Bài tập lớn môn Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 16: Bảo vệ máy phát. Máy biến áp và máy phát

độ khác nhau. Ảnh hưởng của hệ số này trong suốt quá trình mất đồng bộ là làm cho XG có nhiều giá trị khác nhau. Hậu quả là quỹ đạo trở kháng không được thiết lập cố định một điểm, nhưng nó vẽ thành một quỹ đạo nhỏ.
	Sơ đồ bảo vệ mất kích từ phải hoạt động dựa trên điều kiện này, nhưng đặc tính thì không cố định khi máy phát hoạt động. Một giới hạn hoạt động giá trị lớn nhất của góc rotor là 1200. Quỹ đạo hoạt động có thể được thể hiện bằng một vòng tròn trở kháng như hình 16.22, điều kiện hoạt động ổn định nằm ngoài vòng tròn.
Hình 16.22 Quỹ đạo của hoạt động giới hạn của máy đồng bộ (trang 507 sách NPAG)
16.2 Đặc tính của bảo vệ dựa trên tính toán trở kháng
	Có thể bảo vệ mất kích từ bằng việc tính toán trở kháng. Đặc tính trở kháng được cài đặt xấp xỉ vùng hoạt động mất kích từ của máy phát trong khi đó cho phép máy phát hoạt động ở giới hạn cho phép. Một hoặc hai giá trị cài đặt cho thành phần dưới trở kháng được cài đặt phù hợp cho sự cố mất kích từ miễn là máy phát hoạt động ở công suất thấp (20-30%Pn) không bị giảm xuống hoạt động như là máy phát cảm ứng. Đặc tính được chia thành hai tầng bảo vệ được thể hiện ở hình 16.23. Tầng thứ nhất bao gồm Xa1 và Xb1 có thể được thiết lập để phát hiện mất kích từ khi máy phát hoạt động ở công suất thấp (20-30% Pn) có thể giảm xuống hoạt động ở chế độ máy phát cảm ứng.Hình 16.23 Đặc tính của bảo vệ mất kích từ (trang 508 sách NPAG)
	Thời gian trễ lúc khởi động td1 và lúc ngắt tdo1 được thêm vào các thành phần trở kháng này. Thời gian td1 được sử dụng để ngăn chặn hoạt động trong suất quá trình quá độ của cuộn dây được cài đặt trở kháng là Xb1. Tuy nhiên, thời gian trễ này đủ ngắn để ngăn ngừa hư hại do mất kích từ gây ra. Nếu bảo vệ trượt cực không được yêu cầu thì, thời gian td01 được cài đặt để khởi động lại ngay lặp tức. Thành phần thứ hai, bao gồm cài đặt Xa2,Xb2 và thời gian td2 và td02 có thể được sử dụng để ngắt ngay lặp tức khi mất kích từ lúc máy phát hoạt động đầy tải.
17. BẢO VỆ TRƯỢT CỰC
17.1 Bảo vệ sử dụng yếu tố công suất ngược
	Trong lúc mất đồng bộ, dòng công suất tác dụng sẽ đổ ngược trực tiếp, vì thế một relay công suất ngược có thể được sử dụng để phát hiện trường hợp này. Tuy nhiên, vì trường hợp công suất ngược thì tuần hoàn, yếu tố này sẽ lặp lại trong suốt thời gian dòng công suất ngược của chu kì, trừ khi có thời gian delay của cảm biến rất ngắn hoặc có drop-off timer delay phù hợp được sử dụng để loại bỏ sự lặp lại.
	Thuận lợi chính của phương pháp này là yếu tố công suất ngược thì thường hoàn toàn được phát hiện vì thế không cần thêm yếu tố bảo vệ khác. Bất lợi chính là mất thời gian cho (tripping) sai sót và bất lực để điều khiển góc hệ thống ở chổ mệnh lệnh của máy cắt lỗi sẽ được thoát ra, nếu nó có một yêu cầu để giới hạn dòng làm việc gián đoạn máy cắt. Khó xác định thiết lập phù hợp. Việc xác định thiết lập trong từ trường, tù một kiểm tra trượt cực kĩ lưỡng thì không khả thi và nghiên cứu phân tích có lẽ không thể tìm ra mọi trường hợp trượt cực xảy ra.
