BẢO vệ các PHẦN tử TRONG hệ THỐNG điện

Bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ cho sự cố chạm đất 1 điểm hoặc 2 điểm mạch kích từ Sự cố chạm đất 1 điểm của mạch kích từ máy phát, máy phát vẫn có thể làm việc bình thường.. Sự cố c

Trang 1

CHƯƠNG 4

BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG

HỆ THỐNG ĐIỆN

PHẦN 1 BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN

I CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ TÌNH TRẠNG

LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA MFĐ

• Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn stator

• Chạm chập giữa các vòng dây trong cùng 1

pha

• Chạm đất 1 pha trong stator

• Chạm đất 1 điểm hoặc 2 điểm mạch kích từ

1 Các

dạng

hư

hỏng

• Dòng điện tăng cao do ngắn mạch ngoài

hoặc quá tải

• Điện áp đầu cực tăng cao do mất tải đột

ngột…

• Tải không đối xứng, mất kích từ, tần số

thấp…

2 Tình

trạng

làm

việc

không

bình

thường

Bảo vệ so lệch dọc để

phát hiện và xử lý sự cố.

Dòng ngắn mạch đạt giá trị rất lớn, dẫn đến sự đốt nóng lõi thép và các cuộn dây

Trang 2

Bảo vệ so lệch ngang cho sự cố chạm

chập giữa các vòng dây trong cùng 1

pha.

Bảo vệ chống chạm đất 1 điểm cuộn dây statorcho sự cố chạm đất 1 pha

trong stator

Bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ

cho sự cố chạm đất 1 điểm hoặc 2 điểm

mạch kích từ

Sự cố chạm đất 1 điểm của mạch kích từ máy phát, máy

phát vẫn có thể làm việc bình thường

Sự cố chạm đất 2 điểm của mạch kích từ máy phát, phần

cuộn dây giữa 2 điểm này bị nối tắt nên dòng điện trong

cuộn dây sẽ tăng lên, làm mất đối xứng từ trường, làm

rung máy phát.

Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài và quá tải do dòng điện tăng cao do ngắn mạch

ngoài hoặc quá tải

Quá tải làm cuộn dây bị đốt nóng, làm hỏng cách điện…

Trang 3

Bảo vệ chống điện áp đầu cực máy

phát tăng cao

II CÁC BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY PHÁT ĐIỆN

Bảo vệ so lệch dọc để phát hiện và xử lý sự cố (1)

Bảo vệ so lệch ngang cho sự cố (2)

Bảo vệ chống chạm đất 1 điểm cuộn dây stator cho sự

cố (3)

Bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ cho sự cố (4)

Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài và quá tải cho sự cố (5)

Bảo vệ chống điện áp đầu cực máy phát tăng cao (6)

Ngoài ra, dùng BV khoảng cách làm BV dự phòng cho

BV so lệch, BV chống mất đồng bộ…

1 BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ PHẦN TĨNH MFĐ

a Bảo vệ quá dòng:

Với các máy phát công suất bé và trung bình, sử dụng

bảo vệ quá dòng có khóa áp thấp

b Bảo vệ so lệch dọc :

Bảo vệ so lệch dọc có nhiệm vụ chống ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây stator máy phát

Trang 4

c Bảo vệ so lệch ngang :

Để bảo vệ chống ngắn mạch giữa các vòng dây được

thực hiện theo nguyên lý bảo vệ so lệch ngang có kết

hợp bộ lọc sóng hài

Đối với MF công suất vừa và nhỏ chỉ có cuộn dây đơn,

lúc đó chạm chập giữa các vòng dây kèm theo chạm vỏ,

nên BV chống chạm đất tác động (không cần BV so lệch

ngang)

Đối với MF công suất lớn, cuộn dây stator làm bằng

thanh dẫn và được quấn kép, nên BV so lệch ngang được

sử dụng

d Bảo vệ khoảng cách:

Đối với các máy phát điện công suất lớn, sử dụng bảo

vệ khoảng cách làm bảo vệ

dự phòng cho BV so lệch

Vì khoảng cách từ MBA đến máy cắt cao áp khá ngắn nên

để tránh tác động nhầm khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ

Đối với các MFĐ công suất bé và trung bình (máy phát

nhiệt điện), đặt BV báo tín hiệu khi có một điểm chạm

đất và tác động cắt máy phát khi có điểm chạm thứ 2

Đối với các MFĐ công suất lớn (máy phát thủy điện),

tác động cắt máy phát ra khỏi hệ thống khi có điểm

chạm thứ 1

Có 3 phương pháp sử dụng để phát hiện chống chạm

đất một điểm mạch kích từ:

Phương pháp phân thế

Phương pháp dùng nguồn phụ AC

Phương pháp dùng nguồn phụ DC

2 BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT MẠCH KÍCH TỪ

Khi máy phát bị mất kích từ, dẫn đến mất đồng bộ ở stator và rotor, hở mạch gây nguy hiểm cho cách điện cuộn dây do quá áp, gây quá nhiệt

Bình thường E>UF suy ra Q>0 (máy phát phát công suất phản kháng)

Ở chế độ mất kích từ E< UFsuy ra Q<0 (máy phát nhận công suất phản kháng từ hệ thống)

Trang 5

3 BẢO VỆ CHỐNG MẤT KÍCH TỪ MÁY PHÁT

ĐIỆN (40)

Bảo vệ chống quá áp (59)

Bảo vệ chống giảm áp (27)

Bảo vệ chống quá tải (49, 51)

Bảo vệ chống dòng công suất ngược (32)

Bảo vệ chống mất kích từ (40)

4 BẢO VỆ CHỐNG CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG.

III SƠ ĐỒ BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN III SƠ ĐỒ BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN

Trang 6

BÀI TẬP 1

Tính toán bảo vệ role cho máy phát có Sn= 30MVA, điện áp

định mức là 6,3KV, suất điện động trong hệ đvtđ là E=1,05;

điện trở siêu quá độ dọc trục x’’d= 0.125;

Máy tăng áp loại T∏ 40000/110 có công suất định mức là SBA=

40MVA; 6.3kV/115kV; điện áp ngắn mạch phần trăm Uk%=

10.5% Tính BV quá dòng cực đại, cắt nhanh; BV so lệch

PHẦN 2 BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

I CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ TÌNH TRẠNG

LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA MBA

• Sự cố trực tiếp: ngắn mạch các cuộn dây, hư

hỏng cách điện

• Sự cố gián tiếp: quá nhiệt, áp suất dầu tăng

cao… .diễn ra từ từ, nếu không xử lý kịp

thời thành sự cố trực tiếp

Sự cố

bên

trong

MBA

• Sự cố trực tiếp: Nhanh chóng cách ly

• Sự cố gián tiếp: Phát tín hiệu báo nhân viên

trực

Xử lý

II CÁC BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

1 Bảo vệ bằng rơle hơi:

Một trong những bảo vệ chính chống các dạng sự cố khác nhau trong thùng MBA là bảo vệ role hơi

Bảo vệ này phản ứng với mọi loại sự cố xảy ra trong thùng MBA

Role hơi làm việc theo nguyên lý không điện: hoạt động dựa vào sự bốc hơi của dầu MBA khi bị sự cố và mức

độ hạ thấp dầu quá mức cho phép

Trang 7

1 Bảo vệ bằng role hơi:

2 Bảo vệ quá dòng:

Bảo vệ quá dòng thực hiện theo 2 cấp:

Cấp thứ nhất: bảo vệ cắt nhanh

Cấp thứ hai: Bảo vệ quá dòng cực đại

3 Bảo vệ so lệch:

Bảo vệ so lệch làm bảo vệ chính: nhiệm vụ chống ngắn

mạch trong các cuộn dây và ở đầu ra của MBA

3 Bảo vệ so lệch:

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch cho MBA 2 cuộn dây

Trang 8

4 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây MBA :

MBA có trung tính nối đât, để BV chống chạm đất sử dụng

role quá dòng hay rơle so lệch thứ tự không Bảo vệ so lệch có BI phụ

III SƠ ĐỒ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP III SƠ ĐỒ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

