Bài giảng chuyên đề bảo vệ máy phát

BẢO VỆ MÁY PHÁT
LOGO
TỔNG QUÁT
Bảo vệ cuộn dây stator máy phát:
Bảo vệ rotor:
Các bảo vệ khác
BV so lệch dọc
BV so lệch dọc
BV chống chạm các vòng dây trong một cuộn dây
BV chống chạm các vòng dây trong một cuộn dây
BV quá tải
BV quá tải
BV quá nhiệt
BV quá nhiệt
BV chống chạm đất stator
BV chống chạm đất stator
BV chạm cuộn kích từ
BV chạm cuộn kích từ
BV mất kích từ.
BV mất kích từ.
BV chống mất đồng bộ
BV chống mất đồng bộ
BV chống quá nhiệt rotor do dòng
BV chống quá nhiệt rotor do dòng
stator không cân bằng.
stator không cân bằng.
BV quá áp
BV quá áp
BV quá tốc độ
BV quá tốc độ
BV chống rung.

BV chống rung.
BV chống hư hỏng điều hoà điện thế
BV chống hư hỏng điều hoà điện thế
BV chống mất đồng bộ.
BV chống mất đồng bộ.
BV quá nhiệt trục đỡ.
BV quá nhiệt trục đỡ.
BV quá nhiệt bộ phận làm mát
BV quá nhiệt bộ phận làm mát
LOGO
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
BV chống chạm pha và chạm đất
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
LOGO

BVSL không làm việc khi NM ngoài, chỉ BV 80÷85% cuộn stator MF. Không BV 100% vì
giá trị I
cđ
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.

I
kcb
của BVSL nhỏ nên I
kđ
nhỏ nên độ dốc đặc tính hãm nhỏ nên độ nhạy của rơle so lệch có
hãm cao
Stator
A
B
C
87
87
87
Cuộn làm
việc
0 1 2 3 4 5 6

Đặc tính làm việc của rơle SL có hãm
Cuộn hãm
Cuộn hãm
Vùng tác động
Vùng tác động
Vùng không
Vùng không
tác động
tác động
LOGO
BV Chống NM Các Vòng Dây
Trong Cùng Một Pha

BV so lệch ngang
Stato
A
B
C
87
87
87
a
b
c
a'
b’
c’
BVSL dọc 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
LOGO

BV chống chạm các vòng dây
trong cùng 1 pha dùng U
0
Bình thường không có U
0
, chỉ xuất hiện khi
có chạm giữa các vòng dây trong 1 pha hay
chạm đất bên ngoài MF.
U
0
phần lớn giáng trên R
nđ
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 U
0
>U
0
khi chạm các

vòng dây trong 1 pha. Để tránh tác động
nhầm cần thêm thời gian tác động trễ.
BV Chống NM Các Vòng Dây
Trong Cùng Một Pha
R
nđ
Đối với bộ MF-MBA khi chạm đất ngoài sẽ
không có U0 nên không cần thời gian tác
động trễ
LOGO
BV quá nhiệt stator – quá tải MF
Sự tăng nhiệt stator MF là do các nguyên nhân:
Sự tăng nhiệt stator MF là do các nguyên nhân:
-


Hỏng hệ thống làm mát.
Hỏng hệ thống làm mát.
-


Quá tải.
Quá tải.
-


Hỏng cách điện cuộn dây stator.
Hỏng cách điện cuộn dây stator.
Để phát hiện quá nhiệt MF lớn có thể dùng các phương pháp:
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.
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 các cầu ứng nhiệt đặt trong các rãnh chứa dây dẫn.
-


Dùng rơle lưỡng kim nhiệt đối với các MBA công suất nhỏ
Dùng rơle lưỡng kim nhiệt đối với các MBA công suất nhỏ
LOGO
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
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=U
đ
. Nối trung tính MF với đất qua tổng trở để
hạn chế I
cđ

. R tăng thì I
cđ
giảm. Nếu R quá lớn thì I
cđ
quá nhỏ ảnh hưởng độ
nhạy của rơle. Do đó chọn R≤1/(3ωC)
50
51
59
51
Máy phát nối đất qua điện trở cao.
Rơle dòng cắt nhanh 50 có trị số đặt
10% I
cđmax
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.
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%I
cđmax
ở U
đm
.
LOGO
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.


Bảo Vệ Chống Mất Kích Thích MF
LOGO
BV Cuộn Dây Rotor Chạm Đất
Cuộn
kích từ
Auxiliary AC
supply
64
64
Cuộn kích từ
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
Có ba phương pháp phát hiện sự cố
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
Cuộn
kích từ
Auxiliary
AC supply
64
+
-
-
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
LOGO
BV Quá Nhiệt Rotor Do I
MF kcb
Thành phần thứ tự nghịch của I
Thành phần thứ tự nghịch của I
kcb
kcb
rotor có thể tạo I cảm ứng có tần
rotor có thể tạo I cảm ứng có tần
số gấp đôi trong lõi thép. Nếu đủ lớn có thể gây quá nhiệt rotor.

số gấp đôi trong lõi thép. Nếu đủ lớn có thể gây quá nhiệt rotor.
Các nguyên nhân gây ra I
Các nguyên nhân gây ra I
kcb
kcb
:
:
-


Chạm ở trong cuộn dây stator.
Chạm ở trong cuộn dây stator.
-


Chạm không đối xứng ngoài và chưa kịp cắt.
Chạm không đối xứng ngoài và chưa kịp cắt.
-


Bị hở mạch.
Bị hở mạch.
-


Tiếp điểm máy cắt hư.
Tiếp điểm máy cắt hư.
-

Qúa tải không đối xứng.
Qúa tải không đối xứng.
LOGO
BV Quá Nhiệt Rotor Do I
MF kcb
Thời gian rotor chịu được quá nhiệt do I
Thời gian rotor chịu được quá nhiệt do I
kcb
kcb
là:
là:
2
2
k
t
I
=
k: hằng số phụ thuộc vào từng loại MF và hệ
k: hằng số phụ thuộc vào từng loại MF và hệ
thống làm mát.
thống làm mát.
I
I
2
2
2
2
:thành phần thứ tự nghịch dòng điện
:thành phần thứ tự nghịch dòng điện
Thông thường chọn k=45.

Thông thường chọn k=45.
Turbin hơi làm mát gián tiếp chọn k=30.
Turbin hơi làm mát gián tiếp chọn k=30.
Turbin nước hoặc diezen chọn k=40.
Turbin nước hoặc diezen chọn k=40.
MF có công suất
MF có công suất
≥
≥
800MW làm nguội trực tiếp thì k=10.
800MW làm nguội trực tiếp thì k=10.
MF có công suất siêu lớn thì chỉ cho phép chọn k=5.
MF có công suất siêu lớn thì chỉ cho phép chọn k=5.
LOGO
Bảo vệ quá điện áp
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%U
đm
.
Rơle quá áp tác động nhanh có trị số chỉnh định khoảng 130
-150%U
đm
LOGO
Bảo vệ quá tốc độ

MF turbin hơi nước được trang bị bộ điều tốc. Nó ngăn ngừa tốc độ
MF turbin hơi nước được trang bị bộ điều tốc. Nó ngăn ngừa tốc độ
tăng ngay khi mất tải 100%.
tăng ngay khi mất tải 100%.
Con lắc ly tâm để cắt khẩn cấp hơi nước khi tốc độ vượt quá 110%.
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
trị số đặt rơle quá tốc turbin nước khoảng 140%, rơle quá tốc cũng
được trong bị cho tổ turbin gaz.
được trong bị cho tổ turbin gaz.
Bảo vệ chống vận hành như động cơ
Khi ngưng cung cấp năng lượng đầu vào, MF làm việc như ĐC,
Khi ngưng cung cấp năng lượng đầu vào, MF làm việc như ĐC,
turbin hơi nước bị quá nhiệt.
turbin hơi nước bị quá nhiệt.
Dùng rơle công suất ngược có trị số đặt 0,2
Dùng rơle công suất ngược có trị số đặt 0,2
÷
÷
2%P
2%P
đm
đm
. Đối với turbin
. Đối với turbin
gaz trị số đặt yêu cầu là 25
gaz trị số đặt yêu cầu là 25
÷
÷
50%

50%
LOGO
Bảo vệ bộ MF-MBA
a
a
a
a
a
a
a
Với HTĐ lớn, MF điện thường đưa
Với HTĐ lớn, MF điện thường đưa
trực tiếp vào MBA để truyền tải đi xa
trực tiếp vào MBA để truyền tải đi xa
thành một bộ.
thành một bộ.
Dùng rơle tổng trở làm BV dự trữ cho
Dùng rơle tổng trở làm BV dự trữ cho
bộ MF-MBA có độ nhạy cao hơn BV
bộ MF-MBA có độ nhạy cao hơn BV
quá dòng.
quá dòng.
Khuyết điểm là vùng BV nhỏ BV
Khuyết điểm là vùng BV nhỏ BV
chính và BVSL bộ.
chính và BVSL bộ.
Tổng trở khởi động bằng 70% tổng trở
Tổng trở khởi động bằng 70% tổng trở
MBA để BV hệ thống.
MBA để BV hệ thống.

Z
Z
kđ
kđ
= 0.7X
= 0.7X
T
T
.
.