CHÖÔNG 6 BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN

CHÖÔNG 6BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN

1

I. CAÙC DAÏNG HÖ HOÛNG VAØ TÌNH

TRAÏNG LAØM VIEÄC KHOÂNG BÌNH

THÖÔØNG CUÛA MAÙY PHAÙT.

1. Caùc daïng hö hoûng cuûa maùy

phaùt.

2. Tình traïng laøm vieäc khoâng bình

thöôøng cuûa maùy phaùt.

3. Nhöõng yeâu caàu cô baûn veà baûo

veä maùy phaùt.2

1. CAÙC DAÏNG HÖ HOÛNG CUÛA MAÙY

PHAÙT.

Ña soá hö hoûng do caùch ñieän cuûa boä

daây quaán stator hay rotor bò giaø coãi,

nöùt vôõ, chaùy…

ÔÛ daây quaán stator:

Coù theå ngaén maïch pha vôùi pha, hoaëc

chaïm ñaát 1 pha, hoaëc ngaén maïch moät

soá voøng daây trong cuøng moät pha.3


PHAÙT.

Ngaén maïch pha vôùi pha

Khi chaïm ñaát 1 pha, doøng ñieän chaïm

ñaát cöïc ñaïi khi daây quaán bò choïc

thuûng ôû ñaàu cöïc sinh ra hieän töôïng

quaù ñieän aùp.

Ngaén maïch caùc voøng daây trong cuøng

1 pha4


PHAÙT.

ÔÛ daây quaán rotor:

Hư hỏng caùch ñieän.

Daây quaán rotor chaïm ñaát 1 ñieåm,

2 ñieåm.

5

2. TÌNH TRAÏNG LAØM VIEÄC KHOÂNG BÌNH THÖÔØNG CUÛA MAÙY PHAÙT.

Tình traïng laøm vieäc khoâng bình thöôøng

cuûa maùy phaùt laø khi doøng qua daây

quaán stator, rotor vöôït quaù ñònh möùc,

hoaëc phuï taûi khoâng ñoái xöùng, hoaëc coù

tình traïng quaù ñieän aùp.

Quaù taûi.

Ngaén maïch ngoaøi.6

2. TÌNH TRAÏNG LAØM VIEÄC KHOÂNG BÌNH THÖÔØNG CUÛA MAÙY PHAÙT.

Khi phuï taûi khoâng ñoái xöùng, laøm

noùng rotor vaø chaán ñoäng cô hoïc.

Ñang vaän haønh maø maát phuï taûi ñoät

ngoät, neáu boä ñieàu toác khoâng toát

seõ sinh ra tình traïng vöôït toác, vaø maát

phaûn öùng phaàn öùng laøm ñieän aùp

taêng voït.7

3. NHÖÕNG YEÂU CAÀU CÔ BAÛN VEÀ BAÛO VEÄ MAÙY PHAÙT.

Tình traïng laøm vieäc khoâng bình thöôøng

cuûa maùy phaùt: phaûi baùo hieäu cho

vaän haønh vieân bieát ñeå xöû lyù.

Ñeå ngaên ngöøa hö hoûng beân trong

maùy phaùt phaùt trieån roäng ra, baûo veä

caét maùy phaùt khoûi löôùi ñoàng thôøi

caét kích thích cuûa maùy, goïi laø töï ñoäng

dieät töø8

II. BAÛO VEÄ NGAÉN MAÏCH GIÖÕA PHA

VAØ PHA TRONG DAÂY QUAÁN STATOR.

1.Sô ñoà baûo veä.

2.Choïn doøng khôûi ñoäng.

9

1. SÔ ÑOÀ BAÛO VEÄ.

Sô ñoà so leäch thöôøng duøng baûo veä ngaén

maïch giöõa caùc pha ôû daây quaán stator.

Caùc bieán doøng coù tyû soá bieán doøng

gioáng nhau, caùc bieán doøng naøy ñöôïc noái

daây theo sô ñoà so leäch.

Khi ngaén maïch ngoaøi, thoâng soá doøng

ñieän vaøo rô le I=Ikcb, baûo veä khoâng taùc

ñoäng.10


Khi ngaén maïch ôû daây quaán stator,

thoâng soá doøng ñieän vaøo rô le

I=I1+I20 laøm cho baûo veä taùc

ñoäng caét maùy phaùt vaø töï ñoäng

dieät töø.

11


Ñeå môû roäng khu baûo veä, caùc

bieán doøng ñöôïc ñaët saùt maùy

ngaét vaø saùt trung tính. Caû hai boä

bieán doøng chæ caàn noái ñaát an

toaøn ôû chung moät ñieåm.

