QUY TRÌNH SỬA CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG XỬ LÝ SỰ CỐ HỆ THỐNG BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN

CHƯƠNG 1 – QUY ĐỊNH CHUNG 1.MỤC ĐÍCHSử dụng để hướng dẫn kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng, thay thế thiết bị và xử lý sự cố hệ thống bảo vệ rơle cho các kỹ sư nhân viên sữa chữa nhà máy thủy điện Quy trình này được áp dụng cho công tác sửa chữa, bảo dưỡng, sử lý sự cố hệ thống bảo vệ rơle máy phát tại nhà máy thủy điện2. NHIỆM VỤ Trong quá trình vận hành hệ thống điện không thể tránh khỏi các sự cố và các chế độ làm việc không bình thường của mạng điện và các thiết bị điện. Nguyên nhân gây nên hư hỏng, sự cố trong hệ thống điện rất đa dạng: Giông bão, động đất, máy móc bị hao mòn, già cỗi cách điện, do thao tác nhầm lẫn...Phần lớn sự cố đều làm tăng dòng điện và giảm điện áp trong một số phần tử của hệ thống điện.Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trên các phần tử trên đường dây từ nguồn tới điểm ngắn mạch, sinh ra lực điện động và nhiệt lượng lớn gây nguy hiểm cho các thiết bị điện khi có dòng ngắn mạch chạy qua. Hồ quang tại chỗ ngắn mạch nếu không được loại trừ kịp thời có thể đốt cháy thiết bị, gây hoả hoạn.Điện áp giảm xuống phá huỷ sự làm việc bình thường của các hộ tiêu thụ và sự ổn định của các máy phát điện đang làm việc song song làm ảnh hưởng tới chế độ làm việc bình thường và có thể phá hỏng các thiết bị điện. Tồi tệ hơn, có thể làm mất ổn định và tan rã hệ thống.Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần không hư hỏng trong hệ thống điện cần có những thiết bị ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện. Thiết bị này được thực hiện nhờ những khí cụ tự động có tên gọi là rơle. Thiết bị bảo vệ được thực hiện nhờ những rơle được gọi là thiết bị bảo vệ rơle (BVRL).Như vậy nhiệm vụ chính của thiết bị BVRL là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện. Ngoài ra thiết bị BVRL còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện, tùy mức độ mà BVRL có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt máy cắt. Những thiết bị BVRL phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường thực hiện tác động sau một thời gian duy trì nhất định (không cần phải có tính tác động nhanh như ở các thiết bị BVRL chống hư hỏng).

Trang 1

Ngx hayMỤC LỤC

CHƯƠNG III: Quy định an toàn khi sửa chữa, bảo dưỡng 36

1 Bảo vệ rơle tác động sự cố xảy ra ở máy phát và vùng mà rơle bảo vệ 37

2 Hướng dẫn khai thác thông tin sự cố từ rơle bằng laptop 38

B Hư hỏng xảy ra trên rơle số thuộc hệ thống bảo vệ máy phát 49

3 Thí nghiệm định kỳ cho rơle bảo vệ máy phát NMTD abcde 62

CHƯƠNG 1 – QUY ĐỊNH CHUNG

Trang 2

1 MỤC ĐÍCH

Sử dụng để hướng dẫn kiểm tra, sửa chữa, bảo dưỡng, thay thế thiết bị và xử lý

sự cố hệ thống bảo vệ rơle cho các kỹ sư nhân viên sữa chữa nhà máy thủy điện

abcde

2 ĐỐI TƯỢNG ÁP DỤNG CỦA QUY TRÌNH

Những người cần hiểu rõ qui trình:

- Phó giám đốc kỹ thuật Nhà máy

- Trưởng, Phó Phòng Kỹ thuật

- Quản đốc, Phó quản đốc Phân xưởng Vận hành

- Quản đốc, Phó quản đốc Phân xưởng Sửa chữa

- Kỹ sư an toàn nhà máy

- Tổ trưởng, tổ phó và các nhân viên Phân xưởng sửa chữa

- Trưởng ca, trưởng kíp và các nhân viên trực ca vận hành

3 PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA QUY TRÌNH

Quy trình này được áp dụng cho công tác sửa chữa, bảo dưỡng, sử lý sự cố hệ thống bảo vệ rơle máy phát tại nhà máy thủy điện abcde

4 ĐỊNH NGHĨA, VIẾT TẮT

- CHA: bảo vệ tổ máy

- CHB: bảo vệ thanh cái

- CHC: bảo vệ đường dây

- 0*CHA tủ bảo vệ tổ máy H1, H2 H6

- TU biến điện áp

- TI biến dòng điện

- tiếp điểm N/O là tiếp điểm thường mở (normal open)

5 CƠ SỞ BIÊN SOẠN QUY TRÌNH NÀY

- Tập bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống bảo vệ tổ máy NMTĐ abcde: HCN SLA01 CHA FS00 201_D

- Tập bản vẽ bố trí thiết bị hệ thống bảo vệ tổ máy NMTĐ abcde: HCN SLA01 CHA TL00 201_D

- Tập bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống bảo vệ thanh cái và đường dây trạm 500Kv NMTĐ abcde: HCN SLA80 CHB FS00 201_D

2

Trang 3

- Tập bản vẽ bố trí thiết bị hệ thống bảo vệ thanh cái và đường dây trạm 500Kv NMTĐ abcde: HCN SLA80 CHB TL00 201_D.

- Tài liệu hướng dẫn sử dụng rơle số của hãng Areva cung cấp

CHƯƠNG II – GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1 GIỚI THIỆU CHUNG

Bảo vệ rơle cho máy phát-máy biến áp-trạm 500Kv NMTĐ abcde được chia thành các khối và được đặt trong các tủ riêng biệt bao gồm:

- Bảo vệ rơle máy phát được chia làm hai hệ thống làm việc song song và được đặt trong hai tủ 0*CHA10GH001 và 0*CHA20GH001 tại cao trình 118m gian máy

- Bảo vệ rơle máy biến áp được chia làm hai hệ thống làm việc song song và được đặt trong hai tủ 0*CHA10GH002 và 0*CHA20GH002 tại cao trình 118m gian máy

- Bảo vệ rơle thanh cái trạm 500Kv được chia làm hai hệ thống làm việc song song và được đặt trong hai tủ 80CHB10GH001 và 80CHB20GH001 tại cao trình126m trạm GIS

- Bảo vệ rơle đường dây trạm 500Kv gồm 6 tủ bảo vệ cho 1 đường dây suất tuyến ( có tất cả 3 đường dây suất tuyến ) trong đó

Bảo vệ cho đoạn suất tuyến được chia làm hai hệ thống làm việc song song

và được đặt trong hai tủ 8*CHC10GH101 và 8*CHC20GH101 tại cao trình 126m trạm GIS

Bảo vệ cho đường dây được chia làm ba hệ thống làm việc song song và được đặt trong ba tủ 8*CHC10GH001, 8*CHC20GH001, 8*CHC30GH001 tại cao trình 126m trạm GIS

Tự động đóng lặp lại cho đường dây bao gồm hai hệ thống do hai rơle số đảm nhiệm 1n/P841 và 2n/P841 và được đặt trong tủ 8*CHC40GH001 tại cao trình 126m tram GIS

2 NHIỆM VỤ

Trang 4

Trong quá trình vận hành hệ thống điện không thể tránh khỏi các sự cố và các chế

độ làm việc không bình thường của mạng điện và các thiết bị điện Nguyên nhân gâynên hư hỏng, sự cố trong hệ thống điện rất đa dạng: Giông bão, động đất, máy móc

bị hao mòn, già cỗi cách điện, do thao tác nhầm lẫn

Phần lớn sự cố đều làm tăng dòng điện và giảm điện áp trong một số phần tử của

hệ thống điện

Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trên các phần tử trên đường dây từ nguồn tớiđiểm ngắn mạch, sinh ra lực điện động và nhiệt lượng lớn gây nguy hiểm cho các thiết bị điện khi có dòng ngắn mạch chạy qua Hồ quang tại chỗ ngắn mạch nếu không được loại trừ kịp thời có thể đốt cháy thiết bị, gây hoả hoạn

Điện áp giảm xuống phá huỷ sự làm việc bình thường của các hộ tiêu thụ và sự

ổn định của các máy phát điện đang làm việc song song làm ảnh hưởng tới chế độ làm việc bình thường và có thể phá hỏng các thiết bị điện Tồi tệ hơn, có thể làm mất ổn định và tan rã hệ thống

Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần không hư hỏng trong hệ thống điện cần có những thiết bị ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện Thiết bị này được thực hiện nhờ những khí cụ tự động có tên gọi là rơle Thiết bị bảo vệ được thực hiện nhờ những rơle được gọi là thiết bị bảo vệ rơle (BVRL).Như vậy nhiệm vụ chính của thiết bị BVRL là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện Ngoài ra thiết bị BVRL còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện, tùy mức độ

mà BVRL có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt máy cắt Những thiết bị

BVRL phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường thực hiện tác động sau một thời gian duy trì nhất định (không cần phải có tính tác động nhanh như ở các thiết bị BVRL chống hư hỏng)

3 CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG THEO THIẾT KẾ CỦA HỆ THỐNG

3.1 Cấu trúc rơle số.

4

Trang 5

Rơle của Micom có cấu trúc phần cứng dựa theo thiết kế module Theo đó rơle được tạo thành từ tập hợp của 1 số module Một vài module cơ bản và một số khác

là các module lựa chọn riêng theo yêu cầu của người sử dụng

Các module khác nhau có thể có mặt trong rơle như sau:

3.1.1 Bảng mạch xử lý (Processor board)

Mạch vi xử lý thực hiện hầu hết các tính toán đối với rơle và điều khiển hoạt

động của toàn bộ các modul khác trong rơle Mạch xử lý cũng quản lý và điều khiển các giao diện giao tiếp với người sử dụng (LCD, LEDs, bàn phím và các giaodiện thông tin khác)

3.1.2 Module đầu vào (Input module)

Các module đầu vào chuyển đổi các thông tin chứa trong các tín hiệu đầu vào analog và kỹ thuật số sang một định dạng thích hợp cho chế biến của bo mạch xử

lý Các module đầu vào tiêu chuẩn bao gồm hai bảng: Các module đầu vào tiêu chuẩn bao gồm hai bo mạch: Bảng mạch biến áp thực hiện việc cách ly về điện đối với các đầu vào và một bảng mạch đầu vào chính được trang bị bộ biến đổi tương

tự - số cung cấp cho đầu vào cách ly quang

3.1.3 Module cung cấp nguồn (Power supply module)

Các module cung cấp điện năng cung cấp một nguồn năng lượng cho tất cả các module khác trong rơle, ở ba cấp điện áp khác nhau Bảng mạch nguồn cấp cũng được trang bị cổng đấu nối thông tin RS 485(tín hiệu điện) nằm ở phía sau rơle Trên bảng mạch thứ hai của module nguồn được trang bị các tiếp điểm đầu

ra(output relay)

Trang 6

3.1.4 Bo mạch IRIG-B: (IRIG-B board)

Bo mạch này có thể được sử dụng khi có một tín hiệu IRIG-B dùng để chuẩn chính xác thời gian cho rơle, sử dụng tiêu chuẩn thông tin theo IEC60870.

3.1.5 Bo mạch truyền thông phía sau:(Second rear comms Board)

Cổng thông tin thứ hai phía sau được thiết kế để cho các kỹ sư và nhân viên vận hành sử dụng chủ yếu cho việc kết nối truyền thông truy cập qua MODEM trong trường hợp cổng truyền thông chính được sử dụng cho hệ thống SCADA Giao thức truyền thông được thực hiện thông qua một trong 3 loại kết nối vật lý sau: K-

6

Trang 7

Bus, EIA(RS)485 hoặc EIA(RS)232 Cổng hỗ trợ đầy đủ bảo vệ tại chỗ hoặc từ xa

và kiểm soát truy cập bằng phần mềm Micom S1

3.2 Cấu trúc chức năng theo thiết kế bảo vệ máy phát hệ thống 1.

Tủ 0*CHA10GH001

Kiểu loại

rơle

Hãng sản xuất Số lượng Chức năng bảo vệ theo thiết kế

- Bảo vệ so lệch máy phát

- Bảo vệ quá tải stator

- Bảo vệ tần số under/over

- Bảo vệ chạm đất 95% cuộn dây stato

- Bảo vệ chống đóng điện nhầm khi máy dừng

- Bảo vệ quá điện áp

- Bảo vệ kém điện áp trong chế độ bù

- Bảo vệ quá kích thích máy phát

- Bảo vệ quá dòng/quá dòng cắt nhanh

- Giám sát máy biến điện áp

- Giám sát máy biến dòng

- Bảo vệ hư hỏng máy cắt

- Giám sát mạch cắt của máy cắt đầu cực

- Bảo vệ dòng trục máy phát

- Đo lường điện áp trục máy phát

- Bảo vệ so lệch ngang máy phát

Trang 8

3 - Bơm dòng tần số 20Hz 1nA2/7XT3

- Bảo vệ so lệch máy phát

- Bảo vệ quá tải stator

- Bảo vệ tần số under/over

- Bảo vệ chống đóng điện nhầm khi máy dừng

- Bảo vệ quá điện áp

- Bảo vệ kém điện áp trong chế độ bù

- Bảo vệ quá kích thích máy phát

- Bảo vệ quá dòng/quá dòng cắt nhanh

- Giám sát máy biến điện áp

- Giám sát máy biến dòng

- Bảo vệ hư hỏng máy cắt

- Giám sát mạch cắt của máy cắt đầu cực

- Bảo vệ chạm đất roto

8

Trang 9

2n/P631 Areva 1 - Bảo vệ so lệch ngang máy phát

3n/P141

(bảo vệ máy

biến áp kích

từ)

- Bảo vệ quá tải cuộn dây roto

Từ TI đặt ở đầu ra trung tính máy phát đến TI đặt ở đầu ra chính máy phát

c Nguyên lý và đặc tính của bảo vệ:

- Bảo vệ làm việc theo nguyên tắc so sánh tổng dòng điện trong chế độ làm việc bình thường và sự cố giữa 2 đầu máy phát (bảo vệ)

Trang 10

Sơ đồ đấu nối mạch dòng dùng cho bảo vệ so lệch máy phát

- Đặc tính của bảo vệ:

- rơle làm việc theo thuật toán

Với Ibias ≤ IS2: Idiff > K1*Ibias + Is1

Với Ibias > IS2: Idiff > K2*Ibias - IS2*(K2-K1) + Is1

- với IS1 được lấy theo giá trị khuyến cáo của nhà sản xuất 0.05% In (In là dòng định mức phía nhị thứ TI)

10

Trang 11

- IS2 được lấy theo giá trị khuyến cáo của nhà sản xuất 120% dòng điện làm việc định mức máy phát

IS2= 120 %∗Sn

√3∗Ud∗Nti = 120 %∗444.4 MVA

√3∗18 KV ∗160/¿ = 1.07In ≈ 1.1In-K1 : Hệ số hãm thấp để đảm bảo độ nhạy đối với các sự cố khi non tải ( là đặc tính hãm dòng tải và thường được chọn là 0%)

-K2 : Hệ số hãm cao nhằm giữ ổn định cho rơle khi biến dòng bảo hòa và chống lại các biến động khác trong điều kiện dòng sự cố lớn (ngắn mạch ngoài) (là đặc tính hãm dòng ngắn mạch ngoài thường được chọn là 150%)

4.2 Bảo vệ quá dòng máy phát (50/51).

Rơle bảo vệ micom P345 và P343

a Công dụng:

Bảo vệ chống các trường hợp quá dòng điện máy phát gây quá nhiệt và ảnh hưởng tới cách điện của máy phát

b nguyên lý:

Rơle đo lường dòng điện ở TI trung tính máy phát và tắc động khi trị số dòng điện

đo lường được vượt giá trị tác động

Giá trị cài đặt của bảo vệ quá dòng được tính toán

(I>2) = 150%Iđm (Iđm = 14256A là dòng điện định mức máy phát)

Ttd = 30s (thời gian tác động)

4.3 Bảo vệ chạm đất 95% cuộn dây stator (59NS).

Rơle bảo vệ Micom P345 và P343

a Công dụng:

Chống ngắn mạch chạm đất trong cuộn dây stato máy phát (95%) tính từ đầu cực máy phát 5% còn lại ( phần gần sát điểm trung tính ) bảo vệ sẽ không làm việc được vì điện áp tại đây rất nhỏ

b Nguyên lý của bảo vệ.

