Nghiên cứu tổng quan về trạm phát điện – đi sâu đo lường và bảo vệ

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN 1.1.1 Động Diesel trạm phát điện 1.1.2 Máy phát điện đồng dùng trạm phát điện 1.2 CẤU TRÚC CHUNG CỦA CÁC LOẠI TRẠM PHÁT ĐIỆN 12 1.2.1 Trạm phát điện tàu thủy 13 1.2.2 Trạm phát điện dự phòng bờ 17 1.3 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA TRẠM PHÁT ĐIỆN TRONG CÁC NHÀ MÁY XÍ NGHIỆP 19 1.3.1 Khái quát chung trạm phát điện Nomura Hải Phòng 19 1.3.2 Sơ đồ nguyên lý trạm phát 21 CHƢƠNG BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU VÀ CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN CỦA TRẠM PHÁT ĐIỆN 24 2.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐO LƢỜNG VÀ BIẾN ĐỔI TÍN HIỆU PHỤC VỤ ĐIỀU KHIỂN TRẠM PHÁT ĐIỆN 24 2.1.1 Khái quát phân loại 24 2.1.2 Chuyển đổi đo lƣờng tổ hợp thiết bị đo 25 2.1.3 Các nguyên lý đo lƣờng dùng cho mục đích bảo vệ 26 2.2 CÁC DỤNG CỤ ĐO CỦA TRẠM PHÁT ĐIỆN 28 2.2.1 Đo dòng điện điện áp 28 2.2.2 Đo tổng trở 32 2.2.3 Đo tần số 35 2.2.4 Đo công suất 36 2.3 CÁC KHÍ CỤ ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ TRẠM PHÁT ĐIỆN 36 2.3.1 Aptomat 36 2.3.2 Cầu chì 37 2.3.3 Contactor 39 2.3.4 Rơle điều khiển bảo vệ 40 2.3.5 Máy cắt 44 2.3.6 Dao cách ly 45 2.3.7 Rơle công suất ngƣợc 45 2.3.8 Các loại thiết bị dùng để bảo vệ đƣờng dây phân phối điện 47 2.3.9 Tự động chuyển nguồn ATS 49 CHƢƠNG TỰ ĐỘNG HÓA ĐO LƢỜNG VÀ BẢO VỆ TRẠM PHÁT ĐIỆN 51 3.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỆ TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM PHÁT ĐIỆN 51 3.1.1 Tự động điều chỉnh điện áp trạm phát điện 51 3.1.2 Làm việc song song máy phát trạm phát điện 54 3.2 MỘT SỐ QUY ĐỊNH VỀ BẢO VỆ TRẠM PHÁT ĐIỆN 60 3.2.1 Nhiệm vụ thiết bị bảo vệ 62 3.2.2 Các yêu cầu thiết bị bảo vệ 62 3.3 CÁC HÌNH THỨC BẢO VỆ ĐỘNG CƠ LAI MÁY PHÁT 63 3.3.1 Khái quát chung 63 3.3.2 Các thông số đại lƣợng diesel cần giám sát trạm phát điện cố 64 3.3.3 Khởi động, dừng diesel – generator cố 66 3.4 CÁC BẢO VỆ MÁY PHÁT VÀ TRẠM PHÂN PHỐI ĐIỆN 69 3.4.1 Bảo vệ máy phát điện đồng 69 3.4.2 Bảo vệ đƣờng dây truyền tải phân phối điện 81 KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 LỜI NÓI ĐẦU Ngày kinh tế nƣớc ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân ngày đƣợc nâng cao Nhu cầu sử dụng điện ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng theo Cho nên trạm phát điện dự phòng ngày có vị trí quan trọng khơng thể thiếu Nó đƣợc dùng làm nguồn dự phịng cho cơng ty, xí nghiệp, cơng trình, nhà xƣởng, văn phịng, cao ốc, bệnh viện, khu công nghiệp, khu chế suất,… Vì địi hỏi ngƣời vận hành phải nắm vững hiểu rõ kiến thức chuyên môn trạm phát điện dự phòng Sau năm học tập trƣờng, đƣợc bảo hƣớng dẫn nhiệt tình thầy cô giáo khoa Điện – Điện tử em kết thúc khóa học tích lũy đƣợc vốn kiến thức định Đƣợc đồng ý nhà trƣờng thầy cô giáo khoa em đƣợc giao đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu tổng quan trạm phát điện – Đi sâu đo lƣờng bảo vệ” Trong thời gian làm đề tài với cố gắng thân, đồng thời với giúp đỡ thầy cô giáo khoa Điện – Điện Tử đặc biệt đƣợc giúp đỡ tận tình thầy giáo PGS.TS Hồng Xn Bình em hồn thành nhiệm vụ đƣợc giao Mặc dù cố gắng nhƣng kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót, em mong đƣợc đóng góp ý kiến thầy, để em hồn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Hồng Xn Bình thầy, giáo khoa Điện – Điện Tử tạo điều kiện giúp đỡ em Hải Phòng, ngày tháng năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Ngọc Quyết CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TRẠM PHÁT ĐIỆN Trạm phát điện dùng làm nguồn dự phịng cho cơng ty, xí nghiệp, cơng trình, nhà xƣởng, văn phịng, cao ốc, bệnh viện, mạng lƣới viễn thông, khu công nghiệp, khu chế xuất, v.v… Tùy thuộc vào yêu cầu công suất tải, cơng suất trạm phát điện từ vài chục KW vài chục vài trăm MW Máy phát điện trạm phát điện thƣờng máy phát điện xoay chiều đồng ba pha có tự động điều chỉnh điện áp Động lai máy phát điện động diesel, động nƣớc động chạy gas Động diesel đƣợc dùng phổ biến dễ dàng việc vận hành sửa chữa, khai thác, dễ dàng cho phép dùng hệ thống tự động để điều khiển Trạm phát điện thƣờng đƣợc trang bị hay nhiều tổ hợp diesel – Máy phát điện Nếu trạm phát điện có từ hai tổ hợp diesel – Máy phát điện trở lên, máy phát cơng tác song song với Các tổ hợp diesel – Máy phát điện điều khiển tay tự động Để điều khiển tự động tổ hợp diesel – Máy phát điện, ngƣời ta dùng tự động chuyển nguồn (ATS: Auto Transfer Switch) Khi lƣới điện bị mất, trạm phát điện dự phòng tự động hoạt động tự động đóng điện cho tải Khi lƣới điện có điện trở lại, tải đƣợc tự động chuyển sang nguồn chính, trạm phát điện tự động dừng hoạt động chuyển sang chế độ sẵn sàng (Stanby Mode) Để tự động giữ cho tần số máy phát không đổi, động diesel đƣợc trang bị tự động ổn định tốc độ 1.1.1 Động Diesel trạm phát điện 1.1.1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động diesel Động sơ cấp dùng diesel trở nên thông dụng ƣu điểm bật Một yêu cầu quan trọng mang tính chất bắt buộc diesel phải làm việc với điều tốc Trạm phát điện q cơng tác ln phải thỏa mãn đòi hỏi tổ hợp D-G trạm phải làm việc song song với Động diesel loại động đốt kiểu piston q trình cấp nhiên liệu, hịa trộn hỗn hợp cháy đƣợc thực chủ yếu thể tích buồng cháy động Hiện động diesel loại có tăng áp, khơng khí đƣợc nạp cƣỡng vào xilanh động Khi áp dụng phƣơng pháp tăng áp cho diesel, lƣợng khí xả giãn nở tiếp tục cánh tuabin lƣợng tạo nên lực nén chó máy nén mà tuabin lai để nén khơng khí phía ngồi xilanh, tăng hiệu biến nhiệt khí thành cơng có ích MN Pmin Vmax Tmin TB Li K Pk Tk Pmax Vmin Tmax P Ps Ts BLM Hình 1.1: Nguyên lý cấu tạo động diesel Hình 1.1 trình bày sơ đồ nguyên lý cấu tạo động diesel dùng cho tàu thủy đó: MN: máy nén; TB: tuabin; GT: guốc trƣợt; XL: xilanh; P: piston; K: ống xả; BLM: bầu làm mát Thực tế diesel có cấu tạo phức tạp nhiều, bao gồm chi tiết cố định chi tiết chuyển động Các chi tiết cố định gồm bệ động cơ, khung thân, xilanh, nắp xilanh Các chi tiết chuyển động gồm piston, xecmăng, cán piston, đầu chữ thập, biên, trục khuỷu, bánh đà, chi tiết cấu phối khí… Thực chất, để diesel hoạt động đƣợc cần phải có loạt hệ thống phục vụ nhƣ: Hệ thống nhiên liệu dùng để chuẩn bị nhiên liệu cấp vào xilanh thời điểm với lƣợng xác định Hệ thống dầu xoa trơn (dầu nhờn) cấp dầu bôi trơn cho bề mặt làm việc chi tiết chuyển động tƣơng làm mát chi tiết Hệ thống làm mát dùng để làm mát chi tiết cấu có nhiệt độ cao q trình làm việc Hệ thống khí nén dùng để khởi động hãm động Hệ thống nạp thải dùng để đảm bảo lƣợng khơng khí cấp vào xilanh động xả sản vật cháy phía ngồi Hệ thống đảo chiều (hệ thống khơng dùng cho diesel trạm phát điện) Chu trình dịng khí q trình làm việc sinh cơng diesel nhƣ sau: khơng khí trƣớc hút máy nén có áp suất, nhiệt độ p 0, T0 đƣợc máy nén nén đến áp suất nhiệt độ PK, TK, khơng khí đƣợc đƣa đến bầu làm mát BLM, khơng khí sau bầu làm mát với áp suất nhiệt độ P S, TS, đƣợc nạp vào động cơ, cuối chu kỳ nén piston áp suất, thể tích, nhiệt độ mơi chất Pmax, Vmin, Tmax giai đoạn sinh cơng máy Sau sinh cơng, khí xả đƣợc K qua tuabin TB khơng khí với áp suất, thể tích nhiệt độ Pmin, Vmax, Tmin ngồi Nhƣ vậy, động diesel, hóa nhiên liệu trình cháy biến thành nhiệt năng, nhiệt biến thành công học trực tiếp xilanh Khi cháy, nhiên liệu có áp suất nhiệt độ cao giãn nở truyền áp lực lên piston, piston dịch chuyển xilanh Chuyển động tịnh tiến tronh xilanh piston biến thành chuyển động quay trục khuỷu nhờ cấu biên khuỷu Chu trình cơng tác (tồn q trình liên tục tạo nên hoạt động động q trình lặp lại có tính chu trình xilanh) động đốt kiểu piston đƣợc thực hai vòng quay trục khuỷu Động hai kỳ chu trình cơng tác thực sau vịng quay trục khuỷu với hai hành trình có hành trình sinh cơng Động bốn kì chu trình cơng tác hồn thành hai vịng quay trục khuỷu với bốn hành trình piston có hành trình sinh cơng Các hành trình khơng sinh cơng đƣợc gọi hành trình phụ, hành trình đƣợc thực nhờ động phần chuyển động quay động hành trình sinh cơng xilanh khác 1.1.1.2 Cơng suất vấn đề ổn định điểm làm việc Cơng suất động có nhiều xilanh đƣợc xác định tổng công suất thị xilanh riêng biệt: Ni = Σ Ni.XL (1.1) Trong Ni.XL công suất thị xilanh, công suất đƣợc tính: Ni.XL = k.Pi.n (với k = Vs.z/60) (1.2) Vs – thể tích cơng tác xilanh; z – hệ số chu kỳ; n – vòng quay động (v/ph); Pi – áp suất thị trung bình Từ (1.1) viết cơng suất thị diesel nhiều xilanh (theo kết tính tốn q trình cơng tác, giá trị pi đƣợc chọn giống tất xilanh) nhƣ sau: Với Ni VS Pi n.i.z 