Chuyên đề thiết bị điện phần II

U(kV) 150 s (mm) + Dòng điện tải qua máy cắt phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Đặt máy cắt tùy vị trí Nếu bảo vệ phụ tải cắt nhanh, bảo vệ hệ thống phân cấp Bảo vệ bảo vệ dự phòng CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN LÝ ĐO LƯỜNG, THEO DÕI, PHÁT HIỆN HƯ HỎNG TRONG BẢO VỆ § 3.1 Các nguyên lý đo lường cho bảo vệ Đo đại lượng đầu vào Vào X, Y X Y NếuY =  x tác động Y = giảm X cho Y  X Knh  nh  X t® K nhả cao  phụ tải Đo đại lượng vào X1 X2 Y Ví dụ: đo công suất cần U, I Đo cos cần U, I Đo tổng trở cần U, I Có ngưỡng X1, X2 Trị hiệu dụng biên độ So sánh góc lệch pha §3.2 Các nguyên lý đo lường cho bảo vệ Bảo vệ dòng điện Các loại phần tử bảo vệ + Rơle dòng điện cực đại ( I > Iđ tác động lập tức, kiểu phần động chữ Z khác với rơle dòng điện cực tiểu kiểu mạch từ hút chập) + Rơle kiểu điện từ + Rơle nhiệt kiểu lưỡng kim có trễ theo quan hệ I 2t  const + Rơle cảm ứng có trễ + Rơle điện tử: bảo vệ dòng trễ tức thời biến tín hiệu dòng thành tín hiệu điện áp so sánh với U chuẩn Bảo vệ so lệch dòng điện Nguyên lý I v  I r  I , I đủ lớn Nếu cố bên so lệch không làm việc Nếu cố bên ( ví dụ ngắn mạch vòng dây máy biến áp) so lệch tác động Bảo vệ hướng công suất Máy điện đồng làm việc chế độ - Động - Máy phát - Máy bù đồng Bảo vệ hướng công suất tránh việc làm việc động chuyển sang máy phát mà không mong muốn Bảo vệ quá, thiếu điện áp - Đơn giản Bảo vệ tần số Máy phát đồng : + Nhà máy thủy điện + Nhà máy nhiệt điện  điều tốc Các nguyên lý khác - Nhiệt độ + Dạng thiết bị  cảnh báo + Loại cảm biến  tác động - Tốc độ bốc dầu máy biến áp: hệ thống rơle khí ( Rơle có phao, cấp, tốc độ bốc nhiều rơle cảnh báo; tốc độ bốc lớn tác động tức thời phao nối với công tắc hành trình) Máy biến áp phân phối công suất bé: hệ thống bảo vệ CHƯƠNG IV: BẢO VỆ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN § 4.1 Máy phát điện đồng Các dạng hỏng hóc không bình thường máy phát đồng Nội bộ: + Với stato ngắn mạch pha, pha chạm đất, ngắn mạch vòng dây + Với roto chạm đất điểm, chạm đất điểm Bên + Ngắn mạch pha + Tải đối xứng + Mất kích từ + Quá tải + Mất đồng Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây stato Máy phát đồng stato đấu Y, điểm trung tính không nối đất trực tiếp mà đấu qua cuộn L ( Pertson ) R để giảm điện áp bị phóng điện chập chờn Có cuộn L R trì dòng điện nối đất Khi chạm đất xảy gần cực máy phát  chạm đất điện dung Coi r chạm đất không đáng kể, rchạm đất = Ich ¹m ®Êt  3CU  : số phần trăm vòng dây chạm đất C: điện dung cuộn dây với đất Dòng chạm đất Ic®  30 A,U ®m  kV Ic®  20 A,U ®m  10 kV Nếu Ic®  A  hỏng lõi thép, cắt máy phát - Phát dòng chạm đất + điểm chạm đất Bảo vệ so lệch A BI BI X L,R I SL + điểm pha chạm đất ( ngắn mạch vài vòng dây)  dòng điện lớn Điện áp không đối xứng A X L,R I + cuộn song song, cuộn chạm đất, cuộn không chạm Dùng so lệch để phát A BI BI X L,R I SL Có nhiều sơ đồ bảo vệ chống chạm đất pha Cách điện pha – đất bị hỏng chạm chập pha Thân cách điện băng thủy tinh, cách điện bột mica, kết dính expoxy  bị phóng điện rãnh, bị phóng điện tiếp giáp phần uốn cong đầu nối Bảo vệ chống chạm chập pha Dùng TI bảo vệ dòng điện bảo vệ so lệch Qu¸ dßng SL Bảo vệ chạm chập vòng dây pha Dùng bảo vệ dòng điện Mất đồng Quá tải Mất kích từ Bảo vệ điện áp: hệ thống điều chỉnh ổn định điện áp bị hỏng gây áp Trong máy phát điện công suất lớn, ổ đỡ cần quan tâm đến chế độ nhiệt Bảo vệ chống dòng điện thứ tự nghịch stato tải không đối xứng 7.Bảo vệ chống công suất ngược Máy phát không phát điện mà tiêu thụ điện Dùng áptomat công suất ngược Sơ đồ bảo vệ máy phát đồng công suất bé ( < 50 MVA ) So lệch có hãm Quá tải stato Công suất ngược Mất kích từ Bảo vệ thứ tự nghịch Quá dòng có trễ Chống chạm đất cuộn dây stato ( 95%) Giảm tần số Quá điện áp 10 Chạm đất roto BU BI I2 f< P U> BI 10 MF I -jX I2 > BI I> BI R U0> (95%) BU Sơ đồ bảo vệ máy phát điện công suất lớn (95%) U0> BU P -jX Ch¹m ®Êt Roto MF - P Qu¸ t¶i Roto 11 f< 12 P U > 10 I 13 I2 14 Z > 15 R Chống chạm đất ( 95%) Công suất ngược (1) Mất kích từ Tách khỏi hệ thống Quá tải stato Chống chạm đất roto So lệch có hãm Quá tải roto Tần số thấp 10 Quá điện áp 11 Chống đồng 12 Công suất ngược (2) 13 Quá dòng thứ tự nghịch 14 Khoảng cách 15 Chống chạm đất 100% cuộn dây stato BU0 U0> (100%) § 4.2 Bảo vệ máy biến áp biến áp tự ngẫu 1.Các dạng hư hỏng bảo vệ thường dùng - Hỏng hóc bên + Chạm chập vòng dây pha: dòng điện pha tăng Số vòng chập nhiều, dòng tăng cao C E1 In  , Rc2  X c2 l S coi X c  Trong đó: c : số vòng chập E1: điện áp vòng chập Nếu c  dòng chập tăng, điện áp giảm Bảo vệ so lệch RU, RI + Ngắn mạch cuộn dây: ngắn mạch 1vòng dòng điện không tăng nhiều + Rò dầu: dầu dùng để cách điện sứ đầu vào, cách điện cách vòng dây biến áp + Hỏng hóc điều áp: U max , Umin tác động + Chạm đất cuộn cao hạ áp - Hỏng hóc bên + Ngắn mạch pha + Quá tải + Quá bão hòa mạch từ Rc   Dạng hư hỏng Ngắn mạch pha, nhiều pha, chạm đất Chạm chập vòng dây Bị rò dầu Quá tải Quá bão hòa mạch từ Loại bảo vệ So lệch có hãm ( bảo vệ chính) Khoảng cách ( dự phòng) Quá dòng có thời gian ( dự phòng) Quá dòng thứ tự Rơle khí ( rơle hơi) Có kiểu: tác động cảnh báo Hình ảnh nhiệt Quá dòng có trễ Các loại khí cụ điện bảo vệ tải Thiết bị chống bão hòa Các bảo vệ chống ngắn mạch a Bảo vệ so lệch có hãm: nội máy biến áp b Quá dòng có trễ - Do tải - Đặt bảo vệ: máy biến áp vào, ra; máy biến áp bé đặt đầu c Bảo vệ khoảng cách với máy biến áp có công suất lớn S >100 MVA d Bảo vệ chống chạm đất Máy biến áp có trung tính nối đất bảo vệ 95% chạm đất cuối đường dây dòng chạm đất nhỏ e Bảo vệ tải ( máy có công suất lớn) - Quá tải nhiệt độ tăng - Quá tải dòng Dùng hình ảnh nhiệt : nhiệt độ qua điểm khác nhờ cảm biến f Dùng rơle hơi: dùng máy biến áp công suất trung bình lớn Cũng dựa vào nhiệt độ Rơle khí có cấp: cảnh báo tác động Có hai phao: + Nếu ngắn mạch vài vòng dây  phao tác động  đưa cảnh báo, đưa đèn báo, chuông + Nếu dầu, áp lực nhanh phao hai tác động  đưa tín hiệu cắt sơ cấp g Lựa chọn phương thức bảo vệ máy biến áp Máy biến áp công suất bé: Bên cao áp: + Bảo vệ có cầu chì tự rơi + Dao cách ly + cầu chì + Dao cắt phụ tải Máy biến áp phân phối S  800kVA Dùng dao cắt phụ tải đóng cắt dòng tải Các sơ đồ bảo vệ *) Bảo vệ máy biến áp cuộn dây công suất bé ( < 100MVA) RK MC1 MC2 I>L I I I MC1 RK MC2 I>t I>> Cảnh báo  *) Bảo vệ máy biến áp cuộn dây, công suất lớn A RL1 RL2 I0 B 11 MC1 MC2 I0 I> Z< Z< I0 I >> I0 10 MC3 C So lệch có hãm So lệch thứ tự 3, Rơle khí Khoảng cách Quá dòng có t Dự phòng 8, 9, 10 Quá tải cho phía 11 Nhiệt độ dầu *) Bảo vệ cho máy biến áp tự ngẫu công suất lớn A RL1 I0 RL2 200 kV MC1 B 500 kV MC2 35 kV I >> Z< §Ó hë Z< Z< §4.3 Bảo vệ động điện Công suất lớn, điện áp cao - Điện áp xoay chiều: đồng bộ, không đồng bộ, máy bơm, quạt gió - Động trung tính không nối đất: Sự cố trong: chạm chập vòng dây, chạm vỏ, ngắn mạch pha Sự cố ngoài: ngắn mạch lưới, pha, tải Dạng cố Ngắn mạch pha, đường dây cấp điện Chạm chập vòng dây Quá tải: Khi khởi động Khi làm việc Mất cân pha Tụt điện áp Động đồng bộ: đồng Loại bảo vệ Quá dòng so lệch có hãm Quá dòng có hướng Kiểm tra thời gia khởi động Chống tải Dòng thứ tự nghịch Điện áp thấp Chống đồng Bảo vệ dòng điện - Dùng rơle nhiệt bảo vệ tải - Aptomat bảo vệ ngắn mạch - Bị pha phải tác động nhanh  dùng lọc thứ tự đơn giản theo dòng theo áp + Bộ lọc thứ tự theo dòng: dùng máy biến dòng ôm dây, tải khác chọn biến dòng khác nhau, đảm bảo độ tin cậy + Bộ lọc thứ tự theo áp: dùng trung tính giả Phần tập: I Cấu trúc máy biến áp Sơ cấp có 11 nấc chuyển mạch tạo 23 cấp điện áp II Tổ nối dây máy biến áp Y /  III.Tải máy biến áp ( lò hồ quang) Bảo vệ chống cố máy biến áp lò 20000 MVA I2 dòng lớn ACB phù hợp 12 biến dòng V2, dòng để điều khiển I2 nâng hạ điện cực Sơ cấp: I1 = ( 150 – 300 )A Chọn biến dòng theo 300A, lúc máy làm việc với điện áp lớn Chống sét van: van oxit kim loại, khe hở Có thêm đếm: lần có sét đếm tăng lần Tụ điện: điện áp 20 KV Bảo vệ dòng: - Quá dòng lớn: cắt nhanh - Quá dòng bé: có trễ Rơle hơi: cảnh báo tác động Tín hiệu nhiệt độ: hình ảnh nhiệt: cảnh báo cắt Bảo vệ chạm đất pha lấy từ tín hiệu dòng + Chọn máy cắt tổng VCB: 1600A, Uđm = 36 KV phải sử dụng máy cắt 1600 A máy cắt dòng I1 = 330 A mà tổ máy biến áp làm việc song song Máy cắt cắt dòng bé chức bảo vệ dòng mà có chức đóng cắt Bảo vệ rơle + Chọn TI: 400/5, Uđm = 35KV cấp xác 03 Dung lượng máy biến dòng S = 20VA + Chọn TU Phần Y: cấp cho phần đo đếm điện năng, theo dõi công suất, cos Phần  : cảnh báo pha lưới + Tất KC1 – KC9 : cuộn dây dòng đienẹ rơle dòng điện cực đại kiểu điện từ KC1, KC2, KC3: cắt nhanh chỉnh rơle để I = ( - 10) Iđm KC4, KC5, KC6 : cắt chậm phải thêm có trễ, chỉnh định rơle KC7, KC8, KC9: cảnh báo I  I ®m , chỉnh định rơle IV Động Ví dụ: động không đồng - Dây quấn: mở máy, khởi động: thay đổi Rroto - Lồng sóc:khởi động Y /  , biến áp tự ngẫu, cuộn kháng, điện tử công suất Chọn phương pháp khởi động cho bắt đầu khởi động Mkđ > M0 ( tải) Các phương pháp theo dõi tốc độ để chuyển đổi nối Y /  + n: rơle tốc độ, phát tốc ( khó gá lắp ) + I: rơle dòng điện cực đại ( hạn chế chỗ tiếp điểm chập chờn lực hút điện từ loại rơle nhỏ) + Dùng rơle thời gian ( dựa theo kinh nghiệm) loại hạn chế chỗ không phản ứng với cố lúc khởi động Đổi nối Y /  hay dùng cho động hạ áp, với động cao áp hay dùng cuộn kháng biến áp tự ngẫu Điều khiển đổi nối Y /  Dùng biến áp tự ngẫu Khởi động K 1, K2 đóng Uđc = 1/K.U lưới Làm việc K3 đóng, K1, K2 cắt Uđc = UL [...]... tính giả Phần bài tập: I Cấu trúc máy biến áp Sơ cấp có 11 nấc chuyển mạch tạo ra 23 cấp điện áp II Tổ nối dây máy biến áp Y /  III.Tải của máy biến áp ( lò hồ quang) Bảo vệ chống sự cố máy biến áp lò 20000 MVA vì I2 dòng quá lớn không có ACB nào phù hợp 12 biến dòng ở V2, dòng để điều khiển I2 bằng nâng hạ điện cực Sơ cấp: I1 = ( 150 – 300 )A Chọn biến dòng theo 300A, lúc đó máy làm việc với điện áp... đóng cắt Bảo vệ do các rơle + Chọn TI: 400/5, Uđm = 35KV cấp chính xác 03 Dung lượng máy biến dòng S = 20VA + Chọn TU Phần Y: cấp cho phần đo đếm điện năng, theo dõi công suất, cos Phần  : cảnh báo mất pha của lưới + Tất cả KC1 – KC9 : cuộn dây dòng đienẹ của rơle dòng điện cực đại kiểu điện từ KC1, KC2, KC3: cắt nhanh thì chỉnh rơle để I = ( 5 - 10) Iđm KC4, KC5, KC6 : cắt chậm phải thêm có trễ, chỉnh... các pha, đường dây cấp điện Chạm chập vòng dây Quá tải: Khi khởi động Khi làm việc Mất cân bằng pha Tụt điện áp Động cơ đồng bộ: mất đồng bộ Loại bảo vệ Quá dòng hoặc so lệch có hãm Quá dòng có hướng Kiểm tra thời gia khởi động Chống quá tải Dòng thứ tự nghịch Điện áp thấp Chống mất đồng bộ 2 Bảo vệ quá dòng điện - Dùng rơle nhiệt bảo vệ quá tải - Aptomat bảo vệ ngắn mạch - Bị mất pha phải tác động... đổi Rroto - Lồng sóc:khởi động Y /  , biến áp tự ngẫu, cuộn kháng, điện tử công suất Chọn phương pháp khởi động sao cho khi bắt đầu khởi động Mkđ > M0 ( của tải) Các phương pháp theo dõi tốc độ để chuyển đổi nối Y /  + n: rơle tốc độ, phát tốc ( khó gá lắp ) + I: rơle dòng điện cực đại ( hạn chế ở chỗ tiếp điểm chập chờn do lực hút điện từ loại rơle này nhỏ) + Dùng rơle thời gian ( dựa theo kinh nghiệm)... Sơ cấp: I1 = ( 150 – 300 )A Chọn biến dòng theo 300A, lúc đó máy làm việc với điện áp lớn nhất Chống sét van: van oxit kim loại, không có khe hở Có thêm bộ đếm: mỗi lần có sét bộ đếm tăng 1 lần Tụ điện: điện áp 20 KV Bảo vệ quá dòng: - Quá dòng lớn: cắt nhanh - Quá dòng bé: có trễ Rơle hơi: cảnh báo và tác động Tín hiệu nhiệt độ: quá hình ảnh nhiệt: cảnh báo và cắt Bảo vệ chạm đất 1 pha lấy từ tín