12


Maùy phaùt trung tính khoâng noái ñaát,

chæ caàn so leäch hai pha. Neáu ngaén

maïch hai pha noái ñaát, trong ñoù moät

ñieåm naèm trong vuøng baûo veä maùy

phaùt ôû pha khoâng coù bieán doøng, vaø

ñieåm coøn laïi naèm trong löôùi ñieän theá

maùy phaùt, thì baûo veä so leäch 2 pha

khoâng laøm vieäc13


14


Sô ñoà baûo veä so leäch 3 pha chæ duøng cho

maùy phaùt laøm vieäc hôïp boä vôùi MBA, vì

doøng ñieän ñieän_dung beù, khoâng coù baûo

veä chaïm ñaát rieâng.

Ñeå giaûm aûnh höôûng cuûa doøng ñieän

khoâng caân baèng, taêng cöôøng tính baûo

ñaûm vaø nhaïy, ta noái theâm moät ñieän trôû

5 noái tieáp vôùi cuoän daây cuûa rô le so

leäch. 15


Hieän nay, ngöôøi ta

duøng bieán doøng

baõo hoøa trung gian

ñeå loaïi tröø aûnh

höôûng cuûa doøng

khoâng caân baèng do

thaønh phaàn khoâng

chu kyø cuûa doøng

ngaén maïch gaây ra. 16

2. CHOÏN DOØNG KHÔÛI ÑOÄNG.

Ñeå traùnh baûo veä laøm vieäc sai khi ngaén

maïch ngoaøi, ta phaûi coù Ikñ>Ikcbmax

Ikñ=Kat.Ikcbmax.

Doøng khoâng caân baèng tuøy thuoäc vaøo

sai soá cuûa bieán doøng, ñoä ñoàng nhaát

cuûa bieán doøng ñöôïc choïn, aûnh höôûng

thaønh phaàn khoâng chu kyø.

Ikñ=Kat.Kkck.Kñn.0,1.INngmax 17


Vôùi:

Kat=1,3 laø heä soá an toaøn.

Kkck=1~1,3 (neáu coù bieán doøng baõo hoøa trung

gian)

Kkck=2 (neáu duøng ñieän trôû phuï)

Kñn=0,5 laø heä soá ñoàng nhaát cuûa bieán doøng.

0,1 laø sai soá cho pheùp cuûa bieán doøng.

18


INngmax laø thaønh phaàn chu kyø cuûa doøng

ngaén maïch qua bieán doøng cuûa baûo

veä khi ngaén maïch ôû pha treân ñaàu cöïc

maùy phaùt taïi thôøi ñieåm t = 0.

Thoâng thöôøng Ikñ tính choïn theo Ikcb nhoû

hôn doøng ñònh möùc cuûa maùy phaùt.

19


Ñoä nhaïy cuûa baûo veä ñöôïc kieåm

tra theo doøng ngaén maïch 2 pha

treân ñaàu cöïc maùy phaùt khi maùy

phaùt caét khoûi löôùi, ñoä nhaïy phaûi

baûo ñaûm Knh2.

20

Bài tập:

Tính toán chọn bảo vệ quá dòng và bảo vệ so

lệch cho máy phát điện có Sdm = 60MVA, Udm =

10,5kV, suất điện động trong đơn vị tương đối E*

= 1,05, điện trở siêu quá độ dọc trục X”d = 0,15

Biết: kat =1,2 ; kmm =1,5; kv =0,98

Dòng không cân bằng của bảo vệ so lệch:

Ikcb = 2309,3 A

21

Giải:

22

Dòng điện định mức máy phát:

Chọn BI 4000/5 Cấp chính xác 0,5Chọn sơ đồ đấu các biến dòng theo hình sao

đủ, có Ksd =1

Tính dòng ngắn mạch 3 pha:

- Bảo vệ quá dòng cực đại:Dòng khởi động rơle:

1,21 1.5 3299 7.57

0,98 800at

kdR sd mm Fv i

kI k k I A

k n

36010 3299

3 3 10,5F

F

dm

SI A

U

"3 *

"

1,053299 23093

0,15N F

EI I A

X

23

Chọn dòng khởi động rơle: IkdR= 8 A

Dòng khởi động thực tế của bảo vệ dòng điện cực đại là:

Độ nhạy của bảo vệ:

Vậy độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu.