60 k1 VS i.z 60 k1 pi n (1.3) Công thức (1.3) cho phép đánh giá ảnh hƣởng yếu tố khai thác, yếu tố kết cấu đến công suất thị động Khi khai thác công suất thị tăng lên nhờ việc tăng áp suất thị trung bình vịng quay động Tuy q trình khai thác, trạng thái kỹ thuật, chất lƣợng hệ thống nhiên liệu, hệ thống trao đổi khí xilanh khác làm cho công suất xilanh khác Khi cơng suất xilanh khác lực tác dụng từ piston qua cán piston, qua biên lên trục khuỷu khác nhƣ piston tạo lực khác lên trục khuỷu, làm cho trục khuỷu quay thời điểm sinh công xilanh có gia tốc khác Bánh đà thiết bị làm giảm dao động học lực tác dụng lên trục khuỷu sai khác năm giới hạn cho phép, độ sai khác điểm sinh công khác vấn đề khơng ổn định trục quay khó khăn cho q trình cơng tác song song tổ hợp D-G trạm Điểm cơng tác đặc tính ngồi chắn khơng thể nằm trọn đặc tính tĩnh mà dao động loạt đƣờng trung gian lân cận đặc tính tĩnh mà đặc tính tĩnh đƣờng trung bình đƣờng dao động [Trích tr 82, 84 – 2] 1.1.1.3 Ổn định tốc độ cho động diesel trạm phát điện Để giữ cho diesel làm việc có tốc độ ổn định trạm phát điện, diesel ln cần phải có điều tốc thích hợp Bộ điều tốc nhìn từ quan điểm điều khiển hệ thống tự động điều chỉnh Hình 1.2: Diesel làm việc với điều chỉnh tốc độ Các tự động điều chỉnh tốc độ trƣớc thƣờng điều tốc khí ngày có thêm điều tốc điện tử Các tự động điều chỉnh tốc độ đƣợc xây dựng theo nguyên lý độ lệch nhƣ hình 1.2 Để nghiên cứu điều tốc làm việc với động diesel, đặc biệt với điều tốc học kinh điển, ngƣời ta phải giải tốn phi tuyến bao gồm khâu: bão hịa, vùng không nhạy, hệ số khuếch đại thay đổi hệ thống phi tuyến Khi nghiên cứu điều tốc loại thƣờng sử dụng phƣơng pháp gần tuyến tính hóa đặc tính phi tuyến để đƣa giải tốn tuyến tính cho đơn giản Mơ hình điều tốc đƣợc nghiên cứu trình bày theo loại điều tốc khác Bộ điều tốc tác động trực tiếp Phƣơng trình tốn học điều tốc tác động trực tiếp nhƣ sau: Ti d2 dt p TT d p p dt i ( p ) s s0 (1.4) Trong đó: Ti – số thời gian đặc trƣng khối lƣợng cấu đo; μp – dịch chuyển thiết bị điều chỉnh; TT – số thời gian ma sát trƣợt điều chỉnh; δ – sai số tĩnh điều tốc; δi – thời gian tĩnh phụ; ξ – dịch chuyển van tiết lƣu điều tốc; s – độ trƣợt; s0 – giá trị đặt điều tốc Phƣơng trình van tiết lƣu: TK d dt p (1.5) Trong đó: TK số thời gian van tiết lƣu Với điều tốc dải rộng kèm động servo Phƣơng trình động servo nhƣ sau: TC d p dt (1.6) Trong đó: TC – số thời gian động servo; ζ – chuyển động tƣơng đối van tiết lƣu Các phƣơng trình (1.4, 1.5, 1.6) mô tả hoạt động điều chỉnh tốc độ trực tiếp Nếu hệ thống thực phản hồi tín hiệu dạng nối cứng kinh điển học với chuyển động xylanh phƣơng trình liên hệ cấu đo xylanh có dạng: ζ = η – μp Trong η dịch chuyển tƣơng đối phần tử cảm biến Bộ điều tốc tác động gián tiếp (1.7) Để tăng độ nhạy hệ thống đồng thời giảm độ điều chỉnh trình độ ngƣời ta đƣa thêm vào điều tốc khâu khuếch đại trung gian Khâu khuếch đại trung gian thƣờng đƣợc chế tạo khâu thủy lực, có hãng sử dụng khâu khuếch đại điện tử Phƣơng trình viết cho khâu gián tiếp tổng quát có dạng: d zn Tn dt 2 Tn dzn dt zn kn s (1.8) Trong đó: zn – xung tác động lên hệ thống điều chỉnh; ζ – hệ số tắt dần; kn – hệ số truyền gián tiếp; s – độ lệch tải trục tổ hợp (độ lệch vận tốc quay) 1.1.2 Máy phát điện đồng dùng trạm phát điện 1.1.2.1 Cấu tạo chung máy phát đồng Cấu tạo máy phát đồng nguyên lý đặt phần cảm rotor phần ứng stator ngƣợc lại Tuy nhiên, thực tế máy phát điện đồng chọn phần cảm (phần tạo từ trƣờng chính) nằm rotor phần ứng (phần tạo nên sức điện động cung cấp dòng điện cho phụ tải) đặt stator, lý chủ yếu với máy điện có cơng suất lớn việc dẫn điện ba pha từ rotor ngồi cung cấp cho phụ tải gặp nhiều khó khăn phải thông qua vành trƣợt, chổi than Nhƣ vậy, thực tế hầu hết máy phát đồng stator đóng vai trị phần ứng cịn rotor đóng vai trò phần cảm Máy điện xoay chiều dù phần ứng hay phần cảm mạch từ phải đƣợc chế tạo từ thép kỹ thuật điện, đƣợc cán nóng hay cán lạnh, có độ dày từ 0,35 đến 0,5 mm, đƣợc dập định hình theo thiết kế, sơn cách điện ghép chặt lại với Dây dẫn điện máy điện đồng đƣợc làm kim loại màu nhƣ đồng, nhôm hợp kim chúng Vì stator phần ứng nên đƣợc quấn cuộn dây ba pha, cuộn dây có trục đặt lệch 1200 điện Gọi cuộn dây nhƣng với máy điện có cơng suất lớn, dây dẫn phần ứng thƣờng đồng đặt rãnh xẻ sẵn stator Cuộn dây rôto; Quá điện áp; Tần số thấp; Máy phát làm việc chế độ động (có thể gây nguy hiểm cho tuabin) Chọn phương thức bảo vệ máy phát điện: Khơng có tiêu chuẩn thống để lựa chọn sơ đồ bảo vệ cho loại máy phát điện Tùy theo chủng loại máy phát (thủy điện, nhiệt điện, tuabin khí, thủy điện tích năng…) cơng suất máy phát, vai trò máy phát sơ đồ đấu dây với phần tử khác hệ thống mà ngƣời ta lựa chọn phƣơng thức bảo vệ cho máy phát điện BU BI I >_ BI f< ~ delta I P -j X U> BI I> I> BI BU U> R Ð Hình 3.8: Sơ đồ bảo vệ máy phát điện có cơng suất bé (> IH nên rơle tác động cắt máy phát 3.4.1.5 Bảo vệ chống kích từ Trong q trình vận hành máy phát điện xảy kích từ hƣ hỏng mạch kích thích, hƣ hỏng hệ thống tự động điều chỉnh điện áp… Khi máy phát điện bị kích từ thƣờng dẫn đến đồng gây phát nóng cục stato rơto Nếu hở mạch kích thích gây q điện áp cuộn dây roto gây nguy hiểm cho cách điện cuộn dây 76 Ở chế độ vận hành bình thƣờng, máy phát điện đồng làm việc với sức điện động E cao điện áp đầu cực máy phát UF (chế độ q kích thích, đƣa cơng suất phản kháng Q vào hệ thống, Q > 0) Khi máy phát làm việc chế độ thiếu kích thích kích thích, sức điện động E thấp điện áp UF, máy phát nhận công suất phản kháng từ hệ thống (Q < 0) Nhƣ kích từ, tổng trở đo đƣợc đầu cực máy phát thay đổi từ Zpt (tổng trở phụ tải nhìn từ phía máy phát) nằm góc phần tƣ thứ mặt phẳng tổng trở phức