Giáo trình Bảo vệ Rơle (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/môn học của chương trình đào tạo Điện công nghiệp để giảng dạy ở cấp trình độ Cao đẳng. Giáo trình kết cấu gồm 6 bài và chia thành 2 phần, phần 2 trình bày những nội dung về: bảo vệ so lệch dòng điện; bảo vệ dòng điện chống chạm đất; bảo vệ khoảng cách; bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BÀI 3: BẢO VỆ SO LỆCH DÕNG ĐIỆN Mã bài: MĐ27.03 Mục tiêu - Trình bày đƣợc nguyên tắc hoạt động bảo vệ so lệch dòng điện - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc cơng việc đảm bảo an toàn cho ngƣời thiết bị Nguyên tắc hoạt động Bảo vệ so lệch dòng điện loại bảo vệ dựa nguyên tắc so sánh trực tiếp dòng điện đầu phần tử đƣợc bảo vệ Các máy biến dòng BI đƣợc đặt đầu phần tử đƣợc bảo vệ có tỷ số biến đổi nhƣ Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý pha bảo vệ dòng so lệch Quy ƣớc hƣớng dƣơng tất dòng điện theo chiều mũi tên nhƣ sơ đồ hình 4.1 ta có: ̇ ̇ ̇ Dịng vào rơle hiệu chỉnh hình học dịng điện BI, bảo vệ có tên gọi bảo vệ dịng so lệch 55 a Trong tình trạng làm việc bình thƣờng ngắn mạch (điểm N’): trƣờng hợp lý tƣởng (các BI khơng có sai số, bỏ qua dịng dung dịng rị đƣờng dây đƣợc bảo vệ) thì: ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ Nếu dòng IR vào rơle lớn dòng khởi động IKĐR rơle rơle khởi động cắt phần tử bị hƣ hỏng Khi nguồn cung cấp từ phía (IIIS = 0) lúc có dịng IIT, dịng bảo vệ khởi động Nhƣ theo nguyên tắc tác động bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối để đảm bảo tính chọn lọc khơng cần phối hợp thời gian Vùng tác động bảo vệ đƣợc giới hạn BI đặt đầu phần tử đƣợc bảo vệ Dịng khơng cân bảo vệ so lệch dòng điện Khi khảo sát nguyên tắc tác động BVSL, giả thiết trƣờng hợp lý tƣởng trƣờng hợp bình thƣờng NM ngồi khơng có dịng điện chạy vào rơle Thực tế nhƣ tìm hiểu làm việc BI dịng điện thứ cấp BI ̇ =̇ ̇ ; ̇ =̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ Và dòng rơle ̇ = ̇ , dịng từ hóa ̇ thƣờng khác trƣờng hợp BI giống ̇ Nhƣ dịng rơle (khi khơng có ngắn mạch vùng bảo vệ rơle có dịng điện) dịng điện khơng cân ̇ Ngồi dịng điện từ hóa ra, dịng khơng cân cịn chịu ảnh hƣởng điện trở dây dẫn phụ nhánh mạch BV Nếu dùng BI có tỷ số biến đổi không giống (cho phần tử nhƣ MBA 2, dây quấn, tự ngẫu, góp ) dịng khơng cân tăng lên nhiều dịng từ hóa khác nhiều Đặc biệt dòng ̇ đạt giá trị lớn có NM ngồi, mạch từ BI bão hòa với mức độ khác ảnh hƣởng thành phần khơng chu kỳ dịng NM lên dòng thứ cấp MBI khác Dòng điện khởi động bảo vệ so lệch dịng điện Để BVSL làm việc đúng, phải chỉnh định dịng khởi động lớn dịng khơng cân tính tốn lớn NM ngồi vùng BV 56 𝑥 Với 𝑥 Trong đó: dịng khơng cân tính tốn cực đại ̇ 𝑥 𝑥 𝑥 𝑥 sai số cực đại cho phép BI tình trạng ổn định 𝑥 hệ số đồng BI; BI hoàn toàn giống BI hoàn toàn khác hệ số kể đến ảnh hƣởng thành phần khơng chu kỳ dịng NM 𝑥 dịng ngắn mạch lớn ngồi vùng bảo vệ u cầu độ nhạy BVSL Thƣờng dịng điện không cân lớn, không dùng biện pháp đặc biệt để hạn chế nó, BV khó đảm bảo yêu cầu độ nhạy nêu Những biện pháp thƣờng dùng để nâng cao độ nhạy tính đảm bảo bảo vệ Nhƣ nói, dịng điện khơng cân có giá trị lớn số trƣờng hợp khó xác định trị số xác nó, để làm tăng độ nhạy BV cần phải dùng biện pháp đặc biệt để hạn chế dịng điện khơng cân Có nhiều phƣơng pháp để tăng tính đảm bảo độ nhạy BV với mức độ phức tạp hiệu khác Các phương pháp thường gặp là: - Cho BV làm việc chậm khoảng 0,3 ÷ 0,5s Để giá trị độ Ikcb kịp tắt đến trị số bé Phƣơng pháp dùng làm cho BV tính tác động nhanh - Nối tiếp rơle điện trở tác dụng phụ, điện trở mạch so lệch tăng, dịng điện khơng cân nhƣ dòng NM thứ cấp giảm xuống, nhiên mức độ giảm dịng khơng cân nhiều dịng điện khơng cân thành phần khơng chu kỳ nhiều dòng di chuyển mạch - Nối rơle qua biến dòng bão hòa trung gian - Dùng rơle có tác động hãm - Dùng rơle có hãm khóa họa tần bậc cao dịng điện 57 Phƣơng pháp dùng MBI bão hòa trung gian dùng rơle có tác động hãm hai phƣơng pháp thông dụng 4.1 Nối rơle qua máy biến dòng bão hòa trung gian (BIG) Máy biến dòng bão hịa trung gian MBI có độ bão hịa từ sớm Nhƣ ta biết, dịng NM có hai thành phần chu kỳ không chu kỳ Thành phần chu kỳ đối xứng qua trục thời gian Cịn thành phần khơng chu kỳ lệch hẳn phía Thành phần khơng chu kỳ rơi vào vùng bão hịa đƣờng cong từ hóa nên gây độ thay đổi tự cảm bé hay nói cách khác sđđ thứ cấp thành phần bé Trong thành phần chu kỳ nằm vùng tuyến tính đƣờng cong từ hóa nên có độ từ cảm lớn sđđ thành phần lớn, nghĩa chuyển tốt sang phía thứ cấp MBI bão hịa trung gian phận lọc thành phần khơng chu kỳ dịng NM Ngƣời ta dùng MBI bão hịa thƣờng hình 4.2b hay bão hịa mạnh hình 4.3c Hình 4.2 Sơ đồ nói dây rơle qua MBI bão hòa trung gian (a) MBI bão hòa loại thƣờng (b) loại tác động mạnh (c) 4.2 Dùng rơle so lệch tác động hãm Dòng so lệch thứ hay gọi dòng làm việc hiệu dòng thứ dòng hãm 1/2 dòng tổng thứ Khi ngắn mạch ngoài, trị tuyệt đối hiệu dịng ln nhỏ 1/2 dịng tổng thứ, tức là: | ̇ ̇ | | ̇ ̇ | hay ILV>IH Khi ngắn mạch trong, có nguồn cung cấp từ phía ITII=0, ILV=ITI, IH=0.5ITI Sơ đồ nối BI với rơle nhƣ hình 4.3 qua BIG có tỉ số biến dịng nI=1, cuộn sơ cấp BIG chia thành phần nhau, cuộn thứ cấp có dịng hãm đƣa vào phận 58 hãm rơle; dòng so lệch cung cấp cho phận làm việc rơle đƣợc lấy từ điểm cuộn sơ BIG Hình 4.3 Bảo vệ dịng so lệch có hãm a Sơ đồ nguyên lý pha bảo vệ b Đồ thị vector dòng thứ mạch bảo vệ Bảo vệ so lệch ngang Nguyên tắc bảo vệ so lệch ngang dựa vào việc so sánh dòng đƣơng dây song song , chế độ làm việc bình thƣờng ngắn mạch ngồi, dịng có trị số hƣớng, phát sinh hƣ hỏng đƣờng dây chúng khác Bảo vệ đƣợc dùng cho đƣờng dây song song nối vào góp qua máy cắt riêng Khi hƣ hỏng đƣờng dây, bảo vệ cần cắt đƣờng dây giữ nguyên đƣờng dây không hƣ hỏng Muốn BV cần phải đặt đầu đƣờng dây có phận định hƣớng công suất để xác định đƣờng dây hƣ hỏng Sơ đồ nguyên lý pha bảo vệ (Hình 4.4), BI đặt đƣờng dây có tỷ số biến dịng nI nhƣ nhau, cuộn thứ cấp đƣợc nối với cho nhận đƣợc tín hiệu dịng pha tên Rơle dịng 5RI làm nhiệm vụ phận khởi động, 6RW tác động phía phận định hƣớng cơng suất Khi chiều dịng điện đƣợc quy ƣớc nhƣ hình dịng đƣa vào rơle Áp đƣa vào 6RW đƣợc lấy từ BU chỗ nối vào góp trạm Rơle 6RW tác động cắt đƣờng dây có cơng suất ngắn mạch hƣớng từ góp vào đƣờng dây 59 đƣờng dây có cơng suất ngắn mạch hƣớng từ góp vào đƣờng dây rơle 6RW tác động phía đƣờng dây có cơng suất lớn Trong chế độ làm việc bình thƣờng ngắn mạch ngồi, dịng IIT IIIT trùng pha, dòng vào rơle gần (IR=IKCB) nhỏ dòng dòng khởi động IKĐR phận khởi động 5RI bảo vệ khơng tác động Hình 4.4 Bảo vệ so lệch ngang có hƣớng dùng cho đƣờng dây song song Khi ngắn mạch đƣờng dây I điểm N' dòng II>III Về phía trạm A có cịn trạm B có Rơle 5RI phía khởi động Cơng suất ngắn mạch đƣờng dây I phía A lớn đƣờng dây II, 6'RW khởi động phía đƣờng dây I bảo vệ cắt máy cắt 1'MC Về phía trạm B, cơng suất ngắn mạch đƣờng dây I có dấu dƣơng (hƣớng từ góp vào đƣờng dây), cịn đƣờng dây II âm Do 6''RW khởi động phía đƣờng dây I cắt máy cắt 1'MC Nhƣ đảm bảo cắt phía đƣờng dây hƣ hỏng I Khi ngắn mạch đƣờng dây gần góp (điểm N'') dịng vào rơle phía trạm B lúc đầu khơng khởi động Tuy nhiên bảo vệ phía trạm A tác động dòng vào rơle lớn Sau cắt máy cắt 2'MC, phân bố dòng đƣờng dây có thay đổi đến lúc bảo vệ phía trạm B tác động cắt máy cắt 2''MC Hiện tƣợng khởi động không đồng thời vừa nêu khơng mong muốn làm tăng thời gian loại trừ hƣ hỏng khỏi mạng điện Nguồn thao tác đƣợc đƣa vào bảo vệ qua tiếp điểm phụ 1MC 2MC Khi cắt máy cắt tiếp điểm phụ mở tách bảo vệ Cần thực nhƣ lý sau: 60 - Sau cắt đƣờng dây bảo vệ, trở thành bảo vệ dòng cực đại không thời gian Nếu không tách bảo vệ ra, cắt khơng đƣờng dây cịn lại xảy ngắn mạch ngồi - BV cắt đƣờng dây bị hƣ hỏng không đồng thời Khi NM điểm N", máy cắt 2'MC cắt trƣớc, sau tồn đƣờng dây bị hƣ hỏng đến chỗ ngắn mạch qua đƣờng dây I Nếu không tách BV phía trạm A ra, cắt không 1'MC đƣờng dây không hƣ hỏng CÂU HỎI ÔN TẬP Nguyên tắc tác động bảo vệ so lệch Trình bày biện pháp thƣờng dùng để nâng cao độ nhạy tính đảm bảo bảo vệ 61 BÀI 4: BẢO VỆ DÕNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT Mã bài: MĐ27.04 Mục tiêu: - Trình bày yêu cầu bảo vệ dòng điện chống chạm đất - Lắp đặt đƣợc hệ thống bảo vệ dòng chạm đất sử dụng MK300 kết hợp ZCT, MK231 - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc cơng việc, đảm bảo an tồn cho ngƣời thiết bị Bảo vệ chống chạm đất mạng điện có dịng chạm đất lớn Mạng điện có dịng chạm đất lớn, có trung tính trực tiếp nối đất Bảo vệ phản ứng theo dòng áp thứ tự không I0 V0 Để chống NM chạm đất N , N1,1 (NM chạm đất thƣờng xảy ra), ngƣời ta thƣờng dùng BV thứ tự không riêng biệt để chóng chạm đất; BV thực đơn giản có nhiều ƣu điểm so với BV phản ứng theo dịng thồn phần nhƣ xét Bảo vệ thứ tự khơng thực dƣới dạng BV dòng cực đại, BV cắt nhanh đơn giản nhƣ có hƣớng Để nhận biết thành phần thứ tự không ngƣời ta thƣờng dùng lọc I0 hay U0 1.1 Bảo vệ dòng cực đại thứ tự khơng Rơle nối vào lọc dịng thứ tự khơng (Hình 4.1) Thời gian tác động BV đƣợc tính theo nguyên tắc bậc thang tăng dần lên tính từ đầu nhận điện MBA, có trung tính nối đất (Hình 4.2): t'3 t’3 = Nếu MBA T3 hình 5.2 tự ngẫu mạng điện hai phía MBA mạng có trung tính nối đất, NM phía này, phía xuất Io Trong trƣờng hợp này, cần phải phối hợp BV thứ tự không hai máy nhƣ ta có t3 = t’3; t2 = t’2; t1 = t’1 Dòng tác động rơle, dòng cực đại thứ tự không đƣợc chọn từ điều kiện bảo đảm tác động cách chắn chạm đất, cuối đoạn tránh dịng khơng cân - Điều kiện thứ Ikđ < 3.IoNmin - Điều kiện thứ hai Ikđ > iKcbmax Điều kiện thứ hai định Theo điều kiện Ikđ = kat.IKcbmax (4.1) Trong đó: kat = 1,2 ÷ 1,5 Dịng IKcbmax đƣợc tính ứng với chế độ bình thƣờng, NM tùy thuộc vào thời gian tác động BV Nếu thời gian tác động to BV thứ tự không lớn thời gian tác động tGP BV chống NM pha đặt đoạn tiếp sau, Ikđ BV cần chọn lớn dịng Ikcb chế độ bình 63 thƣờng Do NM pha, đƣợc BV dịng cực đại cắt sớm, trƣớc BV thứ tự không đoạn sau kịp tác động sai 1.2 Bảo vệ dòng cực đại thứ tự khơng có hƣớng Đối với mạng có trung tính nối đất phân bố đoạn xét BVDCĐ TTK tác động chọn lọc có thêm phận ĐHCS (hình 4.3) Hình 4.3 Sơ đồ khối BVTTK có hƣớng Bộ phận ĐHCS xác định dấu, hƣớng công suất thứ tự khơng NM Nhờ BV thứ tự khơng có hƣớng tác động NM xảy đƣờng dây đƣợc BV Khi NM xảy nhánh khác nối chung với đƣờng dây xét phận công suất không cho phép, nên BV đƣờng dây xét không tác động Phần tử ĐHCS thứ tự không, đƣợc cấu tạo nhƣ phần tử ĐHCS theo dịng áp tồn phần, nhƣng tín hiệu đƣa vào dịng áp thứ tự khơng (UR = 3.Uo, IR = 3.Io) Để rút kết luận cần thiết điều kiện làm việc rơle công suất thứ tự không, ta xét đồ thị vectơ áp U0 dòng Io NM pha chạm đất (H.5.4) Để đơn giản, coi đƣờng dây không tải (H.4.4a) vectơ áp nguồn EA, EB, EC không đổi suốt trình NM Giả thiết pha A chạm đất Từ hình 5.4 ta nêu điểm sau: - Trong pha cố (pha A), dƣới tác động sức điện động EA có dịng NM ̇ ̇ Vì coi trở tác dụng mạng không, nên IA chậm pha sau sức điện động EA góc 90o (thực tế ϕA < 90o, vectơ chấm–gạch hình 4.4) - Dịng pha khơng hƣ hỏng không - Áp pha không hƣ hỏng sức điện động pha 64 Hình 6.5 Bảo vệ so lệch ngang 2.2.2 Bảo vệ so lệch dọc Bảo vệ so lệch dọc đƣợc dùng MF có cơng suất lớn 1MW BV chống NM cuộn dây phần tĩnh (pha chạm pha, pha chạm đất) Bảo vệ so lệch dọc dùng rơle tổng trở cao có điện trở ổn định nối tiếp (H.6.6) - Bảo vệ so lệch chống chạm pha chạm đất stator MF (H.6.6a) - Bảo vệ chống chạm đất stator (H.6.6b) Hình 6.6 BVSLD chống chạm đất 88 BVSL khơng làm việc có NM ngồi q tải BV chống chạm đất BV khoảng 80÷85% cuộn dây phần tĩnh MF, khơng bảo vệ 100% cuộn dây già trị dịng chạm đất phụ thuộc vào cách nối đất trung tính MF Khi trung tính MF nối đất qua tổng trở hay không nối đất, BV chống chạm đất phải đƣợc trang bị thêm rơle chống chạm đất có độ nhạy cao Dịng khơng cân BV so lệch MF nhỏ, nên dòng khởi động nhỏ độ dốc đặc tính hãm hình 10.3 nhỏ, độ nhạy rơle so lệch có hãm cao Hình 6.7 BVSLD có tác động hãm Hình 6.8 Đặc tính làm việc rơle so lệch có hãm 89 2.2.3 Bảo vệ nhiệt stator – Quá tải máy phát Nhiệt độ stator MF tăng lên hƣ hỏng hệ thống làm mát, tải hay hƣ hỏng cách điện cuộn dây stator Để phát