Bài giảng Bảo vệ hệ thống điện

Khi hệ thống dòng điện các pha IA, IB, IC không đối xứng, sẽ xuất hiện thành phần từ thông thứ tự nghịch Φ2 quét qua rotor với tốc độ tương đối là ω2=2ωđb  dòng cảm ứng trong rotor sẽ r

Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Mục lục Trang PHẦN MỞ ĐẦU I I.1 I.2 I.3 II III Khái niệm chung Sự cố thường gặp Các chế độ làm việc không bình thường Mục đích mơn học Cấu trúc hệ thống bảo vệ Các yêu cầu thiết bị bảo vệ 4 5 CHƢƠNG 1: CÁC PHẦN TỬ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG BẢO VỆ I II III IV V VI Máy biến dòng điện Máy biến điện áp Các lọc thành phần đối xứng Rơle Nguồn điện thao tác Các thiết bị phụ trợ 20 25 29 37 40 CHƢƠNG 2: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I I.1 I.2 I.3 II III IV V Nguyên lý bảo vệ dòng điện Nguyên lý bảo vệ dòng điện pha Ngun lý bảo vệ q dịng thứ tự khơng Ngun lý bảo vệ dòng cắt nhanh Nguyên lý bảo vệ q dịng điện có hướng Ngun lý bảo vệ khoảng cách Nguyên lý bảo vệ so lệch Một số nguyên lý bảo vệ khác 41 42 46 47 49 54 64 71 CHƢƠNG 3: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I I.1 I.2 Bảo vệ máy phát điện đồng Các hư hỏng thường gặp máy phát điện đồng Bảo vệ đặt cho cuộn dây stator máy phát điện Bảo vệ so lệch dòng điện Bảo vệ chống chạm đất Bảo vệ dòng điện Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ chống luồng công suất ngược Bảo vệ chống kích từ 73 73 73 74 77 79 80 81 81 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ I.3 I.4 II 3.1 3.2 a b c d e III IV V Bảo vệ chống đồng Các loại bảo vệ điện áp Các loại bảo vệ tần số Bảo vệ đặt cho cuộn dây rotor máy phát điện Chạm đất điểm Chạm đất điểm thứ Sơ đồ bảo vệ máy phát điện tổng hợp Bảo vệ MBA MBA tự ngẫu Các dạng hư hỏng chế độ làm việc khơng bình thường máy biến áp máy biến áp tự ngẫu Đặc điểm cần lưu ý thực bảo vệ máy biến áp Các bảo vệ thường đặt cho MBA MBA tự ngẫu Các bảo vệ nhà sản xuất lắp đặt chỉnh định thông số Các bảo vệ cần đặt Bảo vệ so lệch dịng điện có hãm Bảo vệ so lệch dịng điện thứ tự khơng (bảo vệ chống chạm đất hạn chế): Bảo vệ dòng điện Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ chống tải Sơ đồ bảo vệ máy biến áp tổng hợp Bảo vệ máy phát điện – máy biến áp Bảo vệ hệ thống góp nhà máy điện trạm biến áp Nhận xét chung Một số trường hợp hệ thống góp đơn giản, sử dụng bảo vệ phần tử nối với góp để bảo vệ góp Bảo vệ hệ thống góp đơn Bảo vệ hệ thống góp phân đoạn Bảo vệ hệ thống góp Bảo vệ số hệ thống góp khác Bảo vệ đƣờng dây truyền tải phân phối điện Nhận xét chung Bảo vệ đường dây hạ áp Bảo vệ đường dây trung áp Bảo vệ đường dây cao áp Bảo vệ đường dây siêu cao áp Bảo vệ phân đoạn đường dây Bảo vệ động điện ba pha điện áp cao Bảo vệ dòng điện Bảo vệ so lệch dòng điện 82 83 83 84 84 84 85 86 86 86 89 89 89 89 91 92 92 92 93 94 96 96 96 97 98 99 101 103 103 103 106 106 107 109 111 111 111 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây stator Bảo vệ chống đối xứng Bảo vệ chống điện áp thấp Bảo vệ chống đồng động đồng Sơ đồ bảo vệ động điện pha tổng hợp 112 112 113 113 114 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN PHẦN MỞ ĐẦU: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG I Khái niệm chung Hệ thống điện (HTĐ) trình vận hành thường xuất cố chế độ khơng bình thường I.1 Sự cố thƣờng gặp: Trong HTĐ, cố thường gặp ngắn mạch Các loại ngắn mạch HTĐ: + Ngắn mạch pha, N(3) + Ngắn mạch pha, N(2) + Ngắn mạch pha chạm đất, N(1,1) + Ngắn mạch pha, N(1) Khi xảy ngắn mạch, UN giảm xuống, IN ngắn mạch tăng lên gấp nhiều lần dịng điện làm việc bình thường, gây tác động xấu tới HTĐ - IN tăng lên: + Tác động nhiệt: Nhiệt lượng phát E=I2N R.t N Trong đó: IN : trị số dịng điện ngắn mạch chạy qua phần tử R : điện trở tác dụng phần tử có dịng điện ngắn mạch chạy qua tN : thời gian dòng điện ngắn mạch chạy qua phần tử Nhiệt lượng sinh đốt nóng phần tử có khả gây cháy, nổ, làm hư hỏng phần tử, thiết bị HTĐ + Tác động học: Lực điện động sinh tỉ lệ thuận với bình phương dịng điện ngắn mạch, gây hỏng hóc cấu khí sứ đỡ, ổ trục máy điện, cuộn dây máy biến áp - UN giảm xuống: Ảnh hưởng tới làm việc bình thường thiết bị tiêu thụ điện, không đảm thông số làm việc bình thường, loại phụ tải đặc biệt, có yêu cầu chất lượng điện áp cao Nếu điện áp giảm xuống thấp thời gian dài dẫn tới ổn định tan rã HTĐ Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ I.2 Các chế độ làm việc khơng bình thƣờng: Q tải: a Quá tải đối xứng: Là chế độ mà dòng điện tải pha tăng vượt giới hạn cho phép thiết bị, làm già cỗi cách điện, giảm tuổi thọ thiết bị b Quá tải không đối xứng: Thường phụ tải pha không nhau, đứt pha dòng điện Loại tải thường ảnh hưởng tới loại thiết bị quay động điện, máy phát điện Khi hệ thống dòng điện pha IA, IB, IC không đối xứng, xuất thành phần từ thông thứ tự nghịch Φ2 quét qua rotor với tốc độ tương đối ω2=2ωđb  dòng cảm ứng rotor lớn, gây phát nóng cuộn dây rotor VD: MFĐ cỡ lớn, I2cp=(5÷10%)Idđ Biến động tần số: Tần số xác định cần công suất tác dụng HTĐ Tần số thơng số có tính chất tồn cục, nghĩa tần số điểm HTĐ Sự cân công suất tác dụng HTĐ dẫn tới thay đổi tần số Biến động điện áp: Điện áp xác định cân công suất phản kháng nút HTĐ Điện áp thông số có tính chất địa phương, cục Sự cân công suất phản kháng dẫn tới thay đổi điện áp Khi tần số điện áp thay đổi giới hạn cho phép thời gian dài dẫn tới ổn định tan rã HTĐ I.3 Mục đích mơn học: - Hiểu biết hư hỏng tượng khơng bình thường xảy HTĐ - Hiểu biết nguyên lý, thiết bị bảo vệ nhằm phát nhanh chóng cách ly phần tử bị cố khỏi hệ thống Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ II Cấu trúc hệ thống bảo vệ Rơle thường nối với hệ thống điện thông qua máy biến dòng điện (BI) máy biến điện áp (BU) Các máy biến áp đo lường làm nhiệm vụ cách ly mạch bảo vệ khỏi điện áp cao phía hệ thống giảm biên độ dịng điện điện áp xuống giá trị chuẩn phía thứ cấp, thuận tiện cho việc chế tạo sử dụng thiết bị bảo vệ, đo lường điều khiển Tín hiệu dịng áp đưa vào rơle so sánh với ngưỡng tác động vượt ngưỡng tác động, rơle tác động tức thời sau khoảng thời gian, gửi tín hiệu cắt máy cắt điện phần tử bảo vệ Dưới cấu trúc tổng thể hệ thống bảo vệ: Mạch điện bảo vệ Máy cắt điện Thanh góp BI CC -N+ BU RL K Tải ba Hình 1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống bảo vệ MC : Máy cắt điện CC : Cuộn cắt MC MCF : Tiếp điểm phụ MC BI : Máy biến dòng điện BU : Máy biến điện áp Khi có ngắn mạch, UN giảm xuống, IN tăng lên  rơle tác động, khép tiếp điểm, cung cấp dòng điện cho cuộn cắt máy cắt, máy cắt cắt phần tử bị cố khỏi HTĐ Chức khâu chính: BU,BI: Cách ly mạch thứ cấp ( có điện áp thấp) khỏi điện áp cao phía sơ cấp Biến đổi U,I sơ cấp với trị số khác thành đại lượng thứ cấp tiêu chuẩn Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Rơle: Phần tử sơ đồ hệ thống bảo vệ, thực chức phát tác động để cách ly phần tử hư hỏng, khơng bình thường khỏi HTĐ Chất lượng Rơle định chất lượng hệ thống bảo vệ Máy cắt: Nhận tín hiệu điều khiển từ rơle thực chức đóng cắt mạch điện Nguồn điện thao tác: Cung cấp lượng cho mạch điều khiển, thiết bị biến đổi, đo lường, thông tin Các thiết bị phụ trợ gồm: Những rơle phụ trợ, rơle trung gian Các thiết bị cảnh báo Các thiết bị thông tin: Các thiết bị liên lạc, kiểm tra Trong số trường hợp, để tăng cường độ tin cậy, đặt thêm bảo vệ thứ hai với tính tương đương, hoạt động theo nguyên lý khác nhà sản xuất khác chế tạo Máy cắt điện BI1 Mạch điện bảo vệ BI2 MCf1 MCf2 N1 CC1 + CC2 K N2 + BV1 BU CCh1 BV2 CCh1 Hình 2: Sơ đồ cấu trúc hệ thống bảo vệ có dự phịng để tăng cường độ tin cậy Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ III Các yêu cầu thiết bị bảo vệ Tác động nhanh: Là khả bảo vệ phát cách ly phần tử bị cố nhanh tốt Đối với hệ thống truyền tải siêu cao áp, yêu cầu liên quan đến yêu cầu đảm bảo ổn định hệ thống Thời gian làm việc rowle: tR=150÷250ms Các loại rơle đại ngày đáp ứng yêu cầu Chọn lọc: Là khả bảo vệ phát loại trừ phần tử bị cố khỏi hệ thống Đối với cấu hình lưới điện phức tạp khó đảm bảo tính chọn lọc  cần dùng nguyên lý bảo vệ phức tạp để phân biệt Phân biệt loại chọn lọc: +) Chọn lọc tuyệt đối: tác động có hư hỏng phần tử bảo vệ Chọn lọc tuyệt đối khơng có chức bảo vệ phần tử lân cận +) Chọn lọc tương đối: ngồi chức bảo vệ cho đối tượng bảo vệ, cịn thực chức bảo vệ dự phòng cho phần tử lân cận Độ tin cậy: Là khả hệ thống bảo vệ làm việc chắn Phân biệt : +) Độ tin cậy tác động : khả bảo vệ chắn tác động có xảy đối tượng bảo vệ +) Độ tin cậy tác động : khả bảo vệ chắn không tác động cố xảy phạm vi bảo vệ Để tăng độ tin cậy hệ thống bảo vệ cần phải tăng số lượng bảo vệ phòng Độ nhạy: Là khả hệ thống bảo vệ cảm nhận chế độ cố so với chế độ bình thường Độ nhạy đặc trưng hệ số nhạy VD :độ nhạy bảo vệ dòng điện Kn = I Nmin Ikd Trong : INmin : dịng điện ngắn mạch cực tiểu chạy qua bảo vệ Ikd : dòng điện khởi động bảo vệ Yêu cầu độ nhạy : Đối với bảo vệ : Kn=1,5÷2 Đối với bảo vệ dự phịng : Kn=1,2÷1,5 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Tính kinh tế: Các thiết bị bảo vệ HTĐ thiết kế để làm việc thường xuyên chế độ vận hành bình thường Hệ thống bảo vệ ln ln trạng thái sẵn sàng, chờ đón bất thường cố xảy Đối với lưới điện cao áp, siêu cao áp, chi phí cho thiết bị bảo vệ thường chiếm vài phần trăm giá trị cơng trình nên ta không xét đến yêu cầu kinh tế yêu cầu kỹ thuật đóng vai trị định, Đối với lưới điện trung hạ áp, số lượng phần tử cần bảo vệ nhiều yêu cầu thiết bị bảo vệ không cao lưới cao, siêu cao áp nên cần phải cân nhắc đến tính kinh tế lựa chọn thiết bị bảo vệ cho đảm bảo yêu cầu mặt kỹ thuật với chi phí thấp Tuy nhiên, thực tế nhiều yêu cầu mâu thuẫn Ví dụ muốn có tính chọn lọc độ tin cậy cao phải sử dụng nhiều bảo vệ phức tạp, dẫn đến tăng chi phí cho thiết bị bảo vệ Vì vậy, cần phải tính tốn dung hịa u cầu việc lựa chọn thiết bị bảo vệ, điểu khiển tự động hóa hệ thống điện Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ CHƢƠNG : CÁC PHẦN TỬ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG BẢO VỆ I Máy biến dòng điện (BI) Khái niệm chung : Dòng điện điện áp phần tử hệ thống điện thường có trị số lớn, khơng thể trực tiếp đưa vào dụng cụ đo lường, rơle thiết bị tự động, điều khiển khác Vì vậy, dụng cụ thường đấu nối với máy biến dòng điện máy biến điện áp Cấu tạo : Máy biến dịng điện có cấu tạo tương tự máy điện áp thông thường, gồm cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp, lõi thép Cuộn sơ cấp W1 gồm 1, nhiều vòng dây mắc nối tiếp mạch điện cần đo Dòng danh định I1dđ cuộn sơ cấp W1 xác định theo dòng điện làm việc phần từ mạng điện Khi làm việc lâu dài, BI phép tải 20% dòng điện danh định Cuộn thứ cấp W2 có số vịng dây lớn nhiều so với W1 Có thể có nhiều cuộn thứ cấp để làm nhiều mục đích khác Các dụng cụ đo mắc nối tiếp với cuộn thứ cấp Dòng điện tiêu chuẩn cuộn thứ cấp 1A 5A Nguyên lý làm việc : Đa số máy biến dòng điện làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ IS IT S1 * * T1 W1 W2 S2 T2 Hình 1.1 Quy ước cực tính : Cực đầu : S1 (cuộn sơ cấp), T1 (cuộn thứ cấp) Cực cuối : S2 (cuộn sơ cấp), T2 (cuộn thứ cấp) Dòng điện sơ cấp từ S1 đến S2, dòng điện thứ cấp từ T2 đến T1 10 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ DCLI DCLII mạch sơ cấp liên động với (DCLI đóng DCLII mở ngược lại) DCL mạch sơ cấp thứ cấp phần tử liên động với (cùng đóng mở) Việc liên động thực điện Bảo vệ số hệ thống góp khác: a Sơ đồ góp : Trong sơ đồ này, hai mạch nối với ba máy cắt Sơ đồ rưỡi có độ tin cậy gần sơ đồ có MC/1 mạch, chi phí khoảng 75% nên sử dụng rộng rãi cấp điện áp cao, công suất lớn nút quan trọng lưới: TG I TG II Hình 3.28 A ITGI IA IB ITGII B Hình 3.29 101 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ b Sơ đồ đa giác (Δ,□…): Thường sử dụng khả phát triển sơ đồ hạn chế từ đầu D1 D1 ΔID1 ΔIB2 ΔIB1 D2 B1 B2 ΔID2 từ đầu D2 Hình 3.30 102 Bài giảng mơn học Bảo vệ Hệ thống điện _ IV BẢO VỆ CÁC ĐƢỜNG DÂY TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN Nhận xét chung: Đường dây tải điện phần tử có xác xuất xảy cố nhiều hệ thống điện Những dạng cố thường gặp đường dây tải điện: + Ngắn mạch + Chạm đất pha + Quá điện áp (khí thao tác) + Đứt dây tải Phương pháp chủng loại thiết bị bảo vệ đường dây tải điện phụ thuộc nhiều yếu tố: đường dây không cáp, chiều dài, cấp điện áp làm việc, phương thức nối đất, khả tải, tầm quan trọng đường dây v.v… Bảo vệ đƣờng dây hạ áp (0,4kV): a Cầu chì: Dây chảy Hình 3.31 Ưu điểm: - Cầu chì dùng phổ biến rẻ tiền kết cấu đơn giản Nhược điểm: - Độ xác kém, phụ thuộc vào nhiều yếu tố: + công nghệ chế tạo dây chảy + vật liệu làm dây chảy + điều kiện mơi trường (trời lạnh chảy chậm t lv lớn, trời nóng chảy nhanh tlv bé) t phụ thuộc tỉ lệ nghịch lạnh tl tn nóng I Ich Hình 3.32 103 Bài giảng mơn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Đặc tính tác động cầu chì có dạng phụ thuộc tỉ lệ nghịch với Ich=K.Idđ Trong đó: K: Hệ số an tồn, K=1,3÷1,5 - Khó phối hợp xác bảo vệ lân cận nhau: CC1 CC2 CC2 Hình 3.33 t t I Ich1 I ch2 Hình 3.34 Trong đó: Δtmin≥1s - Chỉ tác động lần, thay gây gián đoạn cung cấp điện Chính nhược điểm mà cầu chì sử dụng mạng điện hạ áp số mạng trung áp mà yêu cầu độ tin cậy khơng địi hỏi q cao 104 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ b Aptomat: A I Hình 3.35 Là thiết bị ngắt mạch tự động, có khả cắt dòng ngắn mạch từ hàng chục A đến hàng kA t lạnh Phần tử nhiệt (đặc tính phụ thuộc) Phần tử điện (đặc tính độc lập) nóng I Ing Hình 3.36 Phối hợp bảo vệ aptomat: A1 A2 Hình 3.37 t t Ing2 I Ing1 Hình 3.38 105 Bài giảng mơn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Phối hợp bảo vệ cầu chì aptomat: A CC Hình 3.39 t A CC t Ing I Ich Hình 3.40 Bảo vệ đƣờng dây trung áp (6÷35kV): Các đường dây phân phối điện trung áp bao gồm cấp điện áp 35, 22, 15, 11 6kV Ở khu vực trung tâm thành phố, người ta thường sử dụng cáp ngầm, phần lớn lưới phân phối thực đường dây không với dân trần dây bọc cách điện Bảo vệ đường dây phân phối điện phải thỏa mãn yêu cầu chung thiết bị bảo vệ độ tin cậy, tính chọn lọc, tác động nhanh Ngồi ra, số lượng thiết bị lưới phân phối lớn nên yêu cầu tính kinh tế việc trang bị, lắp đặt thiết bị bảo vệ phải xem xét Đối với lưới có trung điểm khơng nối đất trực tiếp (cách ly với đất nối đất gián tiếp qua cuộn dập hồ quang), thường sử dụng bảo vệ dòng điện pha 50 51 kết hợp với U0> báo chạm đất Đối với lưới có trung điểm nối đất trực tiếp lưới có trung điểm nối đất trực tiếp (15kV, 22kV), thường sử dụng bảo vệ dòng điện pha 50 & 51 bảo vệ dòng điện thứ tự không 50N & 51N Bảo vệ đƣờng dây cao áp (66kV, 110kV, 220kV): a Bảo vệ chính: - Bảo vệ khoảng cách - Bảo vệ so lệch dòng điện so sánh pha 106 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Các bảo vệ kết nối hệ thống bảo vệ kênh thông tin b Bảo vệ dự phòng: - Các loại bảo vệ dòng điện: 50, 51, 50N, 51N - Các loại bảo vệ điện áp cao điện áp thấp: U>, U< - Bảo vệ tần số thấp (sa thải phụ tải): f< Bảo vệ đƣờng dây siêu cao áp: a Đƣờng dây siêu cao áp có đặt thiết bị bù: Trên đường dây siêu cao áp, người ta thường đặt tụ bụ dọc kháng bù ngang tụ bù dọc Kháng bù ngang Hình 3.41 Các tụ bù dọc làm giảm cảm kháng đường dây, giảm góc truyền tải, tăng khả tải, giảm tổn thất cải thiện phân bố điện áp dọc theo đường dây Các tụ đặt tập trung phân tán dọc theo chiều dài đường dây Các kháng bù ngang có nhiệm vụ tiêu thụ bớt lượng công suất phản kháng lớn đường dây sinh ra, nhằm khống chế điện áp đường dây không tăng mức cho phép, đặc biệt đường dây làm việc không tải Các thiết bị bù q trình vận hành xảy hỏng hóc nhiều ngun nhân, vậy, ta cần đặt bảo vệ cho thiết bị b Bảo vệ tụ bù dọc: Hình 3.42 Khi xảy ngắn mạch đường dây, dòng điện ngắn mạch I N chạy qua tụ tăng cao dẫn tới điện áp tụ tăng UCmaxcp  làm hỏng tụ Vì ta cần đặt bảo vệ chống áp cho tụ với nhiều cấp khác 107 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ C D VAR DK1 DK2 DK3 Hình 3.43 Trong đó: Var (varistor): điện trở phi tuyến D: thiết bị cản (làm giảm dao động) Đặc tính U-I Var: R VAR UVAR Umaxcp Hình 3.44 Mức 1: xảy ngắn mạch, điện áp tụ tăng U Cmaxcp theo đặc tính U-I Var, điện trở Var giảm thấp, dẫn tới điện áp tụ giảm xuống Nếu thời gian tồn ngắn mạch lâu, nhiệt lượng tỏa Var lớn, làm hỏng Var Khi đó, phận ĐK1 mồi khe phóng điện K1 (U phóng điện thấp) Sau thời gian ĐK2 mồi khe phóng điện K2 Nếu sau mồi khe hở phóng điện mà ngắn mạch cịn trì phận ĐK3 tác động đóng máy cắt, nối tắt tụ 108 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ c Bảo vệ kháng bù ngang: 50 51 87 Hình 3.45 Bảo vệ cho kháng điện bù ngang bảo vệ so lệch Bảo vệ dự phòng loại bảo vệ dòng 50, 51 Bảo vệ chống áp kháng điện Bảo vệ phân đoạn đƣờng dây: Do tính chất quan trọng đường dây siêu cao áp nên thực tế, người ta thường sử dụng hệ thống bảo vệ hoạt động song song hoàn toàn độc lập Một số yêu cầu hệ thống bảo vệ hoạt động song song: + Mỗi hệ thống bảo vệ bao gồm đầy đủ bảo vệ kèm theo số bảo vệ dự phịng + Máy cắt phải có cuộn cắt độc lập, cuộn cắt nối với hệ thống bảo vệ + Các bảo vệ phải có chủng loại khác nhau, nhà sản xuất khác + Nguồn điện thao tác phải độc lập + Các BI phải dùng riêng + BU có mạch cầu chì riêng + Kênh thơng tin khác cho hệ thống bảo vệ + Vị trí lắp đặt hệ thống bảo vệ phải xa 109 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ MC kênh cáp quang kênh PLC BU A1 HTBV1 BI1 CC1 A2 BI2 BV (87) I LFCB-102 U GEC ALSTOMS HTBV2 I U BV (21) 7SA513 SIEMENS CC2 BV dự phịng Acquy1 Hình 3.46 110 BV dự phịng Acquy2 Bài giảng mơn học Bảo vệ Hệ thống điện _ V BẢO VỆ CÁC ĐỘNG CƠ ĐIỆN BA PHA ĐIỆN ÁP CAO Các dạng cố thường gặp động điện pha: + Ngắn mạch cuộn dây, pha đường cấp điện cho động + Đứt dây hở mạch pha + Chạm chập vòng dây + Quá tải (khi khởi động làm việc) + Mất cân pha + Điện áp thấp + Động đồng vận hành đồng Các loại bảo vệ thường sử dụng động điện pha: Bảo vệ dòng điện: Đối với động điện ba pha, trị số xung kích dịng điện mở máy lớn, đạt từ 10÷15 lần trị số dịng điện danh định động Tuy nhiên, dịng xung kích tồn thời gian ngắn (khoảng chu kỳ), vậy, dòng điện khởi động bảo vệ dịng điện chọn theo trị số trung bình dòng điện mở máy động sau: Ikđ=Kat.Imm Trong đó: Imm: dịng điện mở máy trung bình, Imm=3÷6Idđ Kat: hệ số an tồn, Kat=1,2÷1,3 I Ixk Imm Idd t t qd Hình 3.47 Bảo vệ so lệch dòng điện: Bảo vệ so lệch dòng điện dùng để chống ngắn mạch pha động lồng sóc đồng đồng cơng suất lớn Dòng điện khởi động bảo vệ so lệch bảo vệ thường chọn: Ikđ≥0,5.Idđ Trong đó: Idđ: dòng điện làm việc danh định động 111 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây stator: Cách thức bảo vệ chống chạm đất cuộn dây stator phụ thuộc vào phương thức nối đất lưới cung cấp điện Đối với lưới điện có trung tính nối đất trực tiếp nối đất qua điện trở bé, xảy chạm đất cuộn dây stator, dịng điện chạm đất có trị số lớn gấp nhiều lần dòng điện danh định động nên dễ dàng phát chạm đất thơng qua bảo vệ q dịng thơng thường Đối với lưới có trung tính cách ly với đất, nối đất qua điện kháng lớn, người ta dùng nguyên lý sau để phát chạm đất: + Q dịng thứ tự khơng + Hướng cơng suất thứ tự khơng Trong lưới điện có dịng điện dung chạm đất lớn, bảo vệ dòng thứ tự khơng bảo vệ khoảng 7080% cuộn dây stator 2030% cuộn dây gần trung điểm, bảo vệ khơng tác động Nếu dịng điện dung bé, phát chạm đất theo hướng công suất thứ tự không Trong sơ đồ xác định hướng công suất thứ tự không, điện áp lấy từ đầu cuộn tam giác hở máy biến áp đặt góp cấp điện cho động Thời gian tác động bảo vệ bé Bảo vệ chống đối xứng: Chế độ làm việc đối xứng pha xảy đối xứng điện áp nguồn, hở mạch, đứt dây đường dây cấp điện, đứt dây cuộn dây stator Khi xảy đối xứng, thành phần dịng điện thứ nghịch có trị số lớn Dòng điện thứ nghịch (I2) tạo từ trường quay thứ tự nghịch (Φ2) quay ngược chiều với rotor với tốc độ tương đối 2ω đb, cảm ứng nên dịng điện có trị số lớn rotor, gây đốt nóng rotor stator Bảo vệ dòng thứ thự nghịch đồng ba pha cao áp thường có dịng điện khởi động chỉnh định khoảng 1020% dòng danh định động cơ, thời gian tác động khoảng vài giây Bảo vệ q dịng thứ tự nghịch tác động với độ nhạy cao chống dạng ngắn mạch pha cuộn dây stator, đặc biệt vùng gần trung điểm cuộn dây 112 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ IA > & IC > LI2 t I2 > M Hình 3.48 Bảo vệ chống điện áp thấp: Để bảo vệ chống điện áp thấp, người ta dùng rơle điện áp cực tiểu làm việc qua rơle thời gian Điện áp khởi động bảo vệ: Ukđ=0,6Udđ Trong đó: Udđ: Điện áp danh định động Thời gian tác động khoảng 0,50,7s Để ngăn ngừa tác động nhầm bảo vệ có hư hỏng mạch thứ cấp BU, người ta sử dụng rơle điện áp cực tiểu liên hệ với theo logic “VÀ” A B C a U< b & t c U< Hình 3.49 Bảo vệ chống đồng động đồng bộ: Động điện đồng rơi vào trạng thái đồng điện áp nguồn giảm thấp, tải, dao động điện, hư hỏng mạch kích từ Chế độ làm việc đồng động điện đồng gây hậu xấu tăng ứng suất nhiệt rotor, gây ứng lực trục động cơ, gây áp cho cuộn kích thích v.v… Nguyên lý thường sử dụng để phát chế độ làm việc đồng dựa tượng động tiêu thụ công suất phản kháng lưới điện 113 Bài giảng môn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Rơle công suất (phản kháng) ngược có góc đặc trưng 900 nối vào dịng điện pha điện áp góp động cơ, bảo vệ làm việc có thời gian chừng vài giây, tác động cắt động khử kích từ Sơ đồ bảo vệ động điện pha tổng hợp: Phương thức bảo vệ cho động điện pha phụ thuộc vào chủng loại công suất động Dưới ví dụ phương thức bảo vệ cho động đồng pha công suất lớn (>1MW) hãng SIEMENS: 7SJ551 50 49 49 CR 46 37 51G ~ 27 67G 49T 87M Hình 3.50 114 7UT512 Bài giảng mơn học Bảo vệ Hệ thống điện _ Tài liệu tham khảo Bảo vệ Hệ thống điện - GS.VS Trần Đình Long, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2000 Tự động hóa Hệ thống điện – GS.VS Trần Đình Long, ĐHBK Hà Nội, 2004 Power System Protection – P.M.Anderson 115