Bài thuyết trình môn Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 16 - Võ Thống

ệ quá dòngBảo vệ Relay trong hệ thống điện Khi điện áp , Khi áp > Vs1, relay được cài I> Khi Vs2 - KI>)/(Vs1 –Vs2)8. BẢO VỆ SỰ CỐ CHẠM ĐẤT STATOR8.1 Trung tính nối đất trực tiếp8.1.1 Bảo vệ quá dòng trung tínhBảo vệ Relay trong hệ thống điện Cung cấp đầy đủ cho việc bảo vệ sự cố chạm đất và vì vậy nó phải được phân cấp với bảo vệ ở bộ phận cấp điện cho tải (feeder). Do đó, thành phần relay sẽ có một đặc tính vận hành thời gian trễ hợp lý8.1 TRUNG TÍNH NỐI ĐẤT TRỰC TIẾP8.1.2 Bảo vệ chạm đất nhạya. Máy phát điện kết nối trực tiếp hoạt động song songb. Máy phát điện nối đất trung tính với trở kháng cao, lỗi dòng sự cố chạm đất đang được giới hạn trong vài chục Ac. Lắp đặt nơi có trở kháng chạm đất là rất cao, do tính chất của đấtPhương pháp này được sử dụng trong các tình huống sau đây:Bảo vệ Relay trong hệ thống điện8.1.2 BẢO VỆ CHẠM ĐẤT NHẠYa. Máy phát điện kết nối trực tiếp hoạt động song song Bảo vệ chạm đất nhạy có hướng là cần thiết. Điều này là để đảm bảo rằng một máy phát điện bị sự cố sẽ đươc ngắt trước khi có bất kỳ khả năng bảo vệ quá dòng trung tính ngắt một máy phát song song đang hoạt động tốtBảo vệ Relay trong hệ thống điện8.1.2 BẢO VỆ CHẠM ĐẤT NHẠY Đối với trường hợp “Máy phát điện nối đất trung tính với trở kháng cao, lỗi dòng sự cố chạm đất đang được giới hạn trong vài chục A” và “Lắp đặt nơi có trở kháng chạm đất là rất cao, do tính chất của đất”, nó không cần thiết để sử dụng một trang bị định hướng. Chú ý thực hiện để sử dụng cài đặt RCA (characteristic angle) cho đúng - ví dụ nếu trở kháng nối đất chủ yếu là điện trở, điều này nên được 00. Trên các hệ thống nối đất trở kháng cách điện hoặc rất cao, một RCA của -900 sẽ được sử dụng, như chạm đất hiện nay chủ yếu là điện dung.Bảo vệ Relay trong hệ thống điện8.1.3 BẢO VỆ QUA ÁP TRUNG TÍNH THAY THẾBảo vệ Relay trong hệ thống điện8.2 TRUNG TÍNH NỐI ĐẤT QUA TRỞ KHÁNG8.2.1 Trung tính nối đất qua trở kháng cao - bảo vệ quá dòng trung tínhBảo vệ Relay trong hệ thống điện8.2 TRUNG TÍNH NỐI ĐẤT QUA TRỞ KHÁNGBảo vệ Relay trong hệ thống điện8.2.2 Nối đất trung tính qua MBA, bảo vệ quá dòng bằng cách sử dụng relay quá dòng8.2 TRUNG TÍNH NỐI ĐẤT QUA TRỞ KHÁNG8.2.2 Nối đất trung tính qua MBA, bảo vệ quá dòng bằng cách sử dụng relay quá ápBảo vệ Relay trong hệ thống điện9. BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁPĐiện áp ở đầu cực máy phát có thể tăng cao quá mức cho phép khi có trục trặc trong hệ thống tự động điều chỉnh kích từ hoặc khi máy phát bị mất tải đột ngộtKhi mất tải đột ngột, điện áp ở đầu cực các máy phát thuỷ điện có thể đạt đến 200% trị số danh định là do hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ quay của turbine nước có quán tính lớn và khả năng vượt tốc của rotor máy phát cao hơn nhiều so với máy phát turbine hơi. Quá điện áp ở đầu cực máy phát có thể gây tác hại cho cách điện của cuộn dây, các thiết bị đấu nối ở đầu cực máy phát, còn đối với các máy phát làm việc hợp bộ với MBA sẽlàm bão hoà mạch từ của MBA tăng áp, kéo theo nhiều tác dụng xấuNguồn: ảo vệ Relay trong hệ thống điện9. BẢO VỆ QUÁ ĐIỆN ÁPUkđ 59I = 1,1Uđm Nguồn: ảo vệ Relay trong hệ thống điệnUkđ 59II = (1,3:1,5)Uđm 10. BẢO VỆ THẤP ÁP Bảo vệ thấp áp rất hiếm khi được trang bị cho máy phát. Nó đôi khi được sử dụng như một thành phần liên kết cho chức năng bảo vệ khác. Chẳng hạn như bảo vệ mất từ trường hoặc bảo vệ đóng điện ở trạng thái nghỉ. Thấp áp có thể làm sập hệ thống điện ápBảo vệ Relay trong hệ thống điện Trong trường hợp máy phát cung cấp điện cho một hệ thống cô lập, áp thấp có thể xảy ra vì nhiều lý do, thông thường quá tải hay AVR không hoạt động Ở những nơi bảo vệ thấp áp là cần thiết, phải có thời gian trễ đi kèm với thấp áp. Điều này tránh được điện áp thấp do quá trình khôi phục áp hệ thống do cắt thành phần sự cố hoặc động cơ khởi động – có thể làm giảm Irated, (120%) K2 = 150% (giá trị tiêu biểu)K1 = 0% (giá trị thường dùng)Với CT dạng IEC 60044-1 loại PX (hoặc BS 3938 loại XK1 = 5% được áp dụng22.1.3 BẢO VỆ SỰ CỐ CHẠM ĐẤT STATORBảo vệ Relay trong hệ thống điện Dòng sự cố chạm đất lớn nhất là 200A. Bảo vệ được cho 95% cuộn dây nếu relay được cài đặt để phát hiện sự cố dòng chạm đất sơ cấp 16.4 A, và nó quy đổi qua máy biến dòng thứ cấp là 0.033A. Cài đặt cho relay là 0.04A (Ise), bảo vệ được khoảng 90% cuộn dây Bảo vệ cần phải được phân mức từ cao xuống, cài đặt được cho trong bảng trên, thành phần ở mức thấp có thời gian hoạt động là 0.73s. Bảo vệ sự cố máy phát chạm đất phải có thời gian vận hành ít nhất 1.13sTại TMS cho 1.0, relay bảo vệ máy phát có thời gian hoạt động là: =2.97sVậy TMS có giá trị: 1.13/2.97=0.38Từ đó ta cho giá trị TMS là 0.4 để cài đặt22.1.5 BẢO VỆ CHỐNG MẤT KÍCH TỪBảo vệ Relay trong hệ thống điện Thời gian trễ td1 = 3s, tránh tình trạng relay hoạt động do sự dao động công suất Thời gian trễ cho tín hiệu cắt tdo1 =0.5s, tránh cắt nhầm lúc khởi động22.1.7 BẢO VỆ QUÁ ÁPBảo vệ Relay trong hệ thống điệnMáy có thể hoạt động với 105% điện áp (V) định mứcMức 1: 11770V, (107% điện áp định mức). Thời gian trễ là 10s, nhằm tránh ngắt tình trạng áp quá độ, có thể kéo dài do tải bị ngắt ra.Mức 2: 13200V (120% V định mức). Cắt nhanh.22.1.8 BẢO VỆ CHỐNG TẦN SỐ THẤPBảo vệ Relay trong hệ thống điện Các nhà cung cấp sẽ tạo ra máy phát có thể chịu đựng được tần số thấp trong khoảng thời gian ngắn. Ví dụ: một relay có 4 trạng thái của bảo vệ, trường hợp 1 có mục đích báo động, trường hợp 2 có mục đích cắt22.1.9 BẢO VỆ DÒNG CÔNG SUẤT NGƯỢCBảo vệ Relay trong hệ thống điệnRelay cài đặt 5% của công suất định mức Ta có thể cài đặt thời gian trì hoãn là 5s22.2 BẢO VỆ MÁY PHÁT CÔNG SUẤT LỚNBảo vệ Relay trong hệ thống điện22.2 BẢO VỆ MÁY PHÁT CÔNG SUẤT LỚNBảo vệ Relay trong hệ thống điện22.2 BẢO VỆ MÁY PHÁT CÔNG SUẤT LỚNBảo vệ Relay trong hệ thống điện22.2.1 Bảo vệ sai lệch có hãm22.2.2 Bảo vệ quá dòng sử dụng giới hạn điện áp22.2.4 Bảo vệ pha thứ tự nghịch22.2.5 Bảo vệ quá từ thông22.2.6 Bảo vệ chạm đất stator22.2.7 Bảo vệ mất kích từ22.2.8 Bảo vệ sự cố công suất ngược22.2.9 Bảo vệ quá/thấp tần số22.2.10 Bảo vệ quá điện áp22.2.11 Bảo vệ trượt cực22.2.1 Bảo vệ sai lệch có hãm Bảo vệ Relay trong hệ thống điện Việc cài đặt của loại bảo vệ này sẽ thực hiện theo những nguyên tắc trước đây Khi bảo vệ sự cố chạm đất cuộn dây stator được cung cấp, độ nhạy cao không cần đến thì Is1 được thiết lập 10% điện áp định mức máy phát Trong trường hợp máy phát đang xét là 602A chọn giá trị cài đặt cho relay là 640A(=0,08 trị định mức biến dòng) Việc cài đặt cho Is2 và K2 theo sự nguyên tắc trong hướng dẫn cài đặt relay bằng tay22.2.2 Bảo vệ quá dòng sử dụng giới hạn điện ápBảo vệ Relay trong hệ thống điện Dòng điện thiết lập phải lớn hơn dòng điện đầy tải của máy phát (6019A). Thông thường cài đặt với hệ số mở rộng là 1.2. Dòng thiết lập gần nhất là 7200A Hệ số K được tính toán sao cho dòng điện hoạt động nhỏ hơn dòng điện khi có sự cố chạm 3 pha Dòng điện và điện áp xác lập của máy phát khi xảy ra sự cố chạm 3 pha được tính toán như sauChọn K=0.361/1.2=0.3Giá trị V2set bằng 120%Vflt chọn 1565VGiá trị V1set bằng 80% điện áp định mức 14400V22.2.4 Bảo vệ pha thứ tự nghịchBảo vệ Relay trong hệ thống điện Máy phát có khả năng xác lập tối đa ở 8% định mức và giá trị Kg là 10 Cài đặt giá trị I2mr=0.06pu(480A) và Kg là 10 Thời gian trễ tối đa và tối thiểu là 1s và 1300s Bảo vệ này sử dụng để phối hợp với bảo vệ bên ngoài, đảm bảo ngắt khi tín hiệu dòng thứ tự nghịch xuống thấp 22.2.5 Bảo vệ quá từ thông Bảo vệ Relay trong hệ thống điệnCài đặt thông số bảo vệ cho bộ máy phát-máy biến áp như sau:Cảnh báo:	V/f > 1.1Cắt	 :	V/f > 1.2Thiết lập cho hệ thống đang xét Thiết lập cảnh báo 18000x1.05/60 = 315 V/Hz thời gian trễ là 5s để tránh cảnh báo do điều kiện quá độ Thiết lập cắt là 18000x1.2/60 = 360 V/Hz Giá trị TMS được thiết lập bằng 10 để tính toán thời gian trễ dựa vào đường cong đặc tính máy phát được cung cấp bởi nhà sản xuất22.2.6 Bảo vệ chạm đất statorBảo vệ Relay trong hệ thống điện Bảo vệ điện áp thay đổi khi chạm đất của stator thì thường được thiết lập hơn 90% điện áp định mức ở đây ta dùng 92% Sử dụng giá trị 935.3V gần giá trị cài đặt nhất mà vẫn đảm bảo lớn hơn 90%. Cài đặt thời gian trễ 0.5s để tránh sự cố giả Tính toán điện áp cho thành phần hài bậc 3 để cắt sự cố khi dưới điện áp định mức 2% Giá trị cài đặt cho relay bảo vệ thành phần hài bậc 3 phải dưới giá trị này nhỏ hơn 80% là chấp nhận được. Do đó ta cài 1166.3V. Thời gian trễ cài 0.5s22.2.7 Bảo vệ mất kích từBảo vệ Relay trong hệ thống điện Đầu tiên tính toán thiết lập thông số trở kháng ở mức độ cảnh báo: Chọn giá trị gần nhất là 1.669  và 0.253 , thời gian trễ của relay được cài đặt 5s Cài đặt giá trị điện kháng thiết lập cho điều kiện cắt khi máy hoạt động ở tải lớn:Chọn giá trị thiết lâp: Xb2 = 1.725, thời gian trễ relay là 0.5s22.2.8 Bảo vệ sự cố công suất ngượcBảo vệ Relay trong hệ thống điện Giá trị thiết lập thường là 2% định mức do đó với máy phát này ta cài đặt là 1.6MW Cần sử dụng thêm một biến dòng để đảm bảo độ chính xác trong việc tính toán Thời gian trễ được đặt là 0.5s22.2.9 Bảo vệ quá/thấp tần sốBảo vệ Relay trong hệ thống điện Để cài đặt cho bảo vệ dưới tần s, ta cần cài đặt theo những thông số đặc biệt sauCảnh báo	59.3Hz, thời gian trễ 0.5sBảo vệ cấp độ thứ nhất	58.7Hz, thời gian trễ 100sBảo vệ cấp độ thứ hai	58.2Hz, thời gian trễ 1sTương tự với bảo vệ quá tần sốCảnh báo	62Hz, thời gian trễ 30sCắt	63.5Hz, thời gian trễ 10s22.2.10 Bảo vệ quá điện ápBảo vệ Relay trong hệ thống điệnNhững thông số đề nghị để thiết lập cho hoạt động của máy phátCảnh báo 	 110% điện áp định mức thời gian trễ 5sCắt 	 130% điện áp định mức ngắt ngay lập tứcThông số sử dụng để thiết lập cho máy phát đang xétCảnh báo 	 19800V thời gian trễ 5sCắt	 23400V thời gian trễ 0.1s22.2.11 Bảo vệ trượt cựcBảo vệ Relay trong hệ thống điệnSử dụng “đặc tính hình hạt đậu” tính toán các giá trị như sau:Trở kháng dò theo chiều thuận Trở kháng dò theo chiều nghịch Trở kháng dây Chọn giá trị thiết lập là 0.243, 0.656, 0.206Tính toán góc nghiêng của đặc tuyếnThiết lập các timer T1 và T2 là 15ms (theo kinh nghiệm) để phát hiện độ trượt tần số khi quá 10Hz