17.2 Bảo vệ sử dụng yếu tố dưới trở kháng
	Hình 16.21 bảo vệ mất kích từ bằng dò dưới trở kháng đặc tính có dùng để dò tìm lỗi mất đông bộ, nơi ứng dụng, nơi truy tâm điện của hệ thống công suất và máy phát nằm sau điểm đặt relay. Thông thường là trường hợp máy phát nhỏ thì được kết nối với hệ thống truyền tải công suất (XG>>(XT+XS)) kham khảo trong hình 16.23. nếu đáp ứng bảo vệ mất đồng bộ được yêu cầu timer drop-off của yếu tố của việ tính toán đường kính trở kháng nên được cài đặt để ngăn chặn sự lặp lại của nó trong mỗi chu kì trượt cho đến khi td1 timer delay hành trình đã quá hạn.
	Như là bảo vệ công suất ngược, đó là một dạng cơ bản của bảo vệ mất đồng bộ. Nó có lẽ không phù hợp cho máy lớn nực mà sự váp ngăn nhanh chóng được yêu cầu trong suốt chu kì trượt đầu tiên mà nó một vài điều khiển được yêu cầu cho hệ thống góc ở lệnh CB hành trình máy phát được cho. Vì bảo vệ mất đồng bộ phải được đảm bảo nên một số phương pháp tinh vi nên được sử dụng. Delay timer thông thường lặp lại có lẽ ở 0.6s. Cho MBA đơn vị, trở kháng phụ ở trước điểm relay làm cho trở kháng của hệ thống ngoài trở kháng đặc tính dưới của relay yêu cầu cho bảo vệ mất đồng bộ. Do đó, sự chấp nhận của giẩn đồ bảo vệ mất đồng bộ sẽ phụ thuộc vào ứng dụng.
17.3 Chuyên môn của bảo vệ mất đồng bộ
	Máy phát biến áp lớn kết nối trực tiếp với lưới thùng được yêu cầu sơ đồ bảo vệ tinh vi để đảm bảo cắt nhanh chóng và với điều khiển góc hệ thống. Trong lịch sử sơ đồ tinh vi thường dựa trên việc tính toán trở kháng. 
17.3.1 Bảo vệ mất đồng bộ bằng tính toán trở kháng
	Mặc dù yếu tố điện dẫn cho việc dò sự thay đổi trở kháng trong suốt sự mất đông bộ có thể được sử dụng trong một số ứng dụng nhưng với một số hạn chế, đường thẳng trở kháng đặc tính thì phù hợp hơn. Nguyên lí bảo vệ là việc dò sự trôi trở kháng máy phát thông qua một vùng được xác định bởi hai trở kháng đặc tính, được thể hiện ở Figure 16.24. Đặc tuyến được chia làm 3 vùng. Máy phát hoạt động bình thường trong vùng A. Khi mất đồng bộ diễn ra thì trở kháng đi qua vùng B và C và việc cắt diễn ra khi trở kháng đặc tính vào vùng C. 
	Sự cắt chỉ diễn ra khi toàn bộ các vùng được đi qua liên tục. Sự cố công suất hệ thống cho kết quả từng vùng không hoàn toàn đi qua, do đó, việc ngắt sẽ không được khởi động. Tính an toàn của loại bảo vệ này thì được nâng cao bởi việc thêm vào của thành phần điều khiển dưới trở kháng đơn giản thứ mà được thiết đặt để ngăn chặn việc cắt cho đường cong trở kháng cho lỗi hệ thống từ xa.
Sự cài đặt những thành phần để chúng nằm song song với vetor trở kháng hệ thống tổng và dựa và nó.
Hình 16.24 Trượt cực được dò bởi relay dò trở kháng (trang 512 sách NPAG)
Hình 16.25 Bảo vệ trượt cực dùng đặc tính hình hạt đậu và đường mù (trang 512 sách NPAG)
17.3.2 Sử dụng đặc tính hình hạt đậu
 Một phương pháp tính toán trở kháng được sử dụng để phát hiện sự cố trượt cực là sử dụng đặc tuyến hình hạt đâu. Đặc tuyến được chia làm hai phần bởi đường thẳng gọi là đường mù.
Góc nghiêng ,θ ,đường lens và đường mù được xác định bởi góc trở kháng của hệ trở kháng của hệ thống. Trở kháng của hệ thống và máy phát máy biến áp xác định trở kháng theo chiều thuận của lens là ZA và trở kháng quá độ của máy phát được xác định bởi trở kháng theo chiều nghịch ZB.