8 8006400

1dR

kdcd isd

II n A

k

(3).min 0,87 0,87 23093

3,13 1,56400

k Nnh

kd kd

I IK

I I

24

Bảo vệ quá dòng cắt nhanh: Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh là:


Dòng khởi động thực tế của bảo vệ cắt nhanh là:

(3) 1,2 230931 34.63

800at N

kdcn sdI

k II k A

n

35 80028000

1dR

kdcn isd

II n A

k

25

Bảo vệ so lệch: Dòng khởi động của bảo vệ so lệch là:


Dòng khởi động thực tế của bảo vệ so lệch là:

1,2 32991 4.94

800at F

kdR sdI

k II k A

n

5 8004000

1kdR

kdsl isd

II n A

k

26

Độ nhạy của bảo vệ:

Vậy độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu.

(3).min 0,87 0,87 23093

5,022 1,54000

k Nnh

kd kd

I IK

I I

III. BAÛO VEÄ NGAÉN MAÏCH GIÖÕA CAÙC VOØNG DAÂY TRONG CUØNG MOÄT PHA.

Chæ coù maùy phaùt lôùn, moãi pha

coù hai nhaùnh song song môùi duøng

baûo veä so leäch ngang.

27


Khi ngaén maïch moät soá voøng daây,

söùc ñieän ñoäng ngaén maïch EN sinh

ra doøng ñieän ngaén maïch IN raát

lôùn, chaïy qua caùc voøng daây hö

hoûng.

28


Vì coù cheâch leäch söùc ñieän ñoäng (E1–

E2) neân sinh ra doøng ñieän caân baèng

Icb=(E1-E2)/(X1–X2)

Vôùi E, X laø söùc ñieän ñoäng vaø ñieän

khaùng

Rô le coù doøng IR=Icb/KI, neáu IR>Ikñ rô le seõ

taùc ñoäng.29


Doøng caân baèng Icb tuøy thuoäc vaøo soá

voøng daây bò ngaén maïch vì vaäy baûo veä

coù khu cheát.

Thöôøng choïn tyû soá bieán doøng

KI=0,25.IñmMF/5, doøng khôûi ñoäng lôùn hôn

doøng khoâng caân baèng cöïc ñaïi khi ngaén

maïch ngoaøi treân ñaàu cöïc maùy phaùt, vaø

choïn baèng (20~40)%.IñmMF 30


Hieän nay thöôøng duøng sô ñoà 1 rô

le maéc qua bieán doøng ñaët ôû daây

noái trung tính.

31

IV. BAÛO VEÄ DAÂY QUAÁN STATOR

CHAÏM ÑAÁT MOÄT ÑIEÅM.

1.Nguyeân taéc thöïc hieän baûo veä.

2.Sô ñoà nguyeân lyù cuûa baûo veä

chaïm ñaát.

3.Choïn doøng ñieän khôûi ñoäng.

32

1. NGUYEÂN TAÉC THÖÏC HIEÄN BAÛO VEÄ.

ÔÛ daây quaán stator, trung tính khoâng

noái ñaát tröïc tieáp, maø noái ñaát qua 1

toång trôû, kinh nghieäm vaän haønh cho:

doøng chaïm ñaát IG<5A khoâng gaây nguy

hieåm, ta chæ caàn baùo hieäu. Neáu

IG>5A thì baûo veä taùc ñoäng caét maùy

phaùt traùnh hö hoûng cho maùy phaùt33


Veà nguyeân taéc coù theå duøng baûo veä

so leäch, nhöng thöôøng khoâng ñuû ñoä

nhaïy, neân duøng baûo veä thöù_töï_khoâng.

Coù 2 caùch:

Duøng 3 bieán doøng maéc theo sô ñoà boä

loïc doøng ñieän thöù_töï_khoâng. Vì doøng

khoâng caân baèng Ikcb khaù lôùn neân baûo

veä chæ taùc ñoäng khi IG khoaûng (15~20)A.34


Duøng 3 bieán doøng maéc theo sô ñoà boä

loïc doøng ñieän thöù_töï_khoâng. Vì doøng

khoâng caân baèng Ikcb khaù lôùn neân baûo

veä chæ taùc ñoäng khi IG khoaûng (15~20)A.

Hieän nay thöôøng duøng bieán doøng

thöù_töï_khoâng coù cuoän kích töø phuï: coù

ñoä nhaïy cao hôn vaø baûo veä coù theå taùc

ñoäng vôùi IG=(3~5)A.35


Khi daây quaán stator chaïm ñaát, doøng

thöù_töï_khoâng cuûa löôùi seõ qua bieán doøng

thöù_töï_khoâng vaø caûm öùng qua thöù caáp

sinh ra doøng vaøo rô le IR, neáu doøng qua rô le

lôùn hôn doøng khôûi ñoäng thì baûo veä seõ

taùc ñoäng. Doøng thöù_töï_khoâng tyû leä vôùi

soá voøng daây bò chaïm ñaát, neáu chaïm ñaát

gaàn trung tính cuûa maùy phaùt IR<Ikñ, vaäy

baûo veä coù khu cheát. 36


Khi chaïm ñaát ngoaøi, chæ coù doøng

thöù_töï_khoâng do ñieän dung daây quaán

maùy phaùt qua bieán doøng thöù_töï_khoâng.

Khi bình thöôøng hay khi ngaén maïch ngoaøi

toång doøng sô caáp qua bieán doøng

thöù_töï_khoâng baèng 0 neân thöïc teá chæ

coù doøng khoâng caân baèng qua rô le, baûo

veä khoâng taùc ñoäng vì ta ñaõ choïn

Ikñ>Ikcbmax.37

2. BIEÁN DOØNG THÖÙ_TÖÏ_KHOÂNG.

38

Neáu maïch töø cuûa

bieán doøng

thöù_töï_khoâng coù

ñaët theâm cuoän kích

töø baèng doøng xoay

chieàu thì söùc ñieän

ñoäng thöù caáp do

doøng chaïm ñaát sinh

ra seõ taêng töø 15~20

laàn, doøng ñieän qua rô

le taêng laøm ñoä nhaïy

taêng.

A B C

Ñeán rô le

Hình 8: Biến dòng thứ tự có đặt thêm cuộn kích thích xoay chiều.

3. SÔ ÑOÀ NGUYEÂN LYÙ CUÛA BAÛO VEÄ CHAÏM ÑAÁT..

39

Maùy phaùt chæ ñaët

baûo veä chaïm ñaát

daây quaán stator khi

doøng chaïm ñaát

IG>5A.

+ Rô le 51MP chæ

duøng baûo veä chaïm

ñaát, ñeå baûo veä

khoâng taùc ñoäng

nhaàm do doøng quaù

ñoä khi coù chaïm ñaát

ôû ngoaøi khu baûo

veä

Đến rơle

50MP, 51MP


40

+ Rô le 51MP chænh thôøi gian (1~2)s.

+ Rô le 51Ng cuûa baûo veä ngaén

maïch ngoaøi taùc ñoäng khi coù ngaén

maïch ngoaøi ñeå naâng cao ñoä nhaïy.


41

+ Khi ngaén maïch 2 pha noái ñaát,

trong ñoùù coù moät ñieåm trong khu

vöïc baûo veä, doøng ñieän ngaén

maïch raát lôùn, rô le 51MP coù theå taùc

ñoäng nhöng bò rô le 51Ng khoùa caét

maïch ñieàu khieån, neân baûo veä seõ

caét bôûi rô le 50MP. Ta chæ duøng rô le

50MP ñeå baûo veä ngaén maïch 2 pha

noái ñaát khi baûo veä so leäch doïc

cuûa maùy phaùt chæ ñaët bieán doøng

treân 2 pha.


42

.NOT.

51Ng

.AND.

51MP

50MP .OR. 52 TDT

741

742

Hình 10: .

Bảo vệ máy phát chống ngắn mạch

ngoài dùng để cắt máy phát khi có hư

hỏng trên thanh góp máy phát, hoặc các

phần tử nối trực tiếp với thanh góp

(đường dây, máy biến áp, ...).

44

Ngày nay, người ta dùng sơ đồ bảo vệ

quá dòng với bộ khởi động kém điện áp

để phân biệt dòng quá tải hay dòng

ngắn mạch.

45

Khi máy phát mất kích từ điện áp thanh

góp giảm còn 70% điện áp làm việc định

mức. Trong điều kiện này nếu muốn để

máy phát tiếp tục làm vjệc thì chọn:

Ukđ = (0,50,6)Ulvđm

Độ nhạy của bảo vệ:KnhI = INmin / Ikđ.

KnhU = Ukđ / UNmax. 46

Nếu có dùng bộ khởi động kém áp, thì

dòng khởi động của bảo vệ là:Ikđ = IđmMFKat/KV (Kat = 1,11,2)

Ukd = Ulvmin KatKV

(Kat = 0,9; Ulvmin = 0,95Ulvđm).

47

Thường quá tải có tính đối xứng nên bảo

vệ quá tải dùng 1 rơle dòng điện đặt trên

1 pha và dùng chung biến dòng với bảo vệ

quá dòng chống ngắn mạch ngoài.

Dòng khởi động: Ikđ = IđmMFKat/KV.

Để nâng cao độ nhạy ta chọn Kat =

1,05; KV = 0,85 Ikđ = 1,22IđmMF.

Thời gian làm việc chọn t = 9s

48

CHÖÔNG 6 BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN

Documents

Transcript of CHÖÔNG 6 BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN