chuong 10 bảo vệ máy phát

TỔNG QUÁT Bảo vệ cuộn dây stator máy phát: Bảo vệ rotor: Các bảo vệ khác BV so lệch dọc BV chống chạm các vòng dây trong một cuộn dây BV quá tải BV quá nhiệt BV chống chạm đất statorBV

GENERATOR AND

GENERATOR – TRANSFORMER PROTECTION

GENERATOR AND

GENERATOR – TRANSFORMER PROTECTION

I TỔNG QUÁT

Bảo vệ cuộn dây stator máy phát:

Bảo vệ rotor:

Các bảo vệ khác

BV so lệch dọc

BV chống chạm các vòng dây trong một cuộn dây

BV quá tải

BV quá nhiệt

BV chống chạm đất statorBV chạm cuộn kích từBV mất kích từ.

BV chống mất đồng bộ

BV chống quá nhiệt rotor do dòng

stator không cân bằng

BV quá áp

BV quá tốc độ

BV chống rung

BV chống hư hỏng điều hoà điện thế

BV chống mất đồng bộ

BV quá nhiệt trục đỡ

BV quá nhiệt bộ phận làm mát

II Bảo Vệ Stator Máy Phát

Longitudinal differential protection of direct

connected generators

87

Stato

A B C

Rơle tổng trở cao

BV chống chạm đất

87 87 87

Stato

A B C

Rơle tổng trở cao

BVSL dọc chống chạm pha và

Bảo vệ so lệch dọc được dùng đối với MF có công suất >1MW BV chống NM trong các cuộn dây stator

BVSL dùng rơle tổng trở cao có điện trở ổn định nối tiếp

2.1 bảo vệ so lệch dọc

 BVSL không làm việc khi NM ngoài, chỉ BV 8085% cuộn stator MF Không BV 100% vì giá trị Icđ phụ thuộc cách nối đất trung tính MF.

 Khi nối đất qua tổng trở hay không thì phải thêm rơle chống chạm đất

có độ nhạy cao hơn.

 Ikcb của BVSL nhỏ nên Ikđ nhỏ nên độ dốc đặc tính hãm nhỏ nên độ nhạy của rơle so lệch có hãm cao

Đặc tính làm việc của rơle SL có hãm

Stator

A B C

87

87

87

Cuộn làm việc

Cuộn hãm

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ISL

Ih

Vùng không tác động Vùng tác động

II Bảo Vệ Stator Máy Phát

2.2 BV Chống NM Các Vòng Dây

Trong Cùng Một Pha

a BV so lệch ngang

Stato

A B C

87

87

87

a

b

c

a'

b’

c’

BVSL d ọc không phát hiện chạm các vòng dây trong cùng 1 pha Trường hợp này phải dùng BVSL ngang theo sơ đồ sau:

Đối với các MF turbin hơi công suất lớn hiện đại, thường cuộn dây chỉ có 1 vòng mỗi pha nên không cần BV này

b BV chống chạm các vòng dây trong

cùng 1 pha dùng U0

Bình thường không có U0, chỉ xuất hiện

khi có chạm giữa các vòng dây trong 1 pha

hay chạm đất bên ngoài MF

U0 phần lớn giáng trên Rnđ và chỉ khoảng

12% trên cuộn dây MF nên cần đo từ đầu

cực của MF tới đất

MF nối trực tiếp thanh cái 1 điểm chạm đất

1 pha gần MF sinh ra U0>U0 khi chạm các

vòng dây trong 1 pha Để tránh tác động

nhầm cần thêm thời gian tác động trễ

Rnđ

Đối với bộ MF-MBA khi chạm đất ngoài sẽ

không có U0 nên không cần thời gian tác động trễ

2.2 BV Chống NM Các Vòng Dây

Trong Cùng Một Pha

2.3 BV quá nhiệt stator – quá tải MF

Sự tăng nhiệt stator MF là do các nguyên nhân:

- Hỏng hệ thống làm mát.

- Quá tải.

- Hỏng cách điện cuộn dây stator.

Để phát hiện quá nhiệt MF lớn có thể dùng các phương pháp:

- Đo nhiệt độ đầu vào và ra của hệ thống làm mát.

- Dùng các cầu ứng nhiệt đặt trong các rãnh chứa dây dẫn.

- Dùng rơle lưỡng kim nhiệt đối với các MBA công suất nhỏ

2.4 Bảo vệ cuộn dây Stator chạm đất

Phần lớn sự cố cuộn stator MF là 1 pha chạm đất do hỏng cách điện cuộn dây chạm rãnh lõi thép có U=Uđ Nối trung tính MF với đất qua tổng trở để hạn chế Icđ R tăng thì Icđ giảm Nếu R quá lớn thì Icđ quá nhỏ ảnh hưởng độ nhạy của rơle Do đó chọn R1/(3C)

50 51

Máy phát nối đất qua điện trở cao Rơle dòng cắt nhanh 50 có trị số đặt 10% Icđmax đặt tại trung tính MF tránh dòng quá độ nhảy vọt truyền

từ hệ thống vào cuộn dây MBA Rơle dòng cắt nhanh 51 có đặc tính phụ thuộc được thêm vào với trị số đặt 5% để bảo vệ tốt hơn

Rơle điện áp 59 lấy điện áp phía thứ cấp MBA trung tính qua điện trở tải, nếu chạm đất sẽ có điện trong MBA Trị số đặt khoảng 5,420V có thể BV 95% cuộn dây Rơle có thời gian trễ tránh xung sóng truyền

2.4 Bảo vệ cuộn dây Stator chạm đất

59

2.4 Bảo vệ cuộn dây Stator chạm đất

51

Cũng có thể dùng rơle dòng điện 51 Trị số đặt của rơle phối hợp với tỷ

số biến dòng để trị số tác động lớn hơn khoảng 5%Icđmax ở Uđm

Trong quá trình vận hành máy phát điện có thể xảy ra mất kích từ

do hư hỏng trong mạch kích thích (do ngắn mạch hoặc hở mạch),

hư hỏng trong hệ thống tự động điều chỉnh điện áp, thao tác sai của nhân viên vận hành

Khi máy phát bị mất kích từ thường dẫn đến mất đồng bộ ở stator

và rotor Nếu hở mạch kích thích có thể gây quá điện áp trên cuộn rotor nguy hiểm cho cách điện cuộn dây

3.1 Bảo Vệ Chống Mất Kích Từ MF

III Bảo Vệ Rotor Máy Phát

3.2 BV Cuộn Dây Rotor Chạm Đất

64

Cuộn kích từ

a Phương pháp phân thế

•Dùng một điện trở mắc song song với cuộn kích từ Điểm giữa của R nối qua rơle chống chạm đất 64

•Khi có 1 điểm chạm đất xuất hiện điện thế ở rơle Giá trị này max khi chạm đất ở các đầu của cuộn dây

•Để tránh điểm chết khi điểm chạm đất gần trung tính cuộn dây, sử dụng các đầu thay đổi giá trị R

C ó ba phương pháp phát hiện sự cố

Cuộn kích từ

Auxiliary AC supply

64

C ó ba phương pháp phát hiện sự cố

b Phương pháp nguồn phụ AC

Có ưu điểm là không có điểm

chết Nghĩa là bất kỳ điểm chạm

đất ở chỗ nào cũng xuất hiện điện

áp qua rơle Tụ điện trong sơ đồ

dùng để hạn chế dòng xoay chiều

đi vào mạch một chiều

3.2 BV Cuộn Dây Rotor Chạm Đất

C ó ba phương pháp phát hiện sự cố

Cuộn kích từ

Auxiliary

AC supply

64

+

-c Phương pháp dùng nguồn phụ DC

Điện ra của nguồn chỉnh lưu được đấu để có bất kỳ điểm chạm đất nào trong cuộn kích từ đề có dòng qua rơle Phương pháp này khắc phụ được dòng điện rò điện dung tụ điện C

3.2 BV Cuộn Dây Rotor Chạm Đất

3.3 BV Quá Nhiệt Rotor Do IMF kcb

Thành phần thứ tự nghịch của Ikcb rotor có thể tạo I cảm ứng có tần

số gấp đôi trong lõi thép Nếu đủ lớn có thể gây quá nhiệt rotor

Các nguyên nhân gây ra I kcb :

- Chạm ở trong cuộn dây stator.

- Chạm không đối xứng ngoài và chưa kịp cắt.

- Bị hở mạch.

- Tiếp điểm máy cắt hư.

- Qúa tải không đối xứng.

Thời gian rotor chịu được quá nhiệt do Ikcb là:

2 2

k t

I

 k: hằng số phụ thuộc vào từng loại MF và hệ thống làm mát

I2

2 :thành phần thứ tự nghịch dòng điện Thông thường chọn k=45

Turbin hơi làm mát gián tiếp chọn k=30

Turbin nước hoặc diezen chọn k=40

MF có công suất 800MW làm nguội trực tiếp thì k=10

MF có công suất siêu lớn thì chỉ cho phép chọn k=5

3.3 BV Quá Nhiệt Rotor Do IMF kcb

IV CÁC BẢO VỆ KHÁC

Quá điện áp có thể do các nguyên nhân sau:

 Bộ điều áp làm việc sai

 Mất tải đột ngột

Khi mất tải, tốc độ turbin MF tăng làm tăng điện áp

Rơle quá áp tác động có thời gian có trị số chỉnh định khoảng 110%Uđm

Rơle quá áp tác động nhanh có trị số chỉnh định khoảng 130 -150%U

4.1 Bảo Vệ Quá Điện Áp.

4.2 Bảo vệ quá tốc độ

MF turbin hơi nước được trang bị bộ điều tốc Nó ngăn ngừa tốc độ tăng ngay khi mất tải 100%

Con lắc ly tâm để cắt khẩn cấp hơi nước khi tốc độ vượt quá 110%

trị số đặt rơle quá tốc turbin nước khoảng 140%, rơle quá tốc cũng được trong bị cho tổ turbin gaz

4.3 Bảo vệ chống vận hành như động cơ

Khi ngưng cung cấp năng lượng đầu vào, MF làm việc như ĐC, turbin hơi nước bị quá nhiệt

Dùng rơle công suất ngược có trị số đặt 0,22%Pđm Đối với turbin gaz trị số đặt yêu cầu là 2550%

IV CÁC BẢO VỆ KHÁC

4.4 Bảo vệ dự trữ

BV dự trữ cho MFĐ bao gồm:

BV dự trữ tại chỗ; tức vùng BV của MF và dự trữ vùng ngoài MF

BV dự trữ cũng phối hợp BV với BV bên trong và bên ngoài MF

Rơle thứ tự nghịch chống quá nhiệt rotor cũng có thể xem là dạng BVDT vì hầu hết các sự cố không đối xứng bên trong MF, BV so lệch đã tác động trước

BV dự trữ chống NM bên trong MF thường dùng BVKC với IR lấy

từ BI tại trung tính MF và UR lấy từ BU đầu cực MF Có thể điều chỉnh để BV cả bên trong và bên ngoài MF

IV CÁC BẢO VỆ KHÁC

V BẢO VỆ BỘ MF-MBA

a

a

a

a a

a

a

Với HTĐ lớn, MF điện thường đưa

trực tiếp vào MBA để truyền tải đi xa

thành một bộ

Dùng rơle tổng trở làm BV dự trữ cho

bộ MF-MBA có độ nhạy cao hơn BV

quá dòng

Khuyết điểm là vùng BV nhỏ BV

chính và BVSL bộ

Tổng trở khởi động bằng 70% tổng trở

MBA để BV hệ thống

Zkđ = 0.7XT