thiết lập sơ đồ nguyên lý của hệ thống rơle bảo vệ cho khối máy phát – máy biến áp trong nhà máy điện

Tôi xin cam đoan với đề tài “Thiết lập sơ đồ nguyên lý của hệ thống rơle bảo vệ cho khối máy phát – máy biến áp trong nhà máy điện” do Giáo viên Hoàng Nguyên Phước hướng dẫn là đề tài củ

LỜI CAM ĐOAN

Sinh viên thực hiện :

Hiện tôi đang theo học lớp , chuyên ngành “ Kỹ thuật điện – điện tử” tạitrường Đại học Kỹ thuật công nghệ thành phố HCM

Tôi xin cam đoan với đề tài “Thiết lập sơ đồ nguyên lý của hệ thống rơle bảo vệ cho khối máy phát – máy biến áp trong nhà máy điện” do Giáo viên Hoàng

Nguyên Phước hướng dẫn là đề tài của riêng tôi, tất cả các tài liệu hướng dẫn đều cóxuất bản rõ ràng

Tôi xin cam đoan tất cả các nội dung trong luận văn đúng như nội dung của

đề tài và yêu cầu của thầy giáo hướng dẫn Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu tráchnhiệm trước “Hội đồng bảo vệ luận văn” của nhà trường

Tp.HCM, tháng 09 năm 2013

LỜI CẢM ƠN

Sau ba tháng thực hiện đề tài “Thiết lập sơ đồ nguyên lý của hệ thống rơle bảo vệ cho khối máy phát – máy biến áp trong nhà máy điện” và được sự hướng

dẫn, chỉ bảo tận tình của Giáo viên ………, luận văn đã hoàn thành

Tôi tác giả bài luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn!

Giáo viên hướng dẫn ………… đã tận tình hướng dẫn, và giúp đỡ tôi hoànthành luận văn này

Quý Thầy, Cô thuộc bộ môn Kỹ thuật điện – khoa Cơ Điện – Điện Tử,trường đại học Kỹ thuật công nghệ thành phố HCM đã giúp đỡ tôi trong suốt quátrình học tập cũng như thực hiện luận văn này

Toàn thể các bạn sinh viên, bạn bè, gia đình đã quan tâm động viên, giúp đỡtôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Chương 2: Các Dạng Hư Hỏng Của Máy Phát Và Máy Biến Áp Trong

I Các dạng hư hỏng và tình trang làm việc không bình thường

II Các dạng hư hỏng và tình trang làm việc không bình thường

Chương 3: Hệ Thống Rơle Bảo Vệ Trong Nhà Máy Điện

A Các Bảo Vệ Máy Phát Điện

I Các bảo vệ chính

B Các Bảo Vệ Máy Biến Áp

I Các bảo vệ chính

II Các bảo vệ dự phòng

Chương 4: Sơ Đồ Bảo Vệ Hệ Thống Máy Phát – Máy Biến Áp

LỜI NÓI ĐẦU

Với sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, chúng ta bước vào thế

kỷ 21 cùng những thư thách lớn trong cuộc chạy đua về tiềm lực công nghệ và nănglượng trong phạm vi toàn cầu Trong xu hướng đó năng lương nói chung và điệnnăng nói riêng là một yếu tố hết sức quan trọng

Cùng với sự phát triển công nghiệp và hiện đại hóa thì nhu cầu năng lượngcũng rất cần thiết cho sự phát triển đất nước Vấn đề đặt ra là sự phát triển nguồnnăng lượng sao cho phù hợp mà không ảnh hưởng đến môi trường và cảnh quanthiên nhiên Trong khi đó các nguồn năng lượng như than đá, dầu mỏ, khí đốt ngàycàng cạn kiệt và gây ô nhiễm môi trường Để giảm vấn đề này ta cần tìm các nguồnnăng lượng sẵn có trong tự nhiên như nước, gió… để thay thế hiệu quả sẽ giảm tácđộng trong tự nhiên, giảm nhẹ tác động của năng lượng đến tình hình kinh tế quốcgia

Ở nước ta hiện nay sản lượng điện năng của các nhà máy thủy điện chiếm tỷtrọng lớn trong tổng nguồn điện quốc gia Việc hoạt động tốt đối với các nhà máy sẽhạn chế tối đa các sự cố cho người và thiết bị đồng thời đảm bảo được chất lượngđiện năng Để thực hiện thành công vấn đề này việc chuẩn bị hành trang cho tôi vàđội ngủ cán bộ kỹ thuật trong tương lai nắm bắt kịp thời các thành tựu công nghệ,nâng cao trình độ chuyên môn hiểu rõ và vận hành tốt thiết bị và tránh các sự cốđáng tiết xảy ra trong lúc vận hành và các sự cố ảnh hưởng đến nguồn năng lượngquốc gia là điều cần phải quan tâm đầu tiên

CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM VỀ RƠLE BẢO VỆ

I Khái niệm về rơle bảo vệ.

Đối với các trạm biến áp cao thế,cũng như trong quá trình vận hành hệ thốngđiện nói chung;có thể xuất hiện tình trạng sự cố thiết bị, đường dây hoặc do chế độlàm việc bất thường của các phần tử trong hệ thống Các sự cố này thường kèm theohiện tượng dòng điện áp tăng lên khá cao và điện áp giảm thấp, gây hư hỏng thiết bị

và có thể mất ổn định trong hệ thống điện Các chế độ làm việc không bình thườnglàm cho điện áp, dòng điện và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép, nếu để tình trạngnày kéo dài thì có thể xuất hiện các sự cố lan rộng

Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuấthiện sự cố, cần phải phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏiphần tử bị hư hỏng Nhờ vậy các phần còn lại sẽ duy trì được hoạt động bìnhthường, đồng thời cũng giảm được mức độ hư hại của phần tử bị sự cố Làm đượcđiều này chỉ có các thiết bị tự động mới thực hiện được Các thiết bị này gọi chung

là rơle bảo vệ

Trong hệ thống điện, rơle bảo vệ sẽ theo dõi một cách liên tục tình trạng vàchế độ làm việc của tất cả các phẩn tử trong hệ thống điện Khi xuất hiện sự cố, rơlebảo vệ sẽ phát hiện và cô lập phần tử bị sự cố và nhờ máy cắt điện thông qua mạchđiện có kiểm soát Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thường, rơle bảo vệ sẽphát tín hiệu và tùy thuộc theo yêu cầu cài đặt có thể tác động khôi phục chế độ làmviệc bình thường hoặc báo động cho nhân viên vận hành

Tùy theo cách thiết kế và lắp đặt mà phân biệt theo rơle bảo vệ chính, rơlebảo vệ dự phòng:

- Bảo vệ chính trang thiết bị là bảo vệ thực hiện tác động nhanh khi có

sự cố xảy ra trong phạm vi giới hạn đối với trang thiết bị được bảo vệ

- Bảo vệ dự phòng đối với cùng trang thiết bị này là bảo vệ thay thế cho

bảo vệ chính trong trường hợp bảo vệ chính không tác động hoặc trong tình trạng

sửa chữa nhỏ Bảo vệ dự phòng cần phải tác động với thời gian lớn hơn thời giantác động của bảo vệ chính, nhằm để cho bảo vệ chính loại phần tử bị sự cố ra khỏi

hệ thống trước tiên (khi bảo vệ này tác động đúng).

II Các yêu cầu đối với rơle bảo vệ.

Rơle bảo vệ phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau đây:

Cần phân biệt hai khái niệm cắt chọn lọc:

 Chọn lọc tương đối: theo nguyên tắc tác động của mình, bảo vệ có

thể làm việc như bảo vệ dự trữ khi ngắn mạch phần tử lân cận

 Chọn lọc tuyệt đối: bảo vệ chỉ làm việc trong trường hợp ngắn

mạch ở chính phần tử được bảo vệ

- Tác động nhanh.

Yêu cầu này chỉ cần đáp ứng với sự cố ngắn mạch

Rơle bảo vệ phải tác động nhanh để kip thời cô lập các phần tử hư hỏngthuộc phạm vi bảo vệ nhằm :

 Đảm bảo tính ổn định cho hệ thống

 Giảm tác hại của dòng điện ngắn mạch đối với thiết bị

 Giảm ảnh hưởng của điện áp thấp (khi ngắn mạch) lên các phụ tải

 Bảo vệ tác động nhanh, thời gian tác động nhỏ hơn 0,1 giây

- Độ nhạy.

Rơle bảo vệ cần tác động không chỉ với các trường hợp ngắn mạch trực tiếp

mà cả khi ngắn mạch qua điện trở trung gian Ngoài ra bảo vệ phải tác động khingắn mạch xảy ra trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu, tức là một số

Độ nhạy được đánh giá bằng hệ số nhạy:

k n=I N min

I kđbv

với, I Nmin : dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất.

I kdbv : giá trị dòng điện nhỏ nhất mà bảo vệ có thể tác động.

Đối với các bảo vệ tác động theo giá trị cực tiểu (ví dụ như bảo vệ thiếu điện áp), hệ số nhạy được xác định ngược lại: trị số khởi động chia cho trị số cực tiểu.

Mặt khác, bảo vệ không được tác động khi ngắn mạch ngoài Nếu bảo vệ cónhiệm vụ dự trữ cho các bảo vệ sau nó thì khi ngắn mạch trong vùng dự trữ bảo vệnày phải khởi động nhưng không được tác động khi bảo vệ chính đặt ở gần chỗngắn mạch hơn chưa tác động

Để tăng tính đảm bảo của bảo vệ cần:

 Dùng những rơle chất lượng cao

 Chọn sơ đồ bảo vệ đơn giản nhất (số lượng rơle, tiếp điểm ít)

 Các bộ phận phụ (cực nối, dây dẫn) dùng trong sơ đồ phải chắc

chắn, đảm bảo

III Bảng mã số của rơle bảo vệ sử dụng trong hệ thống điện.

- 51T: rơle bảo vệ quá dòng.

- 51NT: rơle bảo quá dòng chạm đất.

- 51E: quá dòng biến thế kích từ.

- 52BF: chức năng từ chối cắt máy cắt.

- 59: rơle quá điện áp

- 64: rơle bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ

- 64N: rơle bảo vệ chống chạm đất cuộn rôto.

- 78: rơle bảo vệ góc lệch pha

- 87T: rơle bảo vệ so lệch máy biến áp.

- 87GT: rơle bảo vệ khối máy phát-máy biến áp.

- 81H: rơle bảo vệ tần số tăng cao.

- 87G: rơle bảo vệ so lệch máy phát.

CHƯƠNG 2 CÁC DẠNG HƯ HỎNG CỦA MÁY PHÁT VÀ MÁY

BIẾN ÁP TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

I Các dạng hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của máy phát điện.

1 Giới thiệu chung về máy phát điện.

Máy phát là một phần tử rất quan trọng trong hệ thống điện, sự làm việc tincậy của các máy phát có ảnh hưởng quyết định đến độ tin cậy của hệ thống điện Vìvậy, đối với máy phát điện, đặc biệt là các máy có công suất lớn, người ta đặt nhiềuloại rơle bảo vệ khác nhau để chống tất cả các loại sự cố và các chế độ làm việckhông bình thường xảy ra bên trong các cuộn dây cũng như bên ngoài máy phátđiện Để thiết kế tính toán các bảo vệ cần thiết cho máy phát, chúng ta phải biết cácdạng hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường của máy phát

2 Các dạng hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường 1.1 Các dạng hư hỏng.

- Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn stator máy phát

- Chạm chập giữa các vòng dây trong cùng một pha.

- Chạm đất một pha trong cuộn dây stator

- Chạm đất một điểm hoặc hai điểm trong dây quấn kích từ

1.2 Tình trạng làm việc không bình thường.

- Dòng điện tăng cao do ngắn mạch ngoài hoặc quá tải

- Điện áp đầu cực máy phát tăng cao do mất tải đột ngột hoặc khi cắt tải

do ngắn mạch ngoài

Ngoài ra còn có các tình trạng làm việc không bình thường khác như: phụtải không đối xứng, mất kích từ, mất đồng bộ, tần số giảm thấp, máy phát làm việc

ở chế độ động cơ,

3 Các loại bảo vệ thường dùng cho máy phát điện.

Tuỳ theo chủng loại của máy phát (thuỷ điện, nhiệt điện, turbine khí, thuỷ điện tích năng ), công suất của máy phát, vai trò của máy phát và sơ đồ nối dây

của nhà máy điện với các phần tử khác trong hệ thống mà người ta lựa chọn phươngthức bảo vệ thích hợp Hiện nay không có phương thức bảo vệ tiêu chuẩn đối vớimáy phát cũng như đối với các thiết bị điện khác, tùy theo quan điểm của người sửdụng đối với các yêu cầu về độ tin cậy, mức độ dự phòng, độ nhạy mà chúng talựa chọn số lượng và chủng loại rơle trong hệ thống bảo vệ Đối với các máy phátcông suất lớn, xu thế hiện nay là lắp đặt hai hệ thống bảo vệ độc lập nhau với nguồnđiện thao tác riêng, mỗi hệ thống bao gồm một bảo vệ chính và một số bảo vệ dựphòng có thể thực hiện đầy đủ các chức năng bảo vệ cho máy phát

Để bảo vệ cho máy phát chống lại các dạng sự cố nêu ở phần I, người tathường dùng các loại bảo vệ sau:

- Bảo vệ so lệch để phát hiện và xử lý khi xảy ra sự cố.

- Bảo vệ so lệch ngang cho sự cố.

- Bảo vệ chống chạm đất một điểm cuộn dây stator cho sự cố.

- Bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ cho sự cố.

- Bảo vệ cống ngắn mạch ngoài và quá tải cho sự cố.

- Ngoài ra có thể dùng: Bảo vệ khoảng cách làm bảo vệ dự phòng cho

bảo vệ so lệch, bảo vệ chống quá nhiệt rotor do dòng máy phát không cân bằng, bảo

Để bảo vệ cho máy biến áp làm việc an toàn cần phải tính đầy đủ các hưhỏng bên trong máy biến áp và các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến sự làm việcbình thường của máy biến áp Từ đó đề ra các phương án bảo vệ tốt nhất để loại trừcác hư hỏng và ngăn ngừa các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến sự làm việc củamáy biến áp.

2 Các dạng hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của máy biến áp.

2.1 Sự cố bên trong máy biến áp.

Sự cố bên trong máy biến áp được chia làm hai nhóm sự cố trực tiếp và sự

cố gián tiếp

- Sự cố trực tiếp là ngắn mạch các cuộn dây, hư hỏng cách điện làm

thay đổi đột ngột các thông số của máy biến áp

- Sự cố gián tiếp diễn ra từ từ nhưng sẽ trở thành sự cố trực tiếp nếu

không được phát hiện và xử lý kịp thời (như quá nhiệt bên trong máy biến áp, áp suất dầu tăng cao ).

Vì vậy, bảo vệ sự cố trực tiếp phải nhanh chóng cách ly máy biến áp bị sự

cố ra khỏi hệ thống điện, để giảm ảnh hưởng đến hệ thống Sự cố gián tiếp khôngđòi hỏi cách ly máy biến áp ra khỏi hệ thống nhưng phải được phát hiện, có tín hiệubáo cho nhân viên vận hành biết để theo dõi và xử lý kịp thời

Sự cố bên trong máy biến áp xảy ra khi:

- Ngắn mạch giữa các cuộn dây bên trong máy biến áp: ngắn mạch này

rất hiếm khi xảy ra nhưng nếu xảy ra dòng ngắn mạch sẽ rất lớn

 Ngắn mạch một pha: có thể xảy ra là do cuộn dây chạm vỏ hoặcchạm vào lõi thép của máy biến áp do hư hỏng cách điện Dòng ngắn mạch một phalớn hoặc nhỏ phụ thuộc vào chế độ làm việc của điểm trung tính máy biến áp đốivới đất và tỷ lệ vào khoảng cách từ điểm chạm đất đến điểm trung tính

 Ngắn mạch giữa các vòng dây trong cùng một pha: chiếm khoảng70-80% hư hỏng của máy biến áp Trường hợp này dòng điện tại chỗ ngắn mạch rấtlớn, do một số vòng dây bị nối ngắn mạch,dòng điện này phát nóng đốt cháy cách

điện cuộn dây và dầu máy biến áp, nhưng dòng điện từ nguồn đến máy biến áp cóthể vẫn nhỏ không đủ cho rơle bảo vệ tác động.

Ngoài ra còn có các sự cố như hư thùng dầu, hư sứ dẫn

 Dòng điện từ hoá tăng vọt khi đóng máy biến áp không tải: hiệntượng này có thể xuất hiện vào thời điểm đóng máy biến áp không tải Dòng điệnnày chỉ xuất hiện trong cuộn sơ cấp máy biến áp Nhưng đây không phải là dòngđiện ngắn mạch do đó yêu cầu phải bảo vệ không được tác động

2.2 Sự cố bên ngoài máy biến áp.

- Dòng điện tăng cao do ngắn mạch ngoài và quá tải.

- Mức dầu bi hạ thấp do nhiệt độ không khí xung quanh máy biến áp

giảm đột ngột

- Quá điện áp khi ngắn mạch một pha trong hệ thống điện.

CHƯƠNG 3 BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG DÙNG CHO RƠLE BẢO VỆ

I Biến điện áp.

1 Chức năng và thông số chính của biến điện áp

Biến điện áp dùng để biến đổi điện áp từ trị số lớn xuống trị số thích hợp

(100V hay

100

√ V) để cung cấp cho các dụng cụ đo lường, rơle bảo vệ và tự động

hóa Như vậy các dụng cụ thứ cấp được tách khỏi mạch điện cao áp nên rất an toàncho người Cũng vì an toàn, một trong những đầu ra của cuộn dây thứ cấp phảiđược nối đất Các dụng cụ phía thứ cấp của biến điện áp có điện trở rất lớn, nên cóthể coi biến điện áp làm việc ở chế độ không tải

Biến điện áp bao gồm các thông số chính như sau :

- Hệ số biến đổi định mức k đm=

U 1đm

U 2đm ,

trong đó, U1đm , U2đm là các giá trị điện áp định mức sơ cấp và thứ cấp Điện

áp sơ cấp đo lường được nhờ biến điện áp qua điện áp thứ cấp, một cách gần đúngbằng U1 ¿ U2.kđm

- Sai số của biến điện áp được xác định như sau:

ΔUU %= k đm U 2đm−U 1 đm

U 1 đm 100

- Cấp chính xác của biến điện áp: là sai số điện áp lớn nhất khi nó làm

việc trong các điều kiện về tần số 50Hz và điện áp sơ cấp biến thiên trong khoảng

U1 = (0,9 ¿ 1,2)U1đm, còn phụ tải thứ cấp thay đổi trong giới hạn từ 0,25 đến điện

áp định mức và cos = 0,8 Biến thiên điện áp được chế tạo với các cấp chính xác0,2; 0,5; 1,0 và 3,0

Biến điện áp có cấp chính xác 0,2 dùng cho các đồng hồ mẫu trong phòng thínghiệm; cấp 0,5 dùng cho công-tơ điện, còn cấp 1,0 và 3,0 dùng cho các đồng hồ đểbảng Riêng đối với rơle bảo vệ, tùy theo yêu cầu của từng loại bảo vệ mà dùng biếnđiện áp có cấp chính xác phù hợp.

2 Phân loại và cấu tạo biến điện áp.

Biến điện áp được phân thành hai loại khô và dầu, mỗi loại lại có thể phântheo số lượng pha gồm biến điện áp một pha và ba pha

Biến điện áp khô chỉ dùng cho thiết bị phân phối trong nhà Loại một phadùng ở điện áp 6kV trở lại, còn loại ba pha dùng cho điện áp đến 500V

Biến điện áp dầu được chế tạo với điện áp 3kV trở lên và dùng cho thiết bịphân phối cả trong nhà lẫn ngoài trời Biến điện áp dầu ba pha năm trụ được chế tạovới điện áp 3 ¿ 20kV Nó gồm một mạch từ năm trụ (trong đó ba trụ có dây quấn, còn hai trụ bên không có dây quấn để cho từ thông thứ tự không chạy qua) và hai

cuộn dây thứ cấp nối hình sao và hình tam giác hở Cuộn dây nối hình sao cung cấpcho các dụng cụ đo lường, rơle bảo vệ và kiểm tra cách điện Cuộn dây nối tam giác

hở nối với rơle điện áp để cho tín hiệu khi có một điểm chạm đất trong lưới cao áp

Đối với điện áp 110kV trở lên, để giảm bớt kích thước và làm nhẹ cách điệncủa biến điện áp, người ta dùng biến điện áp kiểu phân cấp, nó bao gồm nhiều tầnglõi từ xếp chồng lên nhau, mà cuộn dây sơ cấp phân bố đều trên các lõi, còn cuộndây thứ cấp chỉ ở trên lõi cuối cùng Số tầng lõi từ phụ thuộc vào điện áp, với điện

áp 110kV có hai tầng, còn 220kV trở lên thì số tầng nhiều hơn

Đối với điện áp 500kV và cao hơn, người ta dùng bộ phân chia điện áp bằng

tụ để lấy một phần điện áp rồi mới đưa vào biến điện áp

3 Sơ đồ nối dây của biến điện áp.

- Hai biến điện áp một pha nối theo sơ đồ V/V Sơ đồ này chỉ cho phép đođiện áp dây mà không đo được điện áp pha Sơ đồ này dùng rộng rãi cho lưới códòng chạm đất nhỏ và khi phụ tải là watt kế và công-tơ điện

- Biến điện áp ba pha năm trụ ( ) đã nêu ở phần trên

- Biến điện áp ba pha, ba trụ nối ( ) : dùng cho lưới có dòng chạm đất

bé để cung cấp cho các dụng cụ đo lường điện áp dây không đòi hỏi cấp chính xáccao

II Biến dòng điện.

1 Công dụng và các thông số chính của biến dòng điện.

Biến dòng điện dùng để biến đổi dòng từ trị số lớn hơn xuống trị số thích

hợp (thường là 5A, trường hợp đặc biệt là 1A hay 10A) với các dụng cụ đo lường và

rơle bảo vệ và tự động hóa

Cuộn dây sơ cấp của biến dòng điện có số vòng rất nhỏ, có khi chỉ một vàivòng, còn cuộn dây thứ cấp có số vòng nhiều hơn và luôn được nối đất để đề phòngkhi cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp bị chọc thủng thì nguy hiểm cho dụng cụ phíathứ cấp và con người Phụ tải thứ cấp của biến dòng điện rất nhỏ vì vậy có thể coibiến dòng điện luôn làm việc ở trạng thái ngắn mạch Trong trường hợp không cótải phải nối tắt cuộn thứ cấp để tránh quá điện áp cho nó

Biến dòng điện bao gồm các thông số chính như sau :

- Hệ số biến đổi định mức :

k đm=I 1 đm

I 2 đm , trong đó I1đm , I2đm là dòng điện định mức sơ cấp và thứ cấp tương ứng Dòng

sơ cấp được đo gần đúng nhờ biến dòng điện I1 ¿ I2.kđm , với I2 là dòng điện đođược ở phía thứ cấp

- Sai số của biến dòng được xác định như sau :

ΔUI %= k đm I 2đm−I 1 đm

I 1 đm 100

- Cấp chính xác của biến dòng: là sai số dòng lớn nhất khi nó làm việctrong các điều kiện tần số 50Hz, phụ tải thứ cấp thay đổi từ 0,25 đến 1,2 định mức.Biến dòng có năm cấp chính xác: 0,2; 0,5; 1,0; 3,0 và 10

Biến dòng cấp chính xác 0,2 dùng cho các đồng hồ mẫu; cấp 0,5 dùng chocôngtơ điện, còn cấp 1,0 và 3,0 dùng cho đồng hồ để bảng; cấp 10 dùng cho các bộ

truyền động của máy cắt và đo lường vì không đòi hỏi cấp chính xác cao Riêng đốivới rơle bảo vệ, tùy theo yêu cầu của từng loại bảo vệ mà dùng cấp chính xác củabiến dòng cho thích hợp.

2 Phân loại và cấu tạo:

Biến dòng điện gồm hai loại chính kiểu xuyên và kiểu đế

Biến dòng kiểu xuyên có cuộn dây sơ cấp là một thanh dẫn xuyên qua lõi từ,còn cuộn dây thứ cấp quấn trên lõi từ Tùy theo dòng định mức sơ cấp mà thanh dẫnxuyên có hình dáng và tiết diện khác nhau: nó có dạng thẳng, tiết diện to dùng chodòng sơ cấp từ 600A trở lên; nó có dạng cong, tiết diện nhỏ hơn dùng cho dòng sơcấp dưới 600A Khi dòng định mức sơ cấp lớn (6000 ¿ 18000A), điện áp 20kV,cuộn dây sơ cấp là thanh dẫn hình máng Số lượng lõi từ và số lượng cuộn dây thứcấp tùy thuộc vào công dụng của từng loại Trong biến dòng kiểu xuyên, các loại vàcác cuộn dây thứ cấp được bọc trong nhựa cách điện epoxy

Đối với thiết bị phân phối ngoài trời, người ta dùng biến dòng kiểu đế, vỏcủa nó bằng sứ, cách điện bên trong bằng giấy dầu Trong thùng sứ chứa đầy dầu,phía dưới thùng có hộp các đầu ra của các cuộn dây thứ cấp

Khi điện áp cao, việc thực hiện cách điện giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấpgặp khó khăn Vì vậy với điện áp 330kV và cao hơn, người ta dùng biến dòng kiểuphân cấp, mỗi cấp có lõi thép riêng

CHƯƠNG 4

HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

A Bảo vệ máy phát điện.

I Các dạng rơle bảo vệ.

Hệ thống máy phát điện bao gồm các phần tử như cuộn dây stator, rotor, cácgối trục, máy biến thế kích từ, tự dùng , nếu xảy ra hư hỏng bất kỳ một phần tử nàocũng ảnh hưởng đến sự làm việc của tổ máy

1 Rơle bảo vệ so lệch máy phát (87G).

Bảo vệ so lệch máy phát gồm bảo vệ so lệch ngang hoặc bảo vệ so lệch dọctùy thuộc vào cấu tạo dây quấn bên trong máy phát điện

- Chức năng: bảo vệ làm viêc dựa trên việc so sánh giá trị dòng điện thứcấp của biến dòng điện đặt ở hai đầu phần tử được bảo vệ Bảo vệ chống tất cả cácdạng ngắn mạch bên trong máy phát điện và vùng bảo vệ giới hạn bởi hai biến dòngđiện đặt ở trung tính máy phát và trước máy cắt đầu cực của máy phát

- Tín hiệu dòng điện cho rơle bảo vệ được cung cấp bởi hai biến dòng điệnnêu trên

- Khi bảo vệ tác động, gởi tín hiệu điều khiển:

 Cắt máy cắt đầu cực máy phát;

 Cắt hệ thống kích từ;

 Tự động dừng khẩn cấp tổ máy

2 Bảo vệ chạm đất bên trong cuộn dây stator máy phát (64N).

Ở chế độ làm việc bình thường, điện trở cách điện của cuộn dây stator so với

đất rất lớn (R đ =∞), dòng điện qua bảo vệ được xác định theo dòng điện chung của

cuộn dây stator đối với đất, dòng qua bảo vệ chủ yếu theo điện trở chạm đất

Bảo vệ được đưa thêm một nguồn ngoài vào Nguồn này có tần số khác vớitần số công nghiệp để phát hiện chạm đất ngay cả khi máy phát ngừng

- Chức năng: chống chạm đất cuộn dây stator máy phát (do trung tính máy phát không nối đất trực tiếp), gồm hai loại:

 Bảo vệ chạm đất 95% cuộn dây đoạn từ đầu cuộn dây stator đếnđiểm trung tính

 Bảo vệ chạm đất 15% cuộn dây stator máy phát tính từ điểm trungtính

- Tín hiệu điện áp cho rơle bảo vệ được cung cấp từ cuộn thứ cấp của máybiến điện áp nối đất của điểm trung tính stator

- Khi bảo vệ tác động, gởi tín hiệu điều khiển:

 Cắt máy cắt đầu cực máy phát;

 Cắt hệ thống kích từ;

 Tự động dừng khẩn cấp tổ máy

3 Rơle bảo vệ dòng thứ tự nghịch máy phát (46).

Dòng điện thứ tự nghịch xuất hiện trong cuộn dây stator ở máy phát điện khi

có đứt dây hở mạch một trong hai pha, khi đó ngắn mạch không đối xứng

Khi hiện tượng quá tải không đối xứng xuất hiện, nó tạo nên từ thông thứ tựnghịch φ2 biến thiên với tốc độ 2ω gấp hai lần tốc độ rotor, làm cảm ứng trên thânrotor, gây ra dòng điện lớn đốt nóng rotor và máy phát

- Chức năng: bảo vệ máy phát khi có dòng thứ tự nghịch xuất hiện trongstator máy phát do phụ tải không đối xứng hoặc do ngắn mạch hoặc là sự ảnh hưởngbởi sự cố lưới

- Tín hiệu dòng điện dùng cho bảo vệ được cung cấp từ biến dòng điện,đặt ở trước máy cắt đầu cực máy phát

- Khi bảo vệ tác động, gởi tín hiệu điều khiển:

 Cắt máy cắt đầu cực máy phát;

 Cắt hệ thống kích từ;

 Tự động dừng khẩn cấp tổ máy

4 Rơle bảo vệ quá điện áp máy phát (59).

- Chức năng: bảo vệ cuộn dây stator máy phát khi điện áp cuộn dây statortăng cao do hư hỏng ở hệ thống tự động điều chỉnh điện áp, do thay đổi công suấtkháng đột ngột hoặc do ảnh hưởng bởi sự cố lưới