Bảo vệ tổ máy phát điện

PHẦN III : CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ MÁY PHÁT


III.1 BẢO VỆ SO LỆNH MÁY PHÁT 87G :
87G có tác dụng bảo vệ tổ máy trong trường hợp có sự cố ngắn mạch cuộn
dây stator hoặc trên cáp máy phát trong vùng bảo vệ.
Vùng bảo vệ

IS1

IS2
MÁY PHÁT

IT1

IT2

IT2
87G

IT1
Idiff = | IT1 + IT2 | = 0 -> 87G không tác động


IS2

IS1
MÁY PHÁT
IT1

IT2

87G
IT1

IT2

Idiff = | IT1+ IT2 | ≠ 0 -> 87G tác động không thời gian


Tuy nhiên khi xảy ra ngắn mạch ngoài, mức độ từ hóa của các CT sẽ khác nhau,
sinh ra IKCB vào rơle, nếu dòng KCB có trị số lớn hơn IKĐ của rơle bảo sẽ tác động
nhầm, để hạn chế trường hợp này, đặc tính xuyên được sử dụng.
IS2
I
S1

MÁY PHÁT
IT2

IT1

IT2
87G
IT1
Idiff = | IT1 + IT2 | + | IKCB | # 0 -> 87G có thể tác động


Nguyên tắc của đặc tính xiên: Ngưỡng Trip của bảo vệ sẽ tăng lên
khi dòng vào rơle tăng.
Đặc tính xiên :

IDIFF=|I1+I2|
K2
Vùng hoạt
động
Vùng
giới hạn

K1
IS1
IS2
IS1=0.5A ; K1=0%
IS1=

IBIAS < IS2 : IDIFF  K1. IBIAS + IS1
IBIAS > IS2 : IDIFF  K2.IBIAS –(K2 - K1)IS2 + IS1
IS1(0.05IN -0.5IN); K1(0-20%);
IS2(1IN-5IN); K2(20-150%).

6A ; K1=150%

IBIAS=

I1  I 2
2


III.2 BẢO VỆ CHẠM ĐẤT STATOR 64S
Phát hiện sớm các sự cố chạm đất do hư hỏng các điện các cuộn dây stator và cáp dẫn.
Vùng có thể xảy ra chạm đất
MBA KT

DS

~

231
501-1
PT

a
Theo thống kê :

1T

11T

Iđ ~ a

Khi Iđ(1) > 5A -> có khả năng duy trì tia lửa điện tại chổ chạm đất -> làm hỏng cách điện và
lõi thiếp stator.
Bảo vệ chạm đất cuộn dây stator được sử dụng.


Sự phân bố Uo ở các vị trí lúc xảy ra chạm đất stator

U0


A

B

C
Uo= U1 + U2 + U3 = 0

95%

P343

UO≠ 0
13,2KV/220V

Uo<
0.6ohm

Uo > 5.0V , t = 0.1s

Còn 5% ?


SỰ PHÂN BỐ ĐIỆN ÁP SÓNG HÀI BẬC 3 DỌC THEO CUỘN DÂY STATOR
Khi tổ máy vận hành sự phân bố điện áp sóng hài bậc 3 như sau:
G
B

N

FULL
LOAD

USHB3~395V

NO
LOAD

N
50%

B
100%

Khi chạm đất ở điểm trung tính sự phân bố điện áp sóng hài bậc 3 như sau:
G
FULL
NO
LOAD

B

N

Gấp
2 lần

LOAD

N
50%

B
100%

Khi chạm đất ở đầu cực sự phân bố điện áp sóng hài bậc 3 như sau:
N

G

B

N

50%
NO
LOAD

100%
FULL
LOAD

B


Sóng hài bậc 3 : do tính phi tuyến của mạch MF nên điện áp cuộn dây stator luôn chứa thành
phần này.
SHB3 phụ thuộc : điện kháng MF,điện dung stator so với đất, điện dung của thanh dẫn so với
đất, điện dung của cuộn dây MBA với MF.

A

B

C

5%
UN3H<

13,2KV/220V

0.6ohm

P343

uN3H<
UN3H< 0.7V ( # 42V), t=0,5s
P < 3MW ; Q<-10MVAR


III.3 BẢO VỆ QUÁ ĐiỆN ÁP TRÊN ĐẦU CỰC MF 59
59

Cắt
Nngoài
Gần
TC

Bộ
AVR
Bị
Lỗi

UMF

Khi Nngoài -> U
giảm -> AVR sẽ
tăng IKT-> U tăng
gây quá điện khi
sự cố bị loại từ

AVR hiểu sai
là UF đang
thấp->AVR
tăng IKT->gây
quá điện áp
Phá hỏng cách điện máy phát.
Gây bảo hòa mạch từ của MBA-> phát nóng MBA
Ảnh hưởng đến hệ thống phụ tải công suất


P343
113,2KV/110V

59

t=1s

Trip

Gía trị setting: V>> 132V # UF > 120%* 13,2Kv = 15.8Kv


III.4 BẢO VỆ KÍCH TỪ 40
40

Hệ
thống
kích
từ
bị Trip
bất
ngờ.