nhiệt MF lớn đại, ngƣời ta dùng phƣơng pháp sau: đo nhiệt độ đầu vào, đầu hệ thống làm mát, dùng cầu ứng nhiệt đặt rãnh chứa dây dẫn Sơ đồ BV nhiệt cuộn dây phần tĩnh MF (H.10.6), nhiệt độ stator vƣợt giá trị giới hạn rơle cho tín hiệu báo động Sơ đồ dùng cầu ứng nhiệt, rơle cầu Wheatstone, cầu ứng nhiệt đƣợc đặt vị trí khác rãnh stator Hình 6.9 Bảo vệ nhiệt stator Đối với MF có cơng suất nhỏ, rơle lƣỡng kim nhiệt đƣợc dùng để cảm nhận dịng điện thứ cấp thơng qua BI dịng điện stator MF, rơle khơng làm việc hệ thống làm mát hƣ hỏng 2.2.4 Bảo vệ chạm đất stator Phần lớn cố cuộn dây stator MF pha chạm đất cuộn dây cách điện nằm rãnh lõi thép có điện đất Để giới hạn dòng chạm đất trung tính MF thƣờng nối đất qua tổng trở Các phƣơng án nối đất trung tính đƣợc trình bày hình 6.10 Nếu tổng trở trung tính đủ lớn dịng chạm đất đƣợc giới hạn nhỏ dòng định mức MF Khơng có cơng thức tổng qt cho giá trị tối ƣu tổng trở giới hạn dòng Nếu tổng trở trung tính q cao, dịng chạm đất nhỏ độ nhạy rơle giảm Chẳng hạn, dòng điện chạm đất nhỏ dòng định mức MF, rơle so lệch khơng đủ độ nhạy tác động có chạm đất pha stator Trong trƣờng hợp này, cần có thêm rơle chống chạm đất riêng biệt có độ nhạy cao Nếu điện trở trung tính lớn, xuất hiện tƣợng cộng hƣởng độ điện dung cuộn dây đất đƣờng dây kết nối Để tránh tƣợng này, tính chọn điện trở trung tính cực đại dựa vào dung dẫn ba cuộn dây stator MF yêu cầu 90 Với C điện dung cuộn dây MF Vì C nhỏ khoảng vài phần mƣời microfarad nên điện trở trung tính cực đại khoảng vài ngàn Ω Điện trở trung tính thấp, dịng điện chạm đất cao gây nguy hiểm cho MF Khi điện trở trung tính giảm độ nhạy rơle chống chạm đất giảm điện thứ tự không nhỏ Rơle chống chạm đất cảm nhận điện giáng điện trở nối đất giá trị điện phải đủ lớn để đảm bảo độ nhạy rơle Hình 6.10 Các phƣơng án nối đất trung tính máy phát điện Hình 6.10 giới thiệu số phƣơng án có áp dụng nối đất trung tính MF Phƣơng án (a) trung tính MF nối đất qua điện trở cao để giới hạn dòng chạm đất nhỏ 25A Một phƣơng án khác nối đất qua điện trở nhƣng trị số điện trở thấp cho phép dịng chạm đất đến 1500A hay Hình 6.10b giới thiệu phƣơng án trung tính MF nối qua kháng điện có kháng trở thấp Với phƣơng án này, dòng 91 chạm đất cho phép lớn nối đất qua điện trở, giá trị dịng chạm đất khoảng 25 ÷ 100% dịng NM ba pha Hình 6.10c phƣơng án nối đất trung tính MF qua MBA nối đất phân phối Đây phƣơng án thông dụng Điện định mức sơ cấp MBA lớn điện định mức MF Điện định mức thứ cấp MBA thƣờng khoảng 120V hay 240V Định mức MBA phải đủ lớn để MBA khơng bị bão hịa có chạm pha lúc MF làm việc với điện đầu cực MF 1,05 đvtđ Điện trở đƣợc chọn để giới hạn dòng chạm đất phía sơ cấp nhỏ 25A Phƣơng án (d) nối đất qua MBA nhƣng phụ tải phía thứ MBA cuộn kháng Trị số kháng điện đƣợc chọn để trị số nhìn từ phía sơ cấp 1/3 dung kháng thứ tự khơng MF, dây dẫn Loại nối đất này, giới hạn dịng chạm đất nhỏ 1A Hình 10.7e phƣơng án đƣa vào tổng trở nối đất cho MF nối đất trung tính Để ý rằng, cuộn sơ cấp MBA nối hình sao, cuộn thứ cấp MBA nối hình ∆ nên cho phép dịng thứ tự khơng chạy vịng qua điện trở Điện trở có trị số ohm lớn đƣợc định mức tƣơng tự nhƣ phƣơng án trung tính MF nối đất qua MBA nối đất Phƣơng án (f) tƣơng tự nhƣ phƣơng án (c), ngoại trừ cách nối điện trở Trong trƣờng hợp này, dòng thứ tự không chạy qua điện trở xuống đất Phƣơng án (g) cách tạo trung tính nối đất qua máy biến áp Zig–Zag thơng dụng, dịng thứ tự khơng qua điện trở chạy xuống đất Trong phƣơng án kể trên, phƣơng án nối đất trung tính MF qua điện trở qua MBA nối đất thông dụng nhất, đƣợc trình bày cách BVCCĐ pha sau Việc chọn phƣơng án hay giá trị khởi động BVCCĐ phải cẩn thận để vùng không BV đƣợc gần trung tính tốt Đối với MF nối trực tiếp tới góp điện áp MF, rơle dịng điện có đặc tính thời gian phụ thuộc đƣợc đặt trung tính MF Sự làm việc rơle phối hợp với nhánh tải nối với góp MF Đối với MF máy biến áp dòng chạm đất phía cao cách ly với điện áp đầu cực MF nên BV chạm đất MF không cần thiết phối hợp với BV chạm đất phía cao máy biến áp 2.3 Bảo vệ roto 2.3.1 Bảo vệ chống kích từ máy phát Khi MF bị kích thích, tốc độ MF tăng nhẹ, vận hành nhƣ MF không đồng Những MF rotor dây quấn khơng có cuộn đệm (cản) khơng thích hợp vận hành điều kiện này, rotor nhanh chóng bị q nhiệt dịng điện cảm ứng lõi rotor, rotor cực ẩn không bị q nhiệt có cuộn cản lại dịng cảm ứng Stator MF cực lồi hay cực ẩn bị q nhiệt dịng điện từ hóa từ hệ thống nhiệt, stator xảy chậm rotor Một MF cơng suất lớn gây xáo trộn ổn định hệ thống nhận cơng suất kháng từ hệ thống vận hành nhƣ MF cảm ứng phải cung cấp cơng suất kháng vận hành nhƣ MF sống Một MF có điều chỉnh điện áp tác động nhanh, nối với hệ thống lớn vận hành nhiều phút nhƣ MF cảm ứng (không đồng bộ) mà không hƣ hại 92 Mất kích từ MF hƣ hệ thống nguồn chiều hay hƣ hỏng máy cắt kích từ 2.3.2 Bảo vệ cuộn dây roto chạm đất Mạch kích từ chiều khơng nối đất nên cuộn dây chạm đất không gây ảnh hƣởng đến hoạt động MF Nếu chạm đất điểm thứ hai, phần cuộn dây kích từ bị nối tắt nên phần dây lại dòng điện tăng cao, trƣờng hợp gây nên từ thông không cân bằng, gây nên rung động nguy hiểm cho MF Thƣờng có ba phương pháp để phát chạm đất rotor: - Phƣơng pháp phân - Phƣơng pháp dùng nguồn phụ AC - Phƣơng pháp dùng nguồn phụ DC a Phương pháp phân Trong sơ đồ BV chống chạm đất rotor (Hình 6.11), dùng điện trở mắc song song với cuộn kích từ, điểm điện trở nối qua rơle điện áp có điểm chạm đất xuất điện rơle điện áp, lớn điểm chạm đất đầu cuộn dây Để tránh điểm chết điểm chạm gần trung tính phần cuộn dây ngƣời ta chuyển nấc thay đổi điện đầu vào rơle tác động, phƣơng pháp đơn giản không cần thiết bị phụ nhƣng phải kiểm tra chuyển nấc thƣờng xuyên Hình 6.11 Bảo vệ chạm đất roto phƣơng pháp phân b Phương pháp nguồn phụ AC Sơ đồ hình 6.12 có ƣu điểm khơng có điểm chết, nghĩa điểm chạm đất chỗ xuất điện áp qua rơle Tụ điện sơ đồ dùng để hạn chế dòng xoay chiều vào mạch chiều 93 Hình 6.12 Bảo vệ chạm đất Rotor phƣơng pháp dùng nguồn phụ AC Hình 6.13 Bảo vệ chạm đất Rotor phƣơng pháp dùng nguồn phụ DC Phương pháp dùng nguồn phụ DC Dòng điện