Các loại bảo vệ đặt cho MÁY PHÁT ĐIỆN

I.Các loại bảo vệ đặt cho MFĐ

Máy phátđiện thuỷ lực được trang bị cỏc loại bảo vệ sau:

1.1- Bảo vệ so lệch dọc :

1.2- Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài khụng đối xứng và quỏ tải khụng             đối xứng.

1.3- Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài đối xứng

1.4- Bảo vệ chống tăng cao điện ỏp.

1.5- Bảo vệ chống qua tải đối xứng.

1.6- Bảo về chống chạm đất cuộn dõy Stato

1.7- Bảo vệ  dự phũng 15,75 kV( YPOB  15,75 kV)

1.8- Bảo vệ cắt nhanh dũng điện khi máy phátmất đồng bộ với lưới.

II . Nhiệm vụ, nguyên lý làm việc :

1.1- Bảo vệ so lệch dọc mấy phát điện thuỷ lực.

- Dùng để bảo vệ cho máy phát điện thuỷ lực chống ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây Stato và ở các đâu ra. Bảo vệ này bảo vệ chính và không tác động khi có ngắn  mạch ngoài vùng được bảo vệ.

- Vùng tác động của bảo vệ.

Từ máy biến dòng điện TA3 đặt ở các đầu ra phía trung tính đến các máy biến dòng điện TA8 đặt tai các đầu ra chính của máy phát điện thuỷ lực.

            Mạch dòng điện đấu qua các khối thử nghiệm SG1 và SG2

            + SG1  mạch dòng bảo vệ so lệch máy phát các  đầu ra chính.

            + SG2 là mạch dòng bảo vệ so lệch máy phát GTA ở cao độ 9,8M

- Bảo vệ làm việc không có thời gian duy trì tác động đi cắt máy cắt phía 15,75kV, dập từ máy phát GCC-8A/B rơi các máy còn lại đặt tại tủ bảo vệ hệ thống tư động cứu hoả các máy phát điện.

-Khi bảo vệ tác động làm  con bài Klll8 “ Bảo vệ so lệch máy phát” ở bằng các bảo vệ máy phát GCC-3A/B, đồng thời có tín hiệu âm thanh sự cố khi các rơle đầu ra của các bảo vệ máy phát tác động.

1.2- Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài không đối xứng và quá tải không đối xứng máy phát điện thuỷ lực.

- Được dùng làm bảo vệ cho máy phát điện thuỷ lực ngắn mạch ngoài không đối xứng và các chế độ phụ tải không đối xứng cũng như đảm bảo alm dự phòng cho các bảo vệ của các phần tử có liên quan của hệ thống điện khi xảy ra ngắn mạch không đối xứng.

- Vùng tác động của bảo vệ. Bảo vệ được đấu vào máy biến dòng điện TA.1 đặt ở các đầu ra phía trung tính máy phát.

- Bảo vệ này có 3 cấp tác động theo dòng điện thứ tự nghịch:

            - Cấp 1 của bảo vệ làm việc khi có quá tải không đối xứng và tác động đi phát tín hiệu báo trước có  thời gian duy trì.

            + Với thời gian duy trì thứ nhất tác động đi cắt máy cắt 220kV, khởi động bảo vệ  dự  phòng 220kV ( YPOB - 220kV) cấm  tự  động đóng lại các máy cắt 220kV ( TAB 220 kV)

            + Với thời gian duy trì thứ hai tác động đi cắt máy cắt 15,75kV,các máy cắt đầu vào KPY- 6kV, dập từ máy phát .

            - Cấp III của bảo vệ làm việc khi xảy ra ngắn mạch không đối xứng

bên trong máy biến áp lực và với thời gian duy trì, tác động đi cắt máy cắt 15,75kV, các máy cắt đầu vào KPY-6kV dập từ máy phát cắt các máy cắt 220 kV, khởi động YPOB - 220kV, cấm TAB 220kV.

- Khi cấp I bảo vệ làm việc con bài KH113 “ qua tải không đối xứng Stato máy phát chính” ở bảng GCC-7A/B  rời, tiếp mạch đóng điện cho táp lô ánh sáng “Hư hỏng máy phát” ở bảng GCC -3A/B và đồng thời phát tín hiệu âm thanh báo trứơc.

            Khi cấp II bảo  vệ  làm việc rơi con bài  KH l2 “ Bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch cấp II đi cắt khối”, KH19 “ Bