Xem mẫu
- CHUYÊN ĐỀ THIẾT BỊ ĐIỆN
Tài liệu tham khảo
- Bảo vệ các hệ thống điện - Trần Đình Long
- Máy điện
- Khí cụ điện
BÀI MỞ ĐẦU
Vai trò của các thiết bị điện trong hệ thống điên, dây chuyền
công nghệ, các lĩnh vực khác của cuộc sống nâng cao độ tin cậy
biện pháp quan trọng bảo vệ thiết bị điện để hậu quả xấu ít nhất.
Sự cố: có 2 loại
- Sự cố khách quan
- Sự cố chủ quan: do chế độ vận hành, do bản thân thiết bị
Yêu cầu bảo vệ:
- Độ tin cậy khi tác động: mức độ chắc chắn rằng hệ thống bảo
vệ tác động đúng.
- Độ tin cậy không tác động: mức độ chắc chắn rằng hệ thống
bảo vệ không làm việc sai.
- Tính chọn lọc: khả năng bảo vệ và phát hiện, loại từ xa ra khỏi
hệ thống.
- Tác động nhanh: nếu thời gian tác động 50 ms.
- Tính kinh tế: rẻ, tốt.
Phân loại:
- Bảo vệ chính
- Bảo vệ dự phòng: tác động nếu quá thời gian mà bảo vệ chính
vẫn chưa tác động
L
BI MC
CC
C
- +
R
BU
R
Hệ thống bảo vệ không dự phòng
- L
BI BI MC
CC 2 CC1
- + C1
R1
- + C2
R2
R1
BU
R2
Hệ thống bảo vệ có dự phòng
CHƯƠNG I: CÁC SỰ CỐ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG
CỦA CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN
§1.1: Các dạng sự cố
- Ngắn mạch, chạm đất, chạm vỏ
- Phóng điện
- Quá tải do thao tác nhầm, máy phát mất kích từ
§1.2: Sự cố ngắn mạch
- Ngắn mạch 3 pha, 2 pha, 1 pha
Ngắn mạch 3 pha: xác suất ít 2%
Ngắn mạch 2 pha: xác suất 5%
Ngắn mạch 1 pha: xác suất 90%
Máy cắt không cắt được:
Ví dụ: máy cắt dầu do dầu bị bẩn
Máy cắt SF6 do áp lực khí không đủ
Máy cắt chân không do rò ra ngoài
Máy biến áp truyền tải công suất lớn dùng rơle bảo vệ ( rơle
hơi). Sự cố máy biến áp chập vài vòng dây trong cuộn sơ cấp máy
biến áp làm việc không đối xứng nhiệt độ ở vòng chập lớn dầu
bị đốt nóng máy nổ.
BI, BU: sự cố 2% trong đó BU hay bị sự cố hơn vì BI không có
cầu chì, chế độ thứ cấp là ngắn mạch.
- Máy phát ngắn mạch đầu cực: trước máy cắt bảo vệ so lệch
I I v I r
Máy biến áp bị ngắn mạch trước máy, trong máy, sau máy.
Tải tiêu thụ điện năng: ngắn mạch trước phụ tải.
U
Dòng điện ngắn: I n ( thành phần hình sin của inm ).
Zn
I n 2tn const , tn = 3s
§1.3 Chạm đất lưới trung tính không nối đất hoặc nối đất qua
cuộn dây dập hồ quang hoặc điện trở nối đất
- Chỉ xảy ra ở lưới trung áp, đường dây có 3 dây không có dây
chống sét, nối đất.
- Dòng chạm đất bé bảo vệ theo dòng không tác động
A
N
N
B C B C
Dòng Ioc dòng từ dung tính nối đất chập chờn phóng nạp
điện của tải C ( C điện dung kí sinh ) hồ quang trong tụ điện
điện áp đường dây tăng 10 lần nhưng thực tế 3 - 4 lần điện áp định
mức đánh thủng cách điện.
Chạm đất gây ra mất pha đối với tải.
Động cơ một pha hiệu suất thấp, cos cao vì ngoài dòng từ hóa
ra còn có dòng tạo từ trường thứ tự nghịc gây tổn hao có xu hướn hãm
động cơ nóng động cơ không cần cắt nhanh cần thiết bị cảnh
báo là .
§1.4 Các vòng dây trong thiết bị điện chạm nhau
Máy điện xoay chiều
Ví dụ 2 vòng dây chạm nhau, In lớn dòng tổng trong cuộn
dây tăng nhưng không nhiều hỏng cục bộ.
Hiện tượng: thấy có tiếng ồn do từ thông giảm.
Với máy biến áp Ur sẽ bị lệch nhau.
Nếu số vòng chập lớn I lớn ngắn mạch.
- Các bối dây song song, một bối bị chập tạo nên dòng Icb
giảm từ thông.
Vòng dây chạm đất tạo Inm
Máy điện một chiều hoặc phần kích từ của máy phát đồng bộ. Các
cuộn dây có thể:
- Một điểm chạm đất
- Hai điểm chạm đất ngắn mạch cục bộ
- Hai vòng dây cạnh nhau bị chập không tạo dòng lớn nhưng
vẫn tạo dòng Icb.
§1.5 Quá tải
Vì Iqt = kqt.Iđm nên khi quá tải trị hiệu dụng tăng. Để bảo vệ quá
tải dùng rơle nhiệt đối với động cơ.
§1.6 Các dạng sự cố khác
Khi xảy ra sự cố thiếu kích từ hoặc mất kích từ ( Ikt bé 0 ) ở
máy phát đồng bộ, ở động cơ một chiều thì bảo vệ cắt điện phần ứng.
Quá bão hoà ở máy điện xoay chiều khi dòng kích từ quá
lớn.Do điện áp đặt vào lớn.
Nhiệt độ thiết bị điện cao do quá tải, chạm chập cục bộ, mất pha
cảnh báo, tác động cắt điện.
Phần cơ bị kẹt, ổ bi mòn do quá dòng, lệch từ.
CHƯƠNG II: CÁC PHẦN TỬ CHÍNH TRONG HỆ
THỐNG BẢO VỆ CÁC THIẾT BỊ ĐIÊN
§2.1 Máy biến dòng điện
Máy biến dòng điện biến dòng điện xoay chiều lớn I1, điện áp
cao xuống dòng điện chuẩn I2 ( 5A, 1A ), điện áp an toàn.
Chức năng: đo lường, điều khiển, bảo vệ.
Nguyên lý: kiểu điện từ.
I2
Z2
Trên nhãn máy biến dòng có các thông số:
- +) S ( VA) dung lượng định mức của máy biến dòng: 2,5; 5; 10;
20; 35 VA, Sđm liên quan đến Z2 vì I2 = 5A hoặc 1A.
+) Uđm điện áp định mức lưới.
+) Cấp chính xác: 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 10
0,2: mẫu
0,5: KWh đo đếm điện năng
1,0 cos , W, A, Var
3,0; 10: điều khiển, bảo vệ
Cấp chính xác phụ thuộc vào Z2
+) Có thể đấu nối tiếp, song song hai máy biến dòng
Z2
Z2
+) 3 pha dùng 2 biến dòng
A B C
A1
A2
A3
+) Tạo dòng thứ tự ngược
§2.2.Máy biến điện áp
- Là phần tử tỉ lệ biến U1 cao sang U2 giá trị chuẩn : 100V, 100 / 3 V
dùng cho đo lường, bảo vệ, điều khiển.
- Sai số: Blv tương đối lớn nên Uquá tải = (1,5 – 2 )Uđm
- Cấp chính xác: 0,2; 0,5 (đo đếm điện năng ); 1; 3; 5; 10
- Các loại BU
- U1 U2
- Tải của BU:
Z2 càng giảm sai số tăng, công suất của BU lớn nhất cùng chỉ
200 VA nên dòng I1 của BU rất bé không cần đặt cầu chì ở sơ cấp
đặt cầu chì ở thứ cấp.
§2.3. Các bộ lọc thành phần đối xứng
Khi có sự cố ngoài thành phần sóng cơ bản còn các thành phần
thứ tự 0, 2 … nhận dạng sự cố để bảo vệ.
1. Bộ lọc dòng điện thứ tự nghịch
LI2 Z
A B C
m
R1
X
R2
n
Đúng thứ tự pha U nm , khi ngược thứ tự pha Unm = Umax
IA
IA Umn
UR1
UR 1
UxR2
UR 2 Ux
UR2
IC IB IC IB
Ux UxR2
Umn = 0 Umn = Umax
Dùng chống đảo pha động cơ 3 pha
- 2. Bộ lọc điện áp thứ tự nghịch
LU2 Z
UA
C1 m
R1
UB
C2
n
R2
UC
B
B
UBn UmB
UAB
UBn
UBm
n m
A C UnC UmA
m n C A
- Với bộ lọc điện áp đồng thời cho nhiều tải
- Kiểm tra xem thứ tự pha có đúng không
3.Bộ lọc thứ tự 0
- Mất đối xứng lớn
- Chống mất pha
a) Lọc dòng điện
Đảo pha Inm = 0
Mất pha Inm = Imax
A B C
A B C
Z Z
Dùng cho đường dây trên không
b) Lọc điện áp
- Giải pháp
+ Dùng BU tam giác hở
+ Dùng sơ đồ trung tính giả
A
B
C
N
Z Z Z
0
V
- Khi đủ pha U0N 0, khi mất pha U0N= = Uf cảnh báo, bảo vệ.
§2.4 Nguồn điện thao tác
Nguồn xoay chiều: 220, 110, 48, 24 V
Lấy điện xoay chiều trực tiếp từ lưới trạm đóng cắt đơn. Máy
cắt bằng tay hoặc động cơ đều tích năng cho lò xo đóng.
Nguồn một chiều từ: - chỉnh lưu
- từ acquy
- từ tụ điện
Trong hệ thống SCADA (điều khiển, bảo vệ lớn ) nguồn điện
thao tác không được ngắt quãng acquy 220VDC rơle bảo vệ DC
220V
Acquy độc hại, phải bảo dưỡng, chế độ nạp phóng.
Dùng tụ để tích năng
§ 2.5 Kênh truyền tín hiệu
Trực tiếp bằng dây dẫn, gây sụt áp ( do tổng trở dây dẫn, tổng
trở tải), ở khoảng cách gần
Viba
Đường dây bưu điện
Cáp quang
Ba đường truyền dưới dùng ở khoảng cách lớn
§2.6 Rơle
Lịch sử phát triển
- Năm 1901 rơle cảm ứng dòng điện bảo vệ quá tải, ngắn mạch
- Năm 1908 rơle bảo vệ so lệch dòng điện
- Năm 1910 rơle hướng công suất, quá dòng có hướng
- Năm 1920 rơle bảo vệ có khoảng cách
- Năm 1930 rơle bảo vệ truyền tín hiệu cao tần, viba
- Năm 1960 dùng rơle tĩnh điện tử và bán dẫn
- Năm 1970 đến nay rơle số và máy tính
Rơle số là rơle vạn năng, tính cơ động, có thể lập trình chỉnh
định, liên thông hệ điều khiển, bảo vệ.
Rơle điện cơ số lượng lớn, dùng nhiều, dùng cho phụ tải công
suất bé.
Rơle nhiệt quá tải kiểu lưỡng kim
- t
R¬le
§Æc tÝnh thùc
cña r¬le sè
B¶o vÖ
I
Bảng danh mục các loại bảo vệ thường dùng trong bảo vệ rơle
Ký hiệu Loại thiết bị
Bằng số ( Bằng chữ
theo IEEE
C37-2-1979)
2 t Rơle thời gian đóng hoặc mở
chậm
3 KT Rơle khoá liên động hoặc kiểm
tra
4 C Công tắc tơ chính
21 Z< Rơle khoảng cách
25 S Rơle hòa hoặc kiểm tra đồng bộ
27 U< Rơle thiếu điện áp
30 Th
Rơle tín hiệu
32 P hoặc
W Rơle có hướng công suất thuận
P hoặc W Rơle có hướng công suất ngược
37 Rơle thiếu dòng điện và thiếu
công suất
40 Rơle sự cố điện từ trường
46 I2 Rơle dòng điện thứ tự nghịc
hoặc cân bằng pha
49 0 Rơle nhiệt
50 I>> Rơle dòng điện cắt nhanh
51 I> Rơle quá dòng có thời gian
51N I0 > hoặc IE > Rơle quá dòng điện thứ tự
không có thời gian
52 MC Máy cắt điện
52a MCa Tiếp điểm phụ thường mở của
máy cắt điện
52b MCb Tiếp điểm phụ thường đóng của
máy cắt điện
- 55 cos Rơle cos
59 U> Rơle quá điện áp
60 U hoặc I Rơle cân bằng áp hoặc dòng
64 I0
Rơle bảo vệ chống chạm đất
67 I Rơle quá dòng ( xoay chiều) có
hướng
68 LĐ Rơle liên động
74 BĐ Rơle báo động ( cảnh báo)
76 I=> Rơle quá dòng một chiều
78 Rơle lệch pha hoặc bảo vệ mất
đồng bộ
79 TĐL (AR) Rơle tự đóng lại
81 f Rơle tần số
85 P/T Rơle phát và nhận tín hiệu theo
kênh truyền
86 K Rơle khoá
87 SL( I ) Rơle bảo vệ so lệch
§2.7 Máy cắt điện
Chấp hành thực hiện thao tác do
- Rơle bảo vệ
- Do người vận hành
Các thông số của máy cắt: Uđm, Iđm, Icđm, Sđm, Scắt đm
Scắt đm = 3.U®m .Ic®m MVA
Inm 1 3s độ bền nhiệt.
I xk 1,8. 2.I nm độ bền điện động
tđóng, tcắt 0,1s
thq = (1 - 3 ).0,02s
Nguyên lý hồ quang;
- Mắy cầu dầu: nhiều dầu, ít dầu, thời gian hồ quang lớn.
- Mắy cắt không khí nén: năng lực cắt lớn
- Maý cắt điện từ
- Máy cắt tự sinh khí
- Máy cắt khí SF6
- Máy cắt chân không: thq bé nhất, lưới trung áp, ít phải bảo trì.
+Tiếp điểm nối nên điểm hồ quang ban đầu và tiếp xúc cuối
cùng trùng nhau.
+Mối quan hệ giữa điện áp phóng điện và khoảng cách 2 điện
cực khi U > 250V bão hòa
- U(kV)
150
s (mm)
+ Dòng điện tải đi qua máy cắt phụ thuộc vào nhiệt độ môi
trường.
Đặt máy cắt tùy vị trí.
Nếu bảo vệ phụ tải cắt nhanh, nếu bảo vệ hệ thống phân cấp.
Bảo vệ chính và bảo vệ dự phòng.
CHƯƠNG III: CÁC NGUYÊN LÝ ĐO LƯỜNG, THEO DÕI,
PHÁT HIỆN HƯ HỎNG TRONG BẢO VỆ.
§ 3.1 Các nguyên lý đo lường cho bảo vệ
1. Đo 1 đại lượng đầu vào
Vào X, ra Y
X Y 1
0
NếuY = 1 x tác động.
Y = 1 giảm X sao cho Y 0
X
Knh nh 1
X t®
K nhả cao phụ tải
2. Đo 2 đại lượng vào
X1
Y 1
X2 0
Ví dụ: đo công suất cần U, I
Đo cos cần U, I
Đo tổng trở cần U, I
Có ngưỡng của X1, X2
Trị hiệu dụng của biên độ
So sánh góc lệch pha
§3.2 Các nguyên lý đo lường cho bảo vệ
1. Bảo vệ quá dòng điện
Các loại phần tử bảo vệ
nguon tai.lieu . vn
