BẢO vệ các PHẦN tử TRONG hệ THỐNG điện

6/28/2013

CHƯƠNG 4
BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG
HỆ THỐNG ĐIỆN

PHẦN 1
BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN

I. CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ TÌNH TRẠNG
LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA MFĐ
• Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn stator.

1. Các
Chạm chập giữa các vòng dây trong cùng 1
dạng • pha.
hư
hỏng • Chạm đất 1 pha trong stator.

Bảo vệ so lệch dọc để
phát hiện và xử lý sự cố.

• Chạm đất 1 điểm hoặc 2 điểm mạch kích từ.

2. Tình
điện tăng cao do ngắn mạch ngoài
trạng • Dòng
hoặc quá tải.
làm
áp đầu cực tăng cao do mất tải đột
việc • Điện

ngột…
không
không đối xứng, mất kích từ, tần số
bình • Tải
thấp…
thường

Dòng ngắn mạch đạt giá trị rất lớn, dẫn đến sự
đốt nóng lõi thép và các cuộn dây.

1


6/28/2013

Bảo vệ so lệch ngang cho sự cố chạm
chập giữa các vòng dây trong cùng 1
pha.

Bảo vệ chống chạm đất 1 điểm cuộn
dây stator cho sự cố chạm đất 1 pha
trong stator.

Bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ
cho sự cố chạm đất 1 điểm hoặc 2 điểm
mạch kích từ

Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài và quá
tải do dòng điện tăng cao do ngắn mạch
ngoài hoặc quá tải

Sự cố chạm đất 1 điểm của mạch kích từ máy phát, máy
phát vẫn có thể làm việc bình thường.
Sự cố chạm đất 2 điểm của mạch kích từ máy phát, phần
cuộn dây giữa 2 điểm này bị nối tắt nên dòng điện trong
cuộn dây sẽ tăng lên, ..làm mất đối xứng từ trường, làm
rung máy phát.

Quá tải làm cuộn dây bị đốt nóng, làm hỏng cách
điện…

2


6/28/2013

II. CÁC BẢO VỆ RƠLE CHO MÁY PHÁT ĐIỆN
Bảo vệ so lệch dọc để phát hiện và xử lý sự cố (1).
Bảo vệ so lệch ngang cho sự cố (2).
Bảo vệ chống điện áp đầu cực máy
phát tăng cao

Bảo vệ chống chạm đất 1 điểm cuộn dây stator cho sự
cố (3).
Bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ cho sự cố (4).
Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài và quá tải cho sự cố
(5).
Bảo vệ chống điện áp đầu cực máy phát tăng cao (6)
Ngoài ra, dùng BV khoảng cách làm BV dự phòng cho
BV so lệch, BV chống mất đồng bộ…

1. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ PHẦN TĨNH MFĐ

a. Bảo vệ quá dòng:

1. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ PHẦN TĨNH MFĐ

b. Bảo vệ so lệch dọc :

Bảo vệ so lệch dọc có
nhiệm vụ chống ngắn mạch
nhiều pha trong cuộn dây
stator máy phát

Với các máy phát công suất bé và trung bình, sử dụng
bảo vệ quá dòng có khóa áp thấp

3


6/28/2013

1. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ PHẦN TĨNH MFĐ

c. Bảo vệ so lệch ngang :
Để bảo vệ chống ngắn mạch giữa các vòng dây được
thực hiện theo nguyên lý bảo vệ so lệch ngang có kết
hợp bộ lọc sóng hài.
Đối với MF công suất vừa và nhỏ chỉ có cuộn dây đơn,
lúc đó chạm chập giữa các vòng dây kèm theo chạm vỏ,

nên BV chống chạm đất tác động (không cần BV so lệch
ngang)
Đối với MF công suất lớn, cuộn dây stator làm bằng
thanh dẫn và được quấn kép, nên BV so lệch ngang được
sử dụng.

2. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT MẠCH KÍCH TỪ
MFĐ (64)
Đối với các MFĐ công suất bé và trung bình (máy phát
nhiệt điện), đặt BV báo tín hiệu khi có một điểm chạm
đất và tác động cắt máy phát khi có điểm chạm thứ 2.

1. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ PHẦN TĨNH MFĐ

d. Bảo vệ khoảng cách:
Đối với các máy phát điện
công suất lớn, sử dụng bảo
vệ khoảng cách làm bảo vệ
dự phòng cho BV so lệch.
Vì khoảng cách từ MBA đến
máy cắt cao áp khá ngắn nên
để tránh tác động nhầm khi
ngắn mạch ngoài vùng bảo
vệ

3. BẢO VỆ CHỐNG MẤT KÍCH TỪ MÁY PHÁT
ĐIỆN (40)
Khi máy phát bị mất kích từ, dẫn đến mất đồng bộ ở
stator và rotor, hở mạch gây nguy hiểm cho cách điện
cuộn dây do quá áp, gây quá nhiệt.

Đối với các MFĐ công suất lớn (máy phát thủy điện),
tác động cắt máy phát ra khỏi hệ thống khi có điểm
chạm thứ 1.

Bình thường E>UF suy ra Q>0 (máy phát phát công
suất phản kháng)

Có 3 phương pháp sử dụng để phát hiện chống chạm
đất một điểm mạch kích từ:

Ở chế độ mất kích từ E< UF suy ra Q<0 (máy phát nhận
công suất phản kháng từ hệ thống)

Phương pháp phân thế
Phương pháp dùng nguồn phụ AC
Phương pháp dùng nguồn phụ DC

4


6/28/2013

3. BẢO VỆ CHỐNG MẤT KÍCH TỪ MÁY PHÁT
ĐIỆN (40)

4. BẢO VỆ CHỐNG CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG
BÌNH THƯỜNG.
Bảo vệ chống quá áp (59).
Bảo vệ chống giảm áp (27).

Bảo vệ chống quá tải (49, 51)
Bảo vệ chống dòng công suất ngược (32)
Bảo vệ chống mất kích từ (40).

III. SƠ ĐỒ BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN

III. SƠ ĐỒ BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN

5


6/28/2013

BÀI TẬP 1
Tính toán bảo vệ role cho máy phát có Sn = 30MVA, điện áp
định mức là 6,3KV, suất điện động trong hệ đvtđ là E=1,05;
điện trở siêu quá độ dọc trục x’’d= 0.125;
Máy tăng áp loại T∏ 40000/110 có công suất định mức là SBA=
40MVA; 6.3kV/115kV; điện áp ngắn mạch phần trăm Uk%=
10.5%. Tính BV quá dòng cực đại, cắt nhanh; BV so lệch.

I. CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ TÌNH TRẠNG
LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA MBA
cố trực tiếp: ngắn mạch các cuộn dây, hư
Sự cố • Sự
hỏng cách điện.
bên
trong • Sự cố gián tiếp: quá nhiệt, áp suất dầu tăng
MBA cao…. .diễn ra từ từ, nếu không xử lý kịp
thời thành sự cố trực tiếp.

PHẦN 2
BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

II. CÁC BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP
1. Bảo vệ bằng rơle hơi:
Một trong những bảo vệ chính chống các dạng sự cố
khác nhau trong thùng MBA là bảo vệ role hơi.
Bảo vệ này phản ứng với mọi loại sự cố xảy ra trong
thùng MBA.
Role hơi làm việc theo nguyên lý không điện: hoạt động
dựa vào sự bốc hơi của dầu MBA khi bị sự cố và mức
độ hạ thấp dầu quá mức cho phép.

Xử lý

• Sự cố trực tiếp: Nhanh chóng cách ly.
• Sự cố gián tiếp: Phát tín hiệu báo nhân viên
trực.

6


6/28/2013

II. CÁC BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

II. CÁC BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

1. Bảo vệ bằng role hơi:

2. Bảo vệ quá dòng:

Bảo vệ quá dòng thực hiện theo 2 cấp:
Cấp thứ nhất: bảo vệ cắt nhanh
Cấp thứ hai: Bảo vệ quá dòng cực đại.

II. CÁC BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

II. CÁC BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

3. Bảo vệ so lệch:

3. Bảo vệ so lệch:

Bảo vệ so lệch làm bảo vệ chính: nhiệm vụ chống ngắn
mạch trong các cuộn dây và ở đầu ra của MBA.

