xô 1.4.1.2.5 Rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp * Rơ le PQ-721 Rơ le bảo vệ so lệch PQ721 đảm bảo tác động nhanh, chọn lọc khi ngắn mạch đối với các máy biến áp, động cơ, máy phát hai hay ba cuộn dây. Các chức năng của rơ le PQ721: - Bảo vệ so lệch ba mức cho thiết bị bảo vệ có hai cuộn dây. - Ngăn cản sóng hài bậc hai, có lựa chọn không ảnh hưởng đến các hệ thống đo. - Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. - ổn định chống bão hoà. * Rơ le 7SA51 Rơ le bảo vệ số 75A511 tác động nhanh, tin cậy và chọn lọc ở tất cả các loại sự cố ngắn mạch giữa các pha, các pha với đất của đường dây trên không, hoặc cáp ngầm trong lưới hình tia, hình vòng hay lưới bất kỳ. Trung tính của lưới điện có thể nối đất qua điện trở thấp, nối đất qua cuộn dập hồ quang hay trung tính cách điện. Các chức năng của rơ le 7SA511: - Bảo vệ khoảng cách + Phát hiện pha bị sự cố quá dòng điện hay phát hiện sự cố bằng trở kháng. + Cắt riêng từng pha (dùng cho tự động đóng lại từng pha). - Dao động điện + Phát hiện dao động bằng đo dR/dt. + Khoá mạch khi dao động điện để tránh cắt nhầm khi có dao động trong hệ thống điện, cắt khi phi đồng bộ. - Bảo vệ kết hợp với đầu đối diện dùng kênh truyền qua cổng "INTERFACE" (tạm gọi là bảo vệ từ xa) + Có thể đặt chương trình cho các sơ đồ khác nhau. + Cho phép truyền lệnh cắt quá vùng "Overreach" (POTT) theo kiểu cho phép hay khoá. Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 17 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 - Bảo vệ khi sự cố vĩnh cửu: Cắt nhanh khi đóng máy cắt bằng tay vào điểm sự cố vĩnh cửu ở cuối đường dây. - Bảo vệ quá dòng khẩn cấp + Thực hiện khi aptomat TU bị cắt hay khi đứt cầu chì mạch nhị thứ điện áp. + Đặc tính quá dòng với 2 cấp thời gian và một cấp dòng điện thứ tự không. - Phát hiện chạm đất (tuỳ chọn) Dùng cho lưới trung tích cách điện hay nối đất qua cuộn dập hồ. + Phát hiện chạm đất theo pha. + Xác định hướng - Bảo vệ ngắn mạch với đất độ nhạy cao (tuỳ chọn) + Dùng trong lưới trung tính nối đất. + Xác định hướng bằng dòng và áp thứ tự không + Chức năng dự phòng khi hỏng mạch điện áp TU với bảo vệ dòng ngắn mạch với đất có thời gian xác định. - Chức năng tự động đóng lại (tuỳ chọn) + Có 3 loại: đóng lại một pha, 3 pha, đóng lại 1 pha và 3 pha. + Đóng lại một lần hoặc nhiều lần (đóng lại 3 pha ở lần thứ hai). + Đặt thời gian riêng biệt cho từng lần, với thời gian trễ. Đóng lại nhanh ở lần thứ nhất (RAR), các lần sau có thời gian trễ (DAR). - Phát hiện điểm sự cố + Có thể khởi động khi có lệnh cắt hoặc lệnh cắt từ bên ngoài. +Tính khoảng cách đến điểm sự cố bằng , Km và % độ dài đường dây. + Có tính tới sự tương hỗ với đường dây song song. - Các chức năng khác + Tự kiểm tra liên tục mạch một chiều, mạch đầu ra từ máy biến dòng điện TI, máy biến điện áp TU, các rơ le đầu ra, đảm bảo luôn sẵn sàng làm việc và có kế hoạch bảo dưỡng. + Đo và định kỳ kiểm tra ở điều kiện tải bình thường, đo dòng tải, điện áp, công suất, tần số, kiểm tra thứ tự pha, hướng. Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 18 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 + Ghi lại 3 sự cố mới nhất với đầy đủ các dữ liệu và truyền đến máy ghi sự cố để phân tích sự cố. + Đếm số lần lệnh đóng hoặc cắt máy cắt. + Kiểm tra hướng và tình trạng máy cắt khi đưa rơ le vào vận hành. 1.4.1.3 Thiết bị trong nhà Tủ máy cắt Tủ máy cắt WBS là loại tủ dùng để lắp đặt trong nhà được phân ngăn riêng biệt cho mỗi cụm thiết bị theo tiêu chuẩn IEC-298. Các vách ngăn đảm bảo sự cố thiết bị này không ảnh hưởng đến ngăn khác. - Tủ gồm 4 ngăn: + Ngăn máy cắt + Ngăn thanh cái + Ngăn cáp, dao tiếp đất và T1 + Ngăn thiết bị điện áp thấp - Máy cắt là loại máy cắt chân không loại VB6 - 25/20 có thể kéo ra vị trí cách ly trong tủ hoặc ra khỏi tủ trên xe ray. Giải thích ký hiệu VB6 - 25/20 + V - Chân không + B - Chủng loại + 6 - Uđm = 24 kV + 25 - Icắt đm (kA) + 20 - Iđm/100 (A) - Bộ truyền động cho máy cắt là loại lò xo tích năng tự động bằng động cơ, cũng có thể tích năng bằng tay nhờ một tay quay. - Hệ thống khoá liên động Tủ máy biến điện áp Máy biến điện áp (TU) đặt trong tủ riêng có thể kéo ra ngoài để kiểm tra thí nghiệm và thay cầu chì cho TU. Hộp cầu chì cố định trên TU để ở ngoài. Số liệu kỹ thuật: TT Thông sè Đơn vị Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Số liệu Lớp: ĐKTĐ2-47 19 Đồ án tốt nghiệp Hà nội tháng 6 năm 2007 1 Điện áp định mức kV 24 2 Điện áp tăng cao f = 50 Hz kV 50 3 Điện áp xung sét kV 125 Tủ cầu dao phụ tải Cầu dao phụ tải loại ISARC là loại bán phân ngăn lắp trong nhà dùng để: - Đóng cắt có tải và không tải máy biến thế. - Đóng cắt cáp và đường dây có tải và không tải. - Đóng cắt mạch vòng. 1.4.2 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị nhị thứ 1.4.2.1 Thiết bị điều khiển Việc điều khiển Trạm có thể thực hiện điều khiển từ 4 mức: * Mức 1: Mức điều khiển giám sát tại Trung tâm điều độ Hệ thống điện quốc gia và Trung tâm điều độ HTĐ miền Bắc thông qua hệ thống kết nối SCADA. * Mức 2: Mức toàn trạm được thực hiện tại phòng điều khiển trung tâm của trạm với trang bị một máy tính chủ, trạm thao tác, mạng LAN. Tại trạm thao tác có thể thực hiện các chức năng điều khiển và giám sát hoạt động các thiết bị lắp đặt trong trạm. Mức điều khiển toàn trạm có giao tiếp với cấp điều khiển cao hơn (SCADA). * Mức 3: Điều khiển tại mức ngăn. Mức ngăn trang bị các bộ I/O thực hiện việc thu thập, xử lý các tín hiệu số, tín hiệu tương tự trong một ngăn. Bộ I/O của ngăn được lắp trên các tủ điều khiển, bảo vệ và được đấu nối tới mạng LAN của trạm. Bộ I/O của ngăn có trang bị chức năng điều khiển đóng cắt các máy cắt, dao cách ly có động cơ và điều chỉnh tăng giảm điện áp máy biến áp (đối với ngăn MBA). Trên màn hình của bộ điều khiển ngăn có sơ đồ 1 sợi của ngăn thể hiện vị trí của các máy cắt, dao cách ly, dao nối đất và các thông số đo lường... Để dự phòng cho hệ thống máy tính, 1 bộ điều khiển cổ truyền sẽ được trang bị cho mỗi ngăn lắp tại tủ điều khiển-bảo vệ của các ngăn, bao gồm: - Các khoá và nút bấm điều khiển bằng tay thực hiện đóng/cắt máy cắt, dao cách ly, các đèn chỉ thị vị trí thiết bị, sơ đồ mimic của ngăn. - Thiết bị chỉ thị số nhiều chức năng, có khả năng lập trình, đo lường các thông số chính: U, I, P, Q, Wh, Varh... có cổng giao tiếp với hệ thống điều khiển máy tính. Sinh viên: Trương Xuân Hiếu - Đỗ Thị Lệ - Chu Hải Yến Lớp: ĐKTĐ2-47 20