rò điện dung phƣơng pháp khắc phục sơ đồ hình 6.13 Điện nguồn chỉnh lƣu đƣợc đấu để có điểm chạm đất cuộn kích từ có dịng điện qua rơle 2.4 Các sơ đồ bảo vệ tiêu biểu Hình 6.14 Sơ đồ bảo vệ MF công suất nhỏ ≤ 500kW 94 a b Hình 6.14 Sơ đồ bảo vệ MF công suất vừa ≤ 1MW Bảo vệ Sự cố xảy nhƣng ngắn mạch nguy hiểm cho hệ thống điện, nên cần bảo vệ cho Các nguyên nhân gây cố cái: - Hƣ cách điện vật liệu già cỗi - Quá điện áp - Máy cắt hƣ cố - Thao tác nhầm - Sự cố ngẫu nhiên vật dụng rơi chạm Đối với hệ thống phân đoạn hay hệ thống nhiều cần cách ly bị cố khỏi hệ thống nhanh tốt Mỗi sơ đồ hệ thống có chức tính linh hoạt làm việc khác nhau, hệ thống bảo vệ rơle phải thỏa mãn đƣợc yêu cầu Các dạng hệ thống bảo vệ nhƣ sau: - Thanh đƣợc bảo vệ nhờ phần tử kết nối với - Bảo vệ chạm đất chống rò hệ thống dạng tủ 95 - Bảo vệ so lệch (tổng trở cao, tổng trở thấp) - Bảo vệ so sánh pha - Bảo vệ khóa có hƣớng Bảo vệ động Động điện tải quan trọng HTĐCN Cơng suất đặc tính làm việc động (ĐC) khác nhiều, BVĐC cần khảo sát kỹ đặc tính làm việc ĐC, ví dụ nhƣ: thời gian dịng điện khởi động phải đƣợc biết để BV tải, sức chịu đựng q nhiệt ĐC có tải khơng cân bằng, bị hãm Các tình trạng phải kể đến tính tốn BV cho ĐC cố bên ngồi NM bên ĐC Tình trạng khơng bình thƣờng xảy cho ĐC điện áp cung cấp cho ĐC không cân bằng, điện áp thấp, pha khởi động thứ tự pha ngƣợc Sự cố xảy bên hƣ trục ĐC, NM pha mà thƣờng gặp cố chạm đất tải 4.1 Dòng khởi động dòng hãm động 4.1.1 Dòng khởi động Độ lớn thời gian tồn dòng khởi động dòng hãm ĐC (do cố phần đó) yếu tố quan trọng việc lựa chọn thiết bị BV tải Đặc tuyến dòng khởi động dựa tốc độ thời gian khởi động ĐC Dòng điện rotor ĐC cảm ứng tính theo tốc độ trƣợt √ Với S độ trƣợt, R,X điện trở, điện kháng động Giả sử kháng trở ĐC 10 lần điện trở, đường cong khởi động ĐC có hình 6.14 Dựa vào đặc tuyến, ta thấy dòng điện khởi động tồn dòng điện khởi động lớn ĐC đạt tốc độ thông thường, chọn dòng thời gian BV tải, giả thiết dòng khởi động số dòng khởi động lớn thời gian khởi động lớn thời gian khởi động 96 Hình 6.14 Đặc tuyến dịng khởi động – tốc độ 4.1.2 Dòng động bị hãm Một ĐC bị hãm khơng thể khởi động đƣợc tải sức hay cố đó, kéo theo dịng điện cung cấp tăng cao, điều nguy hiểm cho ĐC tiếp tục nhƣ thế, khơng thể dùng trị số dịng điện để phân biệt trƣờng hợp nên dùng thời gian tồn lâu thời gian khởi động bình thƣờng Thiết bị BV cắt ĐC thời gian khởi động vƣợt giới hạn cho phép Phần lớn ĐC cảm ứng khởi động không 10s thời gian bị hãm không đƣợc vƣợt 20s Trong trƣờng hợp ĐC đặc biệt có tải qn tính cao, thời gian khởi động lâu gần thời gian hãm cho phép ĐC; lúc tùy thuộc vào loại rơle đƣợc sử dụng để chống tải, cần thiết dùng rơle khởi động BV chống bị hãm 97 Hình 6.15 Nguyên lý bảo vệ động hãm: dòng điện khởi động dòng điện hãm a Thời gian tác động rơle nhiệt nhỏ thời gian hãm: rơle bảo vệ bị hãm b Thời gian tác động rơle nhiệt lớn thời gian hãm: rơle khơng bảo vệ hãm 4.2 Những tình trạng làm việc khơng bình thƣờng động 4.2.1 Những tình trạng làm việc khơng bình thƣờng động