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch cho MBA 2 cuộn dây

7


6/28/2013

II. CÁC BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP
4. Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây MBA :

MBA có trung tính nối đât, để BV chống chạm đất sử dụng
role quá dòng hay rơle so lệch thứ tự không

III. SƠ ĐỒ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

Bảo vệ so lệch có BI phụ

III. SƠ ĐỒ BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP

8


6/28/2013

BÀI TẬP
Tính toán bảo vệ role cho MBA 40000/110 có công suất
định mức SnBA= 40000kVA, điện áp định mức là 115/37kV,
điện áp ngắn mạch phần trăm Uk%= 10.5%, máy có bộ phận
tự động điều chỉnh điện áp ∆udc= 10%.
Công suất ngắn mạch cực đại tại thanh cái phía sơ cấp là
SkHT= 685MVA.
MBA đấu Y/∆; hệ số tin cậy bằng 1,3; hệ số quá tải bằng
1,1; hệ số đột biến dòng từ hóa kdb = 4.

PHẦN 3
BẢO VỆ THANH GÓP

MBA được trang bị các loại bảo vệ: BV so lệch, BV cắt
nhanh (đặt ở thứ cấp), BV bằng role hơi, BV chống quá tải.

I. Bảo vệ thanh góp bằng các phần tử nối kết với
thanh góp:

II. Bảo vệ so lệch thanh góp:

Dùng role 95 để phát hiện đứt mạch thứ BI, đặt nối
tiếp hay song song với bảo vệ thanh góp (87B)

9


6/28/2013

1. Bảo vệ so lệch thanh góp dùng role dòng điện:

2. Bảo vệ so lệch thanh góp dùng role dòng điện có
hãm::

Sơ đồ thường là sơ đồ so lệch cân bằng áp.

Sơ đồ thường là sơ đồ so lệch cân bằng áp.

Khi ngắn mạch ngoài, tổng dòng bằng không và điện
thế đưa vào role bằng không.

Khi ngắn mạch ngoài, tổng dòng bằng không và điện
thế đưa vào role bằng không.

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, hiệu điện thế xuất
hiện qua role và làm role tác động.

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, hiệu điện thế xuất

hiện qua role và làm role tác động.

3. Bảo vệ so lệch thanh góp dùng role tổng trở cao
(không hãm):

SƠ ĐỒ BẢO VỆ THANH GÓP TIÊU BIỂU

Trong chế độ làm
việc bình thường:
∆I= ITI – ITII = 0;
dòng điện thứ cấp
của BI chạy qua R
bằng 0.

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, toàn bộ dòng ngắn
mạch chạy qua R tạo nên điện áp đặt lớn, Role tác
động.

Sơ đồ bảo vệ so lệch hệ thống 2 thanh góp

10


6/28/2013

SƠ ĐỒ BẢO VỆ THANH GÓP TIÊU BIỂU

Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi ngắn mạch ngoài

SƠ ĐỒ BẢO VỆ THANH GÓP TIÊU BIỂU

Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi ngắn mạch trên thanh góp I

I. CÁC DẠNG SỰ CỐ VÀ BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

PHẦN 4
BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

Sự cố đường dây tải điện là: ngắn mạch, chạm đất,
quá điện áp, đứt dây, quá tải…
Chống ngắn mạch lưới hạ áp dùng cầu chảy (fuse)
hay aptomat.
Đường dây trung áp: quá dòng cắt nhanh, quá dòng có
hướng, bảo vệ khoảng cách, bảo vệ so lệch sử dụng cáp
chuyên dùng
Đường dây cao áp, siêu cao áp: So lệch dòng điện,
bảo vệ khoảng cách, so sánh biên độ, pha…

11


6/28/2013

II. CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐZ THƯỜNG DÙNG

II. CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐZ THƯỜNG DÙNG

1. Bảo vệ quá dòng cực đại (50)
2. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (51)
3. Bảo vệ quá dòng có hướng (67)

4. Bảo vệ quá dòng chống chạm đất (50/51N)
5. Bảo vệ so lệch(87)
- Bảo vệ so lệch dọc cho đường đơn
- Bảo vệ so lệch ngang cho đường dây song song
6. Bảo vệ khoảng cách

BÀI TẬP
Tính toán bảo vệ cắt nhanh cho MBA có công suất định mức
SnBA= 16000kVA, điện áp định mức là 110/22kV, điện áp
ngắn mạch phần trăm Uk%= 10.5%, máy có bộ phận tự động
điều chỉnh điện áp ∆udc= 10%.
Dòng ngắn mạch ngoài tại điểm N là Ik(3)= 2,13kA
N
BV1

12