Phóng
điện ở
vành
trượt
hoặc
sự cố
nguồn
kích
từ.

Hở
mạch
hoặc
ngắn
mạch
kích từ
DC.

Làm mất đồng bộ giữa stator và rotor
Hở mạch kích từ có thể gây quá điện áp trên cuộn dây rotor làm hỏng cách điện
Máy phát làm việc như một động cơ điện cảm ứng do nhận Q từ hệ thống

E , Xd

P;Q

UF
H

P ;- Q
+Q

Giới hạn
to rotor

Giới hạn
to stator

Vùng
làm việc

-Q

Giới hạn
to stator

Khi mất kích từ tổ máy sẽ nhận Q từ hệ thống rất lớn.
Làm sao phát hiện ?

P

Lưu đồ sự thay đổi tổng trở lúc vận hành và lúc xảy ra sự cố :
Nguyên tắc bảo vệ
40 dựa trên một
đặc tính trở kháng
vòng
Khi mất kích từ
điện kháng của MF
sẽ thay đổi từ trị số
Xd đến Xd’

+jX

Miền quá kích
thích E>0,Q>0
Z
R

-Xa1
Miền kém kích
thích E<0,Q<0
-Xb1

Z
Vùng Trip

Trip

-Xa1=2.5ohm; -Xb1 =25ohm , t = 1s

III.5 BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT ROTOR 64R
Nguyên nhân xảy ra chạm đất rotor :
 Hư hỏng cách điện của cuộn dây rotor.
 Chạm đất ở hệ thống kích từ.

A

UKT

+

B

C

-

IKT

Hư hỏng không
đáng kể-> Tổ máy
vẫn tiếp tục vận
hành

t1

t2

Iđ<<

Iđ>

Nung nóng cách
điện và lõi rotor

UAB,UBC,UCA
không đối
xứng
Một vài đôi
cực từ có thể
bị nối tắc

Báo tín hiệu khi xảy ra sự cố chạm đất điểm thứ
nhất nếu không giải từ được sự cố thì ngừng máy


UKT

+
Iđ =0

Iđ # 0

IKT

64R
UP
R=UP/Iđ < 4000 ohm

230VAC

t=5s

Báo chạm đất rotor

-


III.6 BẢO VỆ KÉM ÁP ĐẦU CỰC MÁY PHÁT 27
Nguyên nhân :
Sự cố lưới (ngắn mạch ở gần thanh cái,thiếu công suất phản kháng…)
Sự cố bộ AVR.
Hậu quả :
Ảnh hưởng đến hoạt động các phụ tải tự dùng.
Nguyên lý :

P343
113,2KV/110V

29

t=2,5s

Trip

Setting : U < 77V <-> UF < 70%Uđm = 70%*13,3KV = 9,24KV

III.7 BẢO VỆ TẦN SỐ THẤP 81L
Ppt = PF - ∆P

G

Khi Ppt = PF -> fF = fL ↔ fF = 50 Hz
Khi Ppt > PF -> fF < fL ↔ fF < 50 Hz

Đặc tính tần số:
f
fđm
f1<

Trip 86-3

f2<<
t1=0
 Setting : f < 47Hz , t = 3s

t2=3s

Time


Lệnh Trip MC
113,2KV/110V

P343

27

51V
3000A/5A

51

t=2s

Trip


I
51
I>

51V
KI>

U<

U


III.9 BẢO VỆ CÔNG SUẤT NGƯỢC 32R VÀ QUÁ TẢI 49

1. Bảo vệ chống luồng công suất ngược 32R :
Khi năng lượng cung cấp cho Turbine bị gián đoạn hoặc sự cố bộ điều tốc .Công
suất từ lưới sẽ đổ về MF, và MF sẽ làm việc như một động cơ điện nhận công suất
từ hệ thống.
Ngưỡng tác động của chức năng 32R trong P343 : Pngược > 3,6% Pđm = 1440KW.

2. Bảo vệ quá tải MF 49 :
Khi MF quá tải, nhiệt lượng sinh ra sẽ lớn dần lên theo thời gian quá tải, làm ảnh
hưởng đến thiết bị.
Ngưỡng tác động của chức năng 49 trong P343 : I  2220A trip
Alarm 1968A ;20ph