Trang 9

BÀI TẬP

Tính toán bảo vệ role cho MBA 40000/110 có công suất

định mức SnBA= 40000kVA, điện áp định mức là 115/37kV,

điện áp ngắn mạch phần trăm Uk%= 10.5%, máy có bộ phận

tự động điều chỉnh điện áp ∆udc= 10%

Công suất ngắn mạch cực đại tại thanh cái phía sơ cấp là

SkHT= 685MVA

MBA đấu Y/∆; hệ số tin cậy bằng 1,3; hệ số quá tải bằng

1,1; hệ số đột biến dòng từ hóa kdb= 4

MBA được trang bị các loại bảo vệ: BV so lệch, BV cắt

nhanh (đặt ở thứ cấp), BV bằng role hơi, BV chống quá tải

PHẦN 3 BẢO VỆ THANH GÓP

I Bảo vệ thanh góp bằng các phần tử nối kết với

thanh góp:

II Bảo vệ so lệch thanh góp:

Dùng role 95 để phát hiện đứt mạch thứ BI, đặt nối tiếp hay song song với bảo vệ thanh góp (87B)

Trang 10

1 Bảo vệ so lệch thanh góp dùng role dòng điện:

Sơ đồ thường là sơ đồ so lệch cân bằng áp

Khi ngắn mạch ngoài, tổng dòng bằng không và điện

thế đưa vào role bằng không

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, hiệu điện thế xuất

hiện qua role và làm role tác động

2 Bảo vệ so lệch thanh góp dùng role dòng điện có hãm::

Sơ đồ thường là sơ đồ so lệch cân bằng áp

Khi ngắn mạch ngoài, tổng dòng bằng không và điện thế đưa vào role bằng không

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, hiệu điện thế xuất hiện qua role và làm role tác động

3 Bảo vệ so lệch thanh góp dùng role tổng trở cao

(không hãm):

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, toàn bộ dòng ngắn

mạch chạy qua R tạo nên điện áp đặt lớn, Role tác

động

Trong chế độ làm

việc bình thường:

∆I= ITI – ITII = 0;

dòng điện thứ cấp

của BI chạy qua R

bằng 0

SƠ ĐỒ BẢO VỆ THANH GÓP TIÊU BIỂU

Sơ đồ bảo vệ so lệch hệ thống 2 thanh góp

Trang 11

Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi ngắn mạch ngoài

Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi ngắn mạch trên thanh góp I

PHẦN 4 BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

I CÁC DẠNG SỰ CỐ VÀ BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

Sự cố đường dây tải điện là: ngắn mạch, chạm đất,

quá điện áp, đứt dây, quá tải…

Chống ngắn mạch lưới hạ áp dùng cầu chảy (fuse)

hay aptomat

Đường dây trung áp: quá dòng cắt nhanh, quá dòng có

hướng, bảo vệ khoảng cách, bảo vệ so lệch sử dụng cáp chuyên dùng

Đường dây cao áp, siêu cao áp: So lệch dòng điện,

bảo vệ khoảng cách, so sánh biên độ, pha…

Trang 12

II CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐZ THƯỜNG DÙNG

1 Bảo vệ quá dòng cực đại (50)

2 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (51)

3 Bảo vệ quá dòng có hướng (67)

4 Bảo vệ quá dòng chống chạm đất (50/51N)

5 Bảo vệ so lệch(87)

- Bảo vệ so lệch dọc cho đường đơn

- Bảo vệ so lệch ngang cho đường dây song song

6 Bảo vệ khoảng cách

II CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐZ THƯỜNG DÙNG

BÀI TẬP

Tính toán bảo vệ cắt nhanh cho MBA có công suất định mức

SnBA= 16000kVA, điện áp định mức là 110/22kV, điện áp

ngắn mạch phần trăm Uk%= 10.5%, máy có bộ phận tự động

điều chỉnh điện áp ∆udc= 10%

Dòng ngắn mạch ngoài tại điểm N là Ik(3)= 2,13kA

BV1

N

Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	1,36 MB