sang ZF (tổng trở máy phát nhìn từ đầu cực chế độ Q < 0) nằm góc phần tƣ thứ tƣ mặt phẳng tổng trở phức Hình 3.12: Nguyên lý làm việc bảo vệ chống kích từ Khi xảy kích từ, điện kháng máy phát thay đổi từ trị số Xd (điện kháng đồng bộ) đến trị số X’d (điện kháng độ) có tính chất dung kháng Vì để phát kích từ máy phát điện, sử dụng rơle điện kháng cực tiểu có X’d < Xkđ < Xd với đặc tính vịng trịn có tâm nằm trục -jX mặt phẳng tổng trở phức Tín hiệu đầu vào rơle điện áp dây Ubc lấy đầu cực máy phát dòng điện pha Ib, Ic lấy pha tƣơng ứng Điện áp sơ cấp UBC đƣợc đƣa qua biến áp trung gian BUG cho điện thứ cấp lấy đại lƣợng a.UBC b.UBC (với b > a) tƣơng ứng với điểm A B đặc tính điện kháng khởi động 77 Khi kích từ, dịng điện chạy vào máy phát mang tính chất dung vƣợt trƣớc điện áp pha tƣơng ứng góc 900 Hiệu dịng điện pha B C thơng qua biến dịng cảm kháng BIG tạo nên điện áp phía thứ cấp UD vƣợt trƣớc dịng điện IBC góc 900 Nhƣ góc lệch pha hai véctơ điện áp UD UBC 1800 Điện áp đƣa vào biến đổi dạng sóng (hình sin sang hình chữ nhật) S1 S2 tƣơng ứng bằng: U1=a.UBC−UD; U2=b.UBC−UD Góc lệch pha α U1 U2 đƣợc kiểm tra Ở chế độ bình thƣờng α=00, rơle khơng làm việc Khi bị kích từ α = 1800, rơle tác động Góc khởi động đƣợc chọn khoảng 900 Các hệ số a, b đƣợc chọn (bằng cách thay đổi đầu phân áp BUG) cho điểm A B hình 3.3b thoả mãn điều kiện: b.UBC>UD>a.UBC (3.20) 3.4.1.6 Bảo vệ chống điện áp Điện áp đầu cực máy phát điện tăng cao mức cho phép có trục trặc hệ thống tự động điều chỉnh kích từ máy phát bị tải đột ngột Quá điện áp đầu cực máy phát gây tác hại cho cách điện cuộn dây, thiết bị đấu nối đầu cực máy phát, máy phát làm việc hợp với MBA làm bão hoà mạch từ MBA tăng áp, kéo theo nhiều tác dụng xấu Hình 3.13: Bảo vệ chống điện áp hai cấp đặt máy phát điện 78 Bảo vệ chống điện áp đầu cực máy phát thƣờng gồm hai cấp Cấp (RU1) với điện áp khởi động: Ukđ RU1 = 1,1.Udđ Cấp làm việc có thời gian tác động lên hệ thống tự động điều chỉnh kích từ để giảm kích thích máy phát điện Cấp (RU2) với điện áp khởi động: Ukđ RU2 = (1,3 ÷ 1,4).Udđ Cấp làm việc tức thời, tác động cắt máy cắt điện đầu cực máy phát tự động diệt từ trƣờng máy phát điện 3.4.1.7 Bảo vệ chống tải cho cuộn dây stator rôto máy phát điện Quá tải gây phát nóng cuộn dây stator nhiều nguyên nhân nhƣ máy phát điện vận hành với hệ số công suất thấp, thành phần công suất phản kháng vƣợt mức cho phép, có trục trặc hƣ hỏng hệ thống làm mát hệ thống điều chỉnh điện áp làm cho máy phát điện bị kích thích Hai nguyên nhân sau làm cho cuộn dây rơto bị phát nóng q mức Cuộn dây rơto bị q tải ngắn hạn trình điều chỉnh điện áp máy phát tải đầy công suất tác dụng Thời gian chịu đựng tải cuộn dây máy phát điện có giới hạn phụ thuộc vào mức độ tải, kết cấu máy phát, hệ thống làm mát cỡ công suất máy phát điện Có nhiều nguyên lý khác đƣợc áp dụng để thực bảo vệ chống tải cho cuộn dây máy phát điện: theo số đo trực tiếp nhiệt độ cuộn dây, nhiệt độ chất làm mát gián tiếp qua trị số dòng điện chạy qua cuộn dây 79 Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống tải cuộn dây máy phát điện Ta sử dụng kết hợp hai phép đo: đo trực tiếp nhiệt độ môi chất làm mát đo gián tiếp qua bình phƣơng trị số hiệu dụng dòng điện Hệ thống đo lƣờng gồm hai kênh làm việc song song, bảo vệ tác động hai rơle RL1 RL2 tác động 3.4.1.8 Bảo vệ chống tần số giảm thấp Tần số hệ thống điện bị giảm thấp cân (thiếu) công suất tác dụng hệ thống hệ thống tự động điều chỉnh tần số đặt máy điện bị hƣ hỏng Tần số thấp gây nhiều hậu xấu: - Làm hỏng cánh tuabin bị rung - Giảm suất thiết bị tự dùng nhƣ bơm, quạt, hệ thống cấp nhiên liệu, hệ thống làm mát… - Làm tăng nhiệt độ máy điện mức cho phép tổn thất thép tăng lên hệ thống làm mát bị giảm suất - Gây bão hòa mạch từ máy biến áp Bảo vệ chống tần số giảm thấp thƣờng có mức tác động, cấp thứ với tần số khởi động fkđ = 47,5 Hz tác động tức thời cách ly máy phát điện khỏi hệ thống Cấp thứ tác động dừng tổ máy sau máy phát bị cách ly khỏi hệ thống khoảng thời gian xác định mà tần số khôi phục lại trị số bình thƣờng 3.4.1.9 Bảo vệ chống luồng cơng suất ngƣợc 80 Để bảo vệ chống chế độ công suất ngƣợc, ngƣời ta kiểm tra hƣớng công suất tác dụng máy phát điện Yêu cầu rơle hƣớng công suất phải có độ nhạy cao để phát đƣợc luồng cơng suất ngƣợc với trị số bé (thƣờng để bù đắp lại tổn thất máy phát chế độ này) Để đảm bảo độ nhạy bảo vệ cơng suất ngƣợc máy phát điện có cơng suất lớn, mạch dịng điện bảo vệ thƣờng đƣợc đấu vào lõi đo lƣờng máy biến dòng (thay cho lõi bảo vệ thƣờng dùng cho thiết bị bảo vệ khác) Bảo vệ chống công suất ngƣợc thƣờng có cấp tác động Cấp thứ với thời gian khoảng – giây sau van STOP khẩn cấp làm việc cấp thứ với thời gian cắt máy khoảng vài chục giây không qua tiếp điểm van STOP (hình 3.15) Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống công suất ngƣợc 3.4.2 Bảo vệ đƣờng dây truyền tải phân phối điện Phƣơng pháp chủng loại thiết bị bảo vệ đƣờng dây tải điện phụ thuộc nhiều yếu tố nhƣ: đƣờng dây không hay dây cáp, chiều dài đƣờng dây, phƣơng thức nối đất hệ thống, công suất truyền tải tầm quan trọng đƣờng dây, số mạch truyền tải vị trí đƣờng dây cấu hình hệ thống, cấp điện áp đƣờng dây v.v… Đƣờng dây cấp điện áp danh định từ 220 kV trở lên đƣợc gọi đƣờng dây truyền tải từ 110 kV trở xuống đƣợc gọi đƣờng dây phân phối Những cố thƣờng gặp đƣờng dây tải điện ngắn mạch (nhiều pha pha) chạm đất pha (trong lƣới điện có trung điểm cách 81 điện nối qua cuộn Petersen), điện áp (khí thao tác), đứt dây tải Để chống dạng ngắn mạch lƣới hạ áp thƣờng ngƣời ta dùng cầu chảy aptomat (khí cụ tự động cắt mạch điện có dịng điện q tải ngắn mạch chạy qua, đóng trở lại tay sau khắc phục cố) Để bảo vệ đƣờng dây trung áp chống ngắn mạch, ngƣời ta dùng loại bảo vệ: - Q dịng điện cắt nhanh có thời gian (với đặc tính độc lập phụ thuộc); - Q dịng điện có hƣớng; - So lệch dùng cáp thứ cấp chuyên dùng; - Khoảng cách Đối với đƣờng dây cao áp siêu cao áp, ngƣời ta thƣờng dùng loại bảo vệ: So lệch dòng điện; khoảng cách; so sánh tín hiệu; so sánh pha; so sánh hƣớng (cơng suất dịng điện) [Trích tr 121 – 1] 82 KẾT LUẬN Sau tháng làm tốt nghiệp, dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS Hồng Xn Bình thầy giáo khoa bạn bè cộng với nỗ lực thân đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu tổng quan trạm phát điện – Đi sâu đo lƣờng bảo vệ” Quá trình thực đồ án giúp em củng cố lại kiến thức học hiểu thêm nhiều thực tế Trong đề tài em giải đƣợc vấn đề sau: Tổng quan trạm phát điện Biến đổi tín hiệu khí cụ điện trạm phát điện Tự động hóa đo lƣờng bảo vệ trạm phát điện Tuy nhiên, thời gian nghiên cứu đề tài khơng có nhiều, trình độ chun mơn cịn hạn chế Mặt khác việc thu thập tài liệu nhiều khó khăn trở ngại điều kiện khách quan khác khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy cô giáo khoa bạn đồng nghiệp giúp đỡ em, đóng góp ý kiến để đề tài em đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] VS.GS Trần Đình Long – Bảo vệ hệ thống điện – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội – 2000 [2] GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Tiến Ban – Trạm phát lƣới điện tàu thủy – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội – 2008 [3] TS Nguyễn Hữu Công – Kỹ thuật đo lƣờng – Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội - 2005 [4] Vũ Gia Hanh, Trần Khánh Hà, Phan Tử Thụ, Nguyễn Văn Sáu – Máy điện II – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội – 2006 [5] Phạm Văn Chới, Bùi Tiễn Hữu, Nguyễn Tiến Tôn – Khí cụ điện – Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội – 2006 [6] Nguyễn Văn Hòa, Bùi Đăng Thành, Hồng Sỹ Hồng – Giáo trình đo lƣờng điện cảm biến đo lƣờng – Nhà xuất giáo dục – 2005 [7] Ks Bùi Thanh Sơn – Bài giảng Trạm phát điện – Đại học Hàng Hải Việt Nam – 2013 [8] Tài liệu trạm phát điện Power Plan khu công nghiệp Nomura 84 ... khoa Đi? ??n – Đi? ??n Tử tạo đi? ??u kiện giúp đỡ em Hải Phòng, ngày tháng năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Ngọc Quyết CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ TRẠM PHÁT ĐI? ??N 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TRẠM PHÁT ĐI? ??N Trạm phát đi? ??n. .. Tự động đi? ??u chỉnh đi? ??n áp trạm phát đi? ??n 51 3.1.2 Làm việc song song máy phát trạm phát đi? ??n 54 3.2 MỘT SỐ QUY ĐỊNH VỀ BẢO VỆ TRẠM PHÁT ĐI? ??N 60 3.2.1 Nhiệm vụ thiết bị bảo vệ ... thuộc vào yêu cầu công suất tải, công suất trạm phát đi? ??n từ vài chục KW vài chục vài trăm MW Máy phát đi? ??n trạm phát đi? ??n thƣờng máy phát đi? ??n xoay chiều đồng ba pha có tự động đi? ??u chỉnh đi? ??n