Độ rộng của lens được thiết lập bởi góc θ và đường PP’.
	Hoạt động của máy phát được thể hiện trong hình 16.26. Đặc tính được chia thành 4 vùng và 2 miền.
Hình 16.26 Sự phân vùng của đặc tính hình hạt đậu (trang 513 sách NPAG)
	Bình thường máy phát hoạt động ở vùng R1. Nếu có sự cố trượt cực thì quỹ đạo trở kháng sẽ di chuyển xuyên qua vùng R2, R3, R4. Khi trở kháng đi vào vùng R4, lệnh cắt sẽ được thực thi nếu trở kháng nằm dưới đường thẳng PP’ và điểm dao động nằm gần máy phát và sự cố trượt cực sẽ làm phân rã hệ thống.
Nếu trở kháng nằm trên đường thẳng PP’, điểm dao động nằm xa hệ thống. Lệnh cắt có lẽ vẫn được thực thi nếu điểm dao động kéo dài và gây nguy hại cho hệ thống.
18. BẢO VỆ QUÁ NHIỆT STATOR
	Sự quá nhiệt stator có thể xảy ra từ những nguyên nhân sau:
Quá tải
Hư hỏng hệ thống làm mát
Quá từ thông
Hư hỏng lỗi thép
	Sự cố quá nhiệt stator xảy ra do sự kết hợp của thành phần dòng điện tác dụng của tải, bị kiềm hãm bởi công suất ngõ ra và thành phần dòng điện phản kháng lớn, bị kiềm hãm bởi kích từ rotor và máy biến áp có điều chình nấc. Với những relay hiện đại, thì đơn giản để cung cấp dòng nhiệt hoạt động của stator đến thành phần bảo vệ được thiết lập để dò trạng thái nhiệt của stator để cung cấp cảnh báo hoặc lệnh cắt để ngăn chặn nguy hiểm.
	Mặc dù dòng nhiệt hoạt động thì không thể tính toán hiệu quả với ảnh hưởng nhiệt độ môi trường hay bởi sự phân phối nhiệt, nên bảo vệ này thường được lắm thêm thiết bị tính toán nhiệt độ stator để ngăn chặn quá nhiệt stator gây ra bởi dòng điện cao trong stator. Với một số relay, việc lấy mẫu nhiệt độ có thể được thiết lập bằng việc phân tích thông qua việc tính toán điện trở nhiệt.
	Thành phần nhạy với nhiệt đó thường là loại điện trở được lắp đặt ở điểm nóng nhất của stator để lấy mẫu nhiệt độ. Thành phần này kết nói với relay nhiệt để cảnh báo hoăc cắt khi quá nhiệt xảy ra. Việc cài đặt bảo vệ sẽ phụ thuộc vào loại cách điện trong cuộn dây stator và nhiệt đỉnh cho phép của stator.
19. SỰ CỐ CƠ KHÍ
19.1 Hư hỏng thành phần động học sơ cấp
	Khi một máy phát hoạt động song song với máy khác mà có sự cố xảy ra thì sẽ làm mất công suất cơ đầu vào. Dẫn đến làm cho máy phát sẽ hoạt động ở chế độ động cơ đồng bộ.
	Ở một số trường hợp thì hiện tượng này không có gây nguy hiểm lớn. Nhưng nó tạo ra dòng công suất ngược. Nếu dòng công suất này quá lớn có thể tạo ra những nguy hiểm cho máy phát.
Với sự cố này người ta sẽ dùng relay bảo vệ dòng công suất ngược để bảo vệ máy phát.
19.2 Quá tốc
	Tốc độ của máy phát tăng khi dòng nhiệt ngõ vào tăng lên. Tốc độ cua máy phát để điều khiển tần số điện ngõ ra. Thành phần cơ khí của máy phát được thiết kế để chạy được ở tốc độ 100% tải. Khi tốc độ vượt quá 10% định mức thì sẽ có biện pháp để ngừng máy phát.
	Để giảm quá tốc cho tải và áp lực lên thành phần cơ khí máy phát thì sử dụng một số biện pháp sau để ngắt điện nếu sự nguy hiểm không cao:
cắt thành phần cơ khí sơ cấp hoặc giảm công suất ngõ vào về không
cho phép công suất phát ra tiến dần về không
ngắt máy phát bằng máy cắt chỉ khi công suất gần về không