Nguyên tắc của bảo vệ là dựa trên thực tế khi có một chạm đất xảy ra, thì tổng điện

áp 3 pha không còn bằng không và điện áp đo được gọi là điện áp thứ tự không

- Điện áp thứ tự không có thể đo lường bằng các cách sau

1- Tính toán từ tổng điện áp 3 pha

Trang 12

2- Lấy từ TU trung tính máy phát

3- Lấy từ cuộn tam giác hở của TU đầu ra máy phát

- Đối với chức năng bảo vệ 59NS tại NMTĐ abcde

Hệ thống 1 điện áp thứ tự không được lấy ở biến áp trung tính máy phát

Hệ thống 2 được lấy ở cuộn tam giác hở của biến điện áp đầu ra máy phát

4.4 Bảo vệ chạm đất 100% cuộn dây stator (64S).

a Công dụng:

Bảo vệ chạm đất 100% cuộn dây stator chủ yếu ở 5% phía trung tính

- Hệ thống 1 (Micom P345)

Sử dụng nguyên lý phát nguồn phụ 26V tần số thấp 20hz vào trung tính thông qua

TU trung tính

12

Trang 13

- Hệ thống 2 (Micom P343)

Sử dụng nguyên lý đo lường làm việc theo điện áp sóng hài bậc 3

Trang 14

Trong chế độ làm việc bình thường phân bố sóng hài bậc 3 trên của dây stato được phân bố như sau:

Vậy để bảo vệ chạm đất 5% phía trung tính máy phát rơle sẽ đo lường sóng hài bậc

ba ở phía đầu ra máy phát khi có chạm đất phía trung tính máy phát sóng hài bậc 3 tăng lên rơle tác động nếu giá trị này vượt ngưỡng cài đặt

14

Trang 15

- giá trị cài đặt.

100% St EF VN3H = 6,86VTtd = 0,5s

4.5 Bảo vệ chạm đất roto máy phát (64R)

Sử dụng hợp bộ bảo vệ micom P343 và P391

a Công dụng:

Bảo vệ chạm đất cuộn dây roto máy phát

cả hai hệ thống được sử dụng chung một nguyên lý

Mạch kích từ của máy phát (cấp nguồn DC) được cách điện với đất một lỗi chạm đất giữa mạch kích thích với đất không nguy hiểm cho máy phát, nhưng nó phải được phát hiện trước khi xảy ra một lỗi chạm đất thứ 2, nếu không sẽ xảy ra hậu quả nghiêm trọng (ngắn mạch một phần cuộn dây roto)

Bảo vệ giám sát cách điện của mạch kích từ với đất Nó hoạt động bằng cách bơm một điện áp thay thế tần số thấp thông qua bộ lọc (PG)

Hình ví dụ minh họa cho bảo vệ

Hợp bộ Rơle bao gồm một máy phát điện tần số thấp điện áp AC và điện trở shunt

để đo lường dòng lưu thông do lỗi hư hỏng cách điện gây ra Bộ lọc PG bao gồm một mạch dao động nối tiếp (cuộn cảm + tụ điện) chỉ cho phép thông qua tín hiệu tần số thấp

- Sơ đồ nguyên lý đấu nối mạch bảo vệ chạm đất roto

Trang 16

Bảo vệ chạm đất rô to bằng cách bơm một điện áp DC vào mạch roto, sự phân cực của điện áp được đảo ngược ở tần số thấp và tần số được chọn bởi người sử dụng thông qua một liên kết (lựa chọn đầu jumper trong P391 và trong cài đặt của P343)

ta có thể lựa chọn các dải tần số sau 0.25Hz, 0.1 Hz, 1Hz

Việc bố trí kết nối có thể được thể hiện lại theo sồ đo nguyên lý sau

16

Trang 17

Và được biến đổi tương đương như hình dưới.

Điện trở Rmeasure được sử dụng như một shunt để đo dòng vòng ổn định bằng cách đo điện áp trên shunt từ đó có thể được sử dụng để tính toán trở kháng lỗi

Vmeasure = Ifault * Rmeasure

injection fault soure coupling measure return

Trang 18

4.6 Bảo vệ công suất ngược (32G)

a Công dụng:

Một máy phát điện được thiết kế để cung cấp công suất cho lưới Nếu động lực của máy phát (turbine, diesel, etc.) bị hư hỏng, thì máy phát khi đang kết nối với lưới sẽkhởi động ở chế độ động cơ tiêu thụ công suất tác dụng của hệ thống làm quá tải cho trạm điện, gây xung lực xoắn trục tức thời đối với các máy phát, gây dao động tần số dao động tải giữa các máy phát Mục đích của hệ thống bảo vệ là để phát hiện hiện tượng công suất ngược này và cách ly máy ra khỏi lưới

Nguyên lý của bảo vệ dựa trên cơ sở đo lường công suất tác dụng 3 pha đầu ra của máy phát theo công thức

P = VA IA cosϕ A + VB IB cosϕ B + VC IC cosϕ C Đối với nhà máy thủy điện Sơn La giá trị cài đặt của chức năng bảo vệ công suất ngược (-P>1) được lấy bằng 50% giá trị công suất máy phát có thể tiêu thụ trong chế độ động cơ

(−P>1)= 50 %∗71.1 M W

Vtratio∗Itratio = 68WTtd = 5s

4.7 Bảo vệ quá kích thích máy phát (24)

a Công dụng:

Một quá điện áp hoặc tần số thấp (tăng tỉ số V/f) gây ra mật độ từ thông tăng cao trong mạch từ, như một sự bảo hòa mạch từ và sau đó cảm ứng của từ thông rò rỉ vào các bộ phận kim loại không được thiết kế để truyền thông lượng từ thông Do

đó tạo ra các dòng điện xoáy bên trong bu lông, nẹp gông có thể gây gia tăng nhiệt độ nhanh chóng gây thiệt hại đến cách điện vậy chức năng bảo vệ quá kích thích có tác dụng Chống bão hoà mạch từ máy phát trong trường hợp sự cố khi dừng máy hoặc khởi động Lỗi trong hệ thống tự động điều khiển kích từ, lỗi khi điều chỉnh kích từ bằng tay

18

Trang 19

Bảo vệ đo lường tỉ số V/Hz được kết nối với VT lắp đặt ở đầu ra của máy phát điện

và tác động khi tỉ số V/Hz vượt giá trị cài đặt (giá trị cài đặt được lấy theo giá trị khuyến cáo của nhà sản xuất đưa ra)

- Giá trị cài đặt

V/Hz>1 Trip Set = 2.400 V/HzTMS = 1s

Đặc tính bảo vệ phụ thuộc với thời gian tác động :

T = TMS

(M−1)2 , trong đó M = V /f setting V / f

4.8 Bảo vệ hư hỏng máy cắt (50BF)

a Công dụng:

Khi có tín lệnh cắt MC từ một bảo vệ nào đấy gửi tới máy cắt mà vì một lý do nào đấy máy cắt không cắt thành công thì chức năng 50BF sẽ làm việc gửi tín hiệu cắt một lần nữa tới cuộn cắt phụ (hoặc gửi tín hiệu cắt tới các máy cắt lân cận) nhằm mục đích cô lập thiết bị hư hỏng một cách an toàn thành công ra khỏi lưới

Chức năng 50BF sử dụng nguyên lý đo lường dòng điện chạy qua máy cắt Khi có tín hiệu bảo vệ hoặc tín hiệu cắt máy cắt gửi vào rơle mà sau thời gian cài đặt (có 2 cấp thời gian cài đặt cấp 1 đi cắt cuộn cắt phụ, cấp 2 gửi tín hiệu đi cắt máy cắt lân cận) rơle vẫn đo lường được dòng điện chạy qua máy cắt thì rơle sẽ gửi tín hiệu một lần nữa đi cắt cuộn cắt phụ hoặc đi cắt các máy cắt lân cận

- Giá trị cài đặt

I< Current Set = 250.0 mATtd = 140 ms

4.9 Bảo vệ kém tần quá tần máy phát (81SC).

a Công dụng:

chống sự tăng hoặc giảm tần số (có thể xảy ra do sự xa thải phụ tải đột ngột hoặc

do sự vượt tốc cơ khí, giảm tần số có thể xảy ra khi công suất điện của phụ tải lớn hơn công suất cơ của máy phát…) máy phát làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện áp và ảnh hưởng đến điều kiện hoạt động bình thường của máy phát và các phụ tải

Trang 20

b nguyên lý:

Rơle đo lường tín hiệu tần số được lấy ở TU đầu ra máy phát và tác động khi giá trị

đo lường vượt ngưỡng cài đặt

- với bảo vệ kém tần giá trị cài đặt đc chọn là

(F<1) = 46,2 Hz Thời gian trễ là 20s

- với bảo vệ quá tần giá trị cài đặt đc chọn là

(F>1) = 52,2 Hz Thời gian trễ là 20s

4.10 Bảo vệ quá quá dòng thứ tự nghịch (mất cân bằng tải) 46G.

a Công dụng:

Chống lại sự xuất hiện dòng điện thứ tự nghịch khi dòng điện trong 3 pha của 1 máy phát không cân bằng ( có nghĩa là không cùng biên độ hoặc không lệch pha nhau 1 góc 120 độ) ( nguyên nhân: hở một hoặc hai pha do đứt dây hoặc đầu tiếp xúc của máy cắt hở , ngắn mạch không đối xứng như ngắn mạch 1 pha 2 pha và 2 pha chạm đất cũng gây nên hệ thống vecter dòng và áp 3 pha ko còn đối xứng nữa.)Khi xuất hiện dòng thứ tự nghịch sẽ tạo nên từ thông thứ tự nghịch cắt rotor với vận tốc 2ω làm cảm ứng trong thân rotor cũng như các phụ kiện kim loại trên thân rotor dòng điện lớn đốt nóng rotor và MPĐ

- cấp 1 alarm được nhà sản xuất khuyến cáo chọn là

I2therm>1 ≥ 80%I2therm>2 (với thời gian trễ là 20s)

- cấp 2 trip được nhà sản xuất khuyến cáo

I2therm>2 = I2gen× CTtratio Ir

Với I2gen = 0.08 hệ số chịu đựng tối đa

Ir là dòng điện định mức máy phát

Suy ra: I2therm>2 = 0.08× 16000 A / 14254 A¿ = 0.35 A

Thời gian tác động được tính theo công thức

20

Trang 21

I2 dòng thứ tự nghịch rơle đo lường được.

I2> current set = 0.35A là giá trị dòng thứ tự nghịch cài đặt cấp 2

4.11 Bảo vệ quá áp, kém áp máy phát (59G và 27SC).

- với bảo vệ kém áp giá trị cài đặt được chọn theo điện áp pha

(V<1) = 80% Uđm ( Uđm là điện áp định mức đầu ra máy phát)

(V<1) = 0,8*18kv Thời gian trễ là 1s

- với bảo vệ quá áp giá trị cài đặt được lựa chọn theo điện áp pha với hai cấp

Cấp 1: (V>1) = 110% Uđm Thời gian trễ là 5s

Cấp 2: (V>2) = 105%*136% Uđm Thời gian trễ là 0s

Trang 22

Trở kháng cho mỗi giai đoạn được tính như sau:

Zab = UAB / IA, ZBC = UBC / IB, ZCA = UAC / IC

Ngưỡng điều chỉnh (Z <) phải được thiết lập ≈ 70% trở kháng tải tối đa Việc thiết lập thời gian trễ đảm bảo tính chọn lọc với bảo vệ phía sau

Giá trị đo lường của bảo vệ được cung cấp bởi TI phía trung tính máy phát và TU đầu ra máy phát

sự cố kéo dài…

b nguyên lý:

Nguyên tắc hầu hết của bảo vệ trược cực từ (phát hiện dao động công suất ) được dựa vào việc đo lường trở kháng, với một đặc tính trong hình bình hành hoặc trong hình elip

22

Trang 23

Đặc tính của bảo vệ

Chức năng 78G được sử dụng tại nhà máy thủy điện sơn la dựa theo đặc tính hình elip (bảo vệ lấy tín hiệu từ TU đầu ra và TI trung tính máy phát) Để theo dõi các quỹ đạo trở kháng trong điều kiện trượt cực từ một chế độ máy phát được sử dụng

có 4 trạng thái “không tải”, ‘khởi động’, ‘xác lập’ và ‘phát hiện’ được xử dụng để

mô tả sự chuyển động của quỹ đạo trở kháng

- Trạng thái không tải : Đây là trạng thái bình thường khi trở kháng đo được là trở kháng tải bình thường Đặc tính trở kháng của bất kỳ trượt cực nên bắt đầu từ đây Trong trạng thái này đầu ra bình thường là khi đo trở kháng chuyển động từ R1 đếnR2.(trạng thái không tải) bộ đếm thời gian T1 đếm thời gian đặc tính trở kháng lưulại trong vùng R2

- Trạng thái khởi động : đây là trạng thái khi đặc tính trở kháng ở bên trong R2 sau thời gian trễ T1 và di chuyển sang vùng R3 Mục đích của kiểm tra tình trạng hoạt động của dòng điện kháng tại thời điểm này là quyết định xem trượt cực thuộc về Zone1 hoặc Zone2 Bộ đếm thời gian T2 đếm thời gian đặc tính trở kháng lưu lại trong vùng R3

- Trạng thái xác lập : Trạng thái này đạt được khi trở kháng đã vượt qua blinder và đến khu vực R3

Trang 24

- Trạng thái phát hiện : Đây là giai đoạn mà các đặc tính trở kháng hoàn thành chu

kỳ đầy đủ của nó mặc dù bộ đếm được cập nhật trong giai đoạn xác nhận trước đó Chuyển động bất thường của các đặc tính trong giai đoạn này sẽ bị bỏ qua và trạng thái này sẽ được giữ cho đến khi trở kháng di chuyển và nằm trong vùng R1 hoàn thành một chu kỳ trượt cực

- trong chế độ máy phát khi máy phát điện mất đồng bộ với lưới đặc tính trở kháng

sẽ đi qua ống kính theo chiều từ phải sang trái còn trong chế độ động cơ thì ngược lại trong rơle ta có thể chọn cài đặt chức năng bảo vệ này cho chế độ máy phát

“Generating”, chế độ động cơ “Motoring” hoặc cả hai “both”

Trong chế độ máy phát nếu tổng trở di chuyển từ R1 cắt đặc tuyến thấu kính vào trong vùng R2, tổng trở nằm trong vùng R2 một thời gian lớn hơn T1 sau đó đi vào vùng R3 và nằm trong vùng R3 thời gian lớn hơn T2 rồi đi vào vùng R4 thì bảo vệ tác động

- Các giá trị tính toán cài đặt cho bảo vệ 78G nhà máy thủy điện abcde

Đặc tính trượt cực từ bao gồm 3 phần được thể hiện trên sơ đồ R/X Phần đầu tiên

là đặc tính dạng thấu kính (ống kính) Thứ hai là một đường thẳng gọi là Blinder

24

Trang 25

tách cắt ống kính và chia mặt phẳng trở kháng vào nửa trái và phải Thứ ba là một đường điện kháng (PSlip ZC) vuông góc với trục của ống kính, được sử dụng để phân biệt được các trung tâm trở kháng của giao động nằm trong hệ thống điện hoặc máy phát điện Đường điện kháng chia tách các ống kính thành 2 vùng , vùng 1(dưới ống kính), vùng 2(phía trên ống kính)

Trong đó các giá trị được tính toán cụ thể

- Pslip Za forward (tổng trở thuận, tổng trở phía đường dây tính từ điểm đặt bảo vệ)

Za = Z500 kV power system* + ZGSU transformer

Giá trị trở kháng tối đa được khai báo cho bảo vệ

2

n a

18kV / 3 0,14.1,1.18kV 16000A / IZ

- Pslip Zb reverse (tổng trở ngược, tổng trở máy phát)

Zb = 2 × X’d (với X’d là trở kháng không bão hòa của máy phát)

Giá trị điện kháng tối đa được đưa vào bảo vệ

Trang 26

Rlmin = cosφ ×Ur

2

Sn ×

CTratio VTratio = 0.9 × 18 kV2

444.4 MVA ×

16000/1 A

18 kV /110 = 64.2 Ω

→ α = 60° do dải cài đặt của rơle cung cấp nằm trong khoảng 90° ÷ 150°

Nên ta chọn góc cài đặt cho ống kính là 90°

- Góc nghiêng ống kính :

θ = arctan (XGSUtransformer/RGSUtransformer) = arctan 0.14 /

(1.12MW/467MVA)

→ θ = 89°

- Pslip Zc (tổng trở máy biến áp) :

Zc = 0.9 × ZGSUtr × CTratio VTratio = 9.4 Ω/In

4.14 Bảo vệ chống đóng điện nhầm khi dừng máy (50/27).

Trong đó các giá trị cài đặt

“Dead Mach I>” : Ngưỡng quá dòng điện tác động của bảo vệ, giá trị cài đặt nhỏ hơn dòng định mức và thường được cài đặt 10% giá trị định mức của máy phát

26

Trang 27

Dead Mach I> = 10% Iđm = 0.09In

“Dead Mach V<” Ngưỡng kém áp thường được đặt 85% điện áp định mức của máy phát

Dead Mach V< = 85%Uđm = 83.5V (các giá trị này đã được quy đổi về phíanhị thứ)

“Tpu và Tdo” là thời gian trễ và thời gian trở về của bảo vệ với

Tpu = 5s

Tdo = 0,5s

4.15 Bảo vệ quá tải cuộn dây stator (49S)

t = t Loge ( Ieq2 – IP2)/( ( Ieq2 – (Thermal I>)2) với

t : là thời gian tác động

t : là hằng số thời gian gia nhiệt của máy phát

Ieq : là dòng làm việc tương đương

IP : Dòng làm việc ổn định trước khi xảy ra quá tải

Trang 28

Bảo vệ máy phát trong trường hợp hư hỏng hệ thống kích từ khi máy đang nối lưới dẫn đến mất kích từ máy phát.

b Nguyên lý:

Mất kích từ có thể xảy ra do sự cắt ra của các mạch kích thích, hoặc trong một số lỗi trên cùng một mạch này (hở mạch, ngắn mạch, vv), hoặc thất bại của nguồn cung cấp kích thích

Tổng trở (Z) của một cuộn dây máy phát điện có thể được thay thế bởi vector OM, đại diện tỷ lệ U / I, như hình đưới đây

Khi xảy ra mất kích từ, điện kháng của máy phát điện sẽ thay đổi từ trị số Xd (điện kháng đồng bộ) đến trị số Xd' (điện kháng quá độ) và có tính chất dung kháng Trên

cơ sở đó IEEE [1] đưa ra phương pháp bảo vệ kém kích từ theo nguyên lý Negativeoffset MHO Vùng phát hiện sự cố được

giới hạn bởi đường tròn có tâm là

28

Trang 29

4.16 Bảo vệ so lệch ngang máy phát (87GW)

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch ngang

Giá trị cài đặt của bảo vệ

Idiff> = 0,2Iref

m1 = 0,2

m2 = 0,8

IR,m2 = 1.8 Iref

Trang 30

Đặc tính làm việc của bảo vệ

5.THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH

5.1 Rơle bảo vệ máy phát hệ thống 1 (TỦ 0*CHA10GH001)

5.1.1 Rơle Micom P345.

- Trọng lượng P345 = 14kg

- Nguồn cấp cho rơle

Dải điện áp bình thường Dải điện áp hoạt động của rơle (DC) Dải điện áp hoạt động của rơle (AC)

Loại ½ AA, 3.6V Pin Lithium thionyl Chloride

Tuổi thọ pin lớn hơn 10 năm

- cổng kết nối phía trước với PC

Chuẩn cổng EIA(RS)232 DCE, 9 chân SK1 – giao thức giao diện với phần mềm Micom S1 hoặc S1 studio

- Các đầu vào I/O và đầu vào tín hiệu analog

24 đầu vào số

24 đầu ra số

2 đầu vào tương tự mạch dòng

2 đầu vào tương tự mạch dòng trung tính

1 đầu vào tương tự mạch áp 3 pha

1 đầu vào tương tự mạch áp trung tính

2 đầu vào tương tự mạch dòng và mạch áp cho chức năng 100% stator

- Đầu vào đo lường AC

Tần số danh định: 50 and 60 Hz

Dải hoạt động: 5 đến 70 Hz

Dòng AC

Dòng danh định (In): có hai mức 1 và 5A được chọn trong tỉ số CT

Giới hạn chịu nhiệt: liên tục với 4In

30

Trang 31

10 giây với 30In

1 giây với 100In

Áp AC

Điện áp danh định (Vn): 100÷120v hoặc 380÷480v phase-phase

Giới hạn chịu nhiệt: liên tục với 2Vn

10 giây với 2,6Vn

- Điều kiện môi trường:

Nhiệt độ:

môi trường Lạnh Nhiệt Nhiệt độ khô môi trường Lạnh Nhiệt Nhiệt độ khô

Độ ẩm: Độ ẩm xung quanh: ≤ 75% độ ẩm tương đối (trung bình hàng năm),

có thể lên đến 56 ngày ≤ độ ẩm tương đối 95% ở 40 ° C, ngưng tụ không cho phép

5.1.12 Rơle Micom P631.

- Trọng lượng = 7kg

Dải nguồn 1 chiều : 48÷250VDC

Dải nguồn xoay chiều: 100÷230VAC

- Nguồn pin

Gắn ở mặt trước rơle

4 đầu vào số

8 đầu ra số

Tần số danh định fnom: 50 and 60 Hz

Dải hoạt động: 0.95 1.05 fnom

Trang 32

Bảo vệ quá tần kém tần: 40…70 Hz

Bảo vệ quá kích thích: 0.5…1.5 fnom

Dòng AC

10 giây với 30Inom

Áp AC

Nhiệt độ xung quanh:

Dải nhiệt độ khuyến cáo: -5 ° C 55 ° C, hoặc 23 ° F 131 ° F

Giới hạn phạm vi nhiệt độ: -25 ° C +70 ° C, hoặc -13 ° F 158 ° F

Độ ẩm xung quanh: ≤ 75% độ ẩm tương đối (trung bình hàng năm), có thể lên đến 56 ngày ≤ độ ẩm tương đối 95% ở 40 ° C, ngưng tụ không cho phép

5.1.3 Bộ bơm nguồn tần số 20HZ 7XT33.

- Điện áp cung cấp

Điện áp DC

Điện áp AC (50 Hz đến 60)

- Điện áp ra 20-Hz:

Điện áp đầu ra: 26 V ± 10%, hình chữ nhật, 20 Hz ± 0,1 Hz

Công suất đầu ra: 100 VA trên tất cả các dải điện áp đầu vào (chú ý: đầu ra không phải ngắn mạch, Hiệu quả với RL = 8 Ω)

- Nhiệt độ cho phép môi trường xung quanh:

32

Trang 33

Điện áp cho phép làm việc liên tục: 55Vac

Điện áp cho phép làm việc < 30s : 550Vac

Khả năng quá tải liên tục : 3,25A ac

Điện áp test: 2.8kV dc

- khả năng tải của mạch chia điện áp

Kết nối (1A1 – 1A4)

Điện áp cho phép làm việc liên tục: 55Vac

Điện áp cho phép làm việc < 30s : 550Vac

Dải điện áp bình thường Dải điện áp hoạt động của rơle (DC) Dải điện áp hoạt động của rơle (AC)

Trang 34

24 đầu vào số

24 đầu ra số

2 đầu vào tương tự mạch dòng 3 pha

2 đầu vào tương tự mạch dòng trung tính

1 đầu vào tương tự mạch áp 3 pha

1 đầu vào tương tự mạch áp trung tính

Tần số danh định: 50 and 60 Hz

Dải hoạt động: 5 đến 70 Hz

Dòng AC

10 giây với 30In

1 giây với 100In

Áp AC

Nhiệt độ:

môi trường Lạnh Nhiệt Nhiệt độ khô môi trường Lạnh Nhiệt Nhiệt độ khô

Độ ẩm: Độ ẩm xung quanh: ≤ 75% độ ẩm tương đối (trung bình hàng năm),

có thể lên đến 56 ngày ≤ độ ẩm tương đối 95% ở 40 ° C, ngưng tụ không cho phép

5.2.2 Rơle Micom P631.

Dải nguồn 1 chiều : 48÷250VDC

Dải nguồn xoay chiều: 100÷230VAC

- Nguồn pin

34

Trang 35

Gắn ở mặt trước rơle

4 đầu vào số

8 đầu ra số

Tần số danh định fnom: 50 and 60 Hz

Dải hoạt động: 0.95 1.05 fnom

Bảo vệ quá tần kém tần: 40…70 Hz

Bảo vệ quá kích thích: 0.5…1.5 fnom

Dòng AC

Áp AC

Nhiệt độ xung quanh:

Dải nhiệt độ khuyến cáo: -5 ° C 55 ° C, hoặc 23 ° F 131 ° F

Giới hạn phạm vi nhiệt độ: -25 ° C +70 ° C, hoặc -13 ° F 158 ° F

Độ ẩm xung quanh: ≤ 75% độ ẩm tương đối (trung bình hàng năm), có thể lên đến 56 ngày ≤ độ ẩm tương đối 95% ở 40 ° C, ngưng tụ không cho phép

5.2.3 Rơle Micom P391.

60-250V dc, hoặc 100-230V ac (rms) 50/60Hz

Trang 36

Công suất nguồn vào: 11W hoặc 24VA

- hài tần số thấp dùng cho đo lường đầu ra và phản hồi danh định là 0.25, 0.5, 1 Hz (có thể được chọn bởi đầu jumper link bên trong P391)

- Nhiệt độ xung quanh

CHƯƠNG III – QUY ĐỊNH AN TOÀN KHI SỬA CHỮA, BẢO DƯỠNG

1 Yêu cầu đối với nhân viên sửa chữa

Sửa chữa Hệ thống Bảo vệ rơle máy phát chỉ được giao cho nhân viên sửachữa đã qua kiểm tra an toàn, sát hạch quy trình sửa chữa, bảo dưỡng và xử lý sự

cố hệ thống bảo vệ rơle máy phát đạt yêu cầu và được phân công nhiệm vụ

2 Yêu cầu về quy trình, quy phạm

1 Quy trình sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống bảo vệ rơle máy phát

2 Quy chuẩn Quốc gia về an toàn điện (Bộ công thương ban hành)

3 Quy trình kỹ thuật an toàn điện (EVN ban hành)

3 Yêu cầu an toàn sửa chữa, thí nghiệm

3.1 Yêu cầu về tài liệu, dụng cụ và đồ nghề

- Bản vẽ thiết kế Sơ đồ nguyên lý Hệ thống bảo vệ rơle máy phát đã đượcphê duyệt

- Bản vẽ thiết kế Sơ đồ nguyên lý Hệ thống bảo vệ rơle máy biến áp đã đượcphê duyệt

- Bản vẽ thiết kế Sơ đồ nguyên lý Hệ thống bảo vệ rơle trạm 500kV GIS đãđược phê duyệt

- Các bản vẽ tài liệ có liên qua đến hệ thống bảo vệ máy phát trong quá trìnhtiến hành công việc

- Dụng cụ, đồ nghề cần thiết và đảm bảo kỹ thuật

3.2 Yêu cầu về các biện pháp an toàn

- Viết phiếu công tác tiếp nhận vị trí công tác

36

Định dạng
Số trang	73
Dung lượng	2,33 MB