Điện áp cung cấp cho ĐC khơng đối xứng do: đứt pha, cố phát tuyến cung cấp ; trƣờng hợp gặp phải mức độ không cân điện áp (trừ trƣờng hợp đứt pha) không ảnh hƣởng nhiều đến ĐC Điện áp không cân đƣa đến nhiệt cuộn dây ĐC Thành phần dòng thứ tự nghịch khơng góp phần vào việc cung cấp cho mơmen quay ĐC, thực có sinh mơmen thứ tự nghịch (do dòng thứ tự nghịch) thƣờng nhỏ 0,5%, mơmen đầy tải nên đƣợc bỏ qua Ảnh hƣởng chủ yếu dòng thứ tự nghịch làm cho tổn thất ĐC tăng lên (chủ yếu tổn thất đồng) cơng suất giảm Sự tăng nhiệt độ cuộn dây pha truyền qua lõi sắt stator làm cho cuộn dây lại có nhiệt độ nhƣ Nhiệt độ ổn định cuộn dây mang dòng điện lớn tỷ lệ với bình phƣơng dịng điện cuộn (nếu máy có độ tản nhiệt thấp) tỷ lệ với máy có độ tản nhiệt tốt pha 98 4.2.2 Lắp mạch sử dụng rơle dòng để bảo vệ Hình 6.16 Sơ đồ nguyên lý mạch bảo vệ dòng sử dụng EOCR – SS Nguyên lý hoạt động - Đóng MCCB cấp nguồn cho mạch điều khiển mạch động lực, máy biến áp Tr làm nhiệm vụ biến đổi điện áp dây 380v thành điện áp định mức rơle - Ấn nút ON, cấp nguồn cho contactor MC đóng tiếp điểm cấp nguồn cho động cơ, đồng thời đóng tiếp điểm thƣờng mở MC để trì, rơle đƣợc cấp nguồn qua chân A1, A2 mạch làm việc bình thƣờng - Ấn nút OFF động dừng lại - Khi xảy cố dòng (quá tải, pha, kẹt roto ) tiếp điểm 95-96 mở ngắt mạch điều khiển, động dừng lại 99 4.2.3 Lắp mạch sử dụng rơle khơng cân pha Hình 6.17 Sơ đồ nguyên lý mạch bảo vệ cố áp Nguyên lý làm việc: - Đóng MCCB cấp nguồn cho mạch điều khiển động lực Quan sát đèn báo rơle PMR – 44, đèn sáng xanh thứ tự pha nguồn với thứ tự pha rơle, đèn sáng đỏ bị cố, cần kiểm tra thứ tự pha nguồn rơle Lúc tiếp điểm 95-98 đóng lại - Ấn nút ON, cấp nguồn cho contactor MC đóng tiếp điểm cấp nguồn cho động cơ, đồng thời đóng tiếp điểm thƣờng mở MC để trì, động bắt đầu làm việc - Ấn nút OFF động dừng lại - Khi nguồn xảy cố áp (mất pha, ngƣợc pha, cân pha) tiếp điểm 95 – 98 mở ra, động dừng lại - Quan sát đèn báo rơle để xác định pha bị cố CÂU HỎI ÔN TẬP 100 Trình bày cố làm việc khơng bình thƣờng máy biến áp Phân biệt dòng hãm dòng khởi động động Lắp mạch bảo vệ cố cho động 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện, Nguyễn Hoàng Việt, NXB Đại học quốc gia, Thành phố Hồ Chí Minh, 2008 Bảo vệ rơle tự động hóa hệ thống điện, Ts Trần Quang Khánh , NXB Giáo dục, 2008 Giáo trình bảo vệ rơle, Trƣờng đại học cơng nghiệp Hồ Chí Minh, 2010 102 ... kích từ - Bảo vệ chống đồng - Bảo vệ chống q nhiệt rotor dịng stator khơng cân 2. 1.3 Các bảo vệ khác - Bảo vệ điện áp - Bảo vệ tốc - Bảo vệ chống rung - Bảo chống hƣ hỏng điều hòa điện - Bảo vệ đồng... máy phát - Bảo vệ so lệch dọc (BVSLD) - Bảo vệ chống chạm đất vòng dây cuộn - Bảo vệ tải, nhiệt - Bảo vệ chống chạm đất stator 86 2. 1 .2 Bảo vệ roto - Bảo vệ chạm đất cuộn kích từ - Bảo vệ chống... động bảo vệ so lệch Trình bày biện pháp thƣờng dùng để nâng cao độ nhạy tính đảm bảo bảo vệ 61 BÀI 4: BẢO VỆ DÕNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT Mã bài: M? ?27 .04 Mục tiêu: - Trình bày yêu cầu bảo vệ dòng điện