chuong 10 bảo vệ máy phát

GENERATOR AND
AND
GENERATOR
GENERATOR ––
GENERATOR
TRANSFORMER
TRANSFORMER
PROTECTION
PROTECTION


I. TỔNG QUÁT

LOGO

Bảo vệ cuộn dây stator máy phát:
Bảo vệ rotor:
Các bảo vệ khác
BV so lệch dọc
BV quá áp
BV chống chạm các vòng dâyBV
trong
quámột
tốc cuộn
độ dây
BV quá tải
BV chống rung.
BV
nhiệt
chạm
cuộn kích từ

BV chống hư hỏng điều hoà điện thế
BV quá
BV
chạm
mất kích
từ. đất stator BV chống mất đồng bộ.
BV chống
BV chống mất đồng bộ
BV quá nhiệt trục đỡ.
BV chống quá nhiệt rotor do dòng
BV quá nhiệt bộ phận làm mát
stator không cân bằng.


LOGO

II. Bảo Vệ Stator Máy Phát

2.1 bảo Longitudinal
vệ so lệch dọc
differential
Bảo vệ so lệch
dọc được dùng đối với MF có công suất >1MW. BV
direct
chốngprotection
NM trong cácof
cuộn
dây stator.
connected
BVSL dùnggenerators

rơle tổng trở cao có điện trở ổn định nối tiếp

87

A

B

B

C

C

Stato

Stato

87

A

87

Rơle tổng
trở cao

BVSL dọc chống chạm pha và
chạm đất

87

Rơle tổng
trở cao

BV chống chạm đất


LOGO

II. Bảo Vệ Stator Máy Phát

 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
A
B
C

ISL

Stator

Vùng tác động

87

Cuộn hãm 87

Vùng không
tác động
87

Cuộn làm
việc

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I
h
Đặc tính làm việc của rơle SL có hãm


2.2 BV Chống NM Các Vòng Dây

LOGO

Trong Cùng Một Pha
a. BV so lệch ngang
a
b

BVSL dọc không phát hiện

c
A
B
C
a'

b’
c’
Stato
87
87
87

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


2.2 BV Chống NM Các Vòng Dây
Trong Cùng Một Pha

LOGO

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.

Rnđ

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.
Đối với bộ MF-MBA khi chạm đất ngoài sẽ
không có U0 nên không cần thời gian tác động trễ


2.3 BV quá nhiệt stator – quá tải MF

LOGO

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

LOGO

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 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)

51
50

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.


2.4 Bảo vệ cuộn dây Stator chạm đất

59

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


2.4 Bảo vệ cuộn dây Stator chạm đất

LOGO

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.

51


III. Bảo Vệ Rotor Máy Phát

LOGO

3.1 Bảo Vệ Chống Mất Kích Từ MF
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.


3.2 BV Cuộn Dây Rotor Chạm Đất

Có

LOGO

ba phương pháp phát hiện sự cố
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

Cuộn kích từ

64


LOGO

3.2 BV Cuộn Dây Rotor Chạm Đất
Có

ba phương pháp phát hiện sự cố

Cuộn
kích từ

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

Auxiliary AC
supply
64


LOGO

3.2 BV Cuộn Dây Rotor Chạm Đất
Có

ba phương pháp phát hiện sự cố

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
-

Cuộn
kích từ
-

+

64

Auxiliary
AC supply


3.3 BV Quá Nhiệt Rotor Do IMF kcb

LOGO

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 Ikcb:
- 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.


3.3 BV Quá Nhiệt Rotor Do IMF kcb

LOGO

Thời gian rotor chịu được quá nhiệt do Ikcb là:

k
t 2
I2

k: hằng số phụ thuộc vào từng loại MF và hệ
thống làm mát.
I22 :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.


IV. CÁC BẢO VỆ KHÁC

LOGO

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


IV. CÁC BẢO VỆ KHÁC

LOGO

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

LOGO

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 I R 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
Rơle dòng cũng là một dạng của BVDT đặt tại trung tính MF.

LOGO

V. BẢO VỆ BỘ MF-MBA
Với HTĐ lớn, MF điện thường đưa
trực tiếp vào MBA để truyền tải đi xa
thành một bộ.
a

a
a

Dùng rơle tổng trở làm BV dự trữ cho
bộ MF-MBA có độ nhạy cao hơn BV
quá dòng.

a

Khuyết điểm là vùng BV nhỏ BV a
chính và BVSL bộ.
Tổng trở khởi động bằng 70% tổng trở
MBA để BV hệ thống.
Zkđ = 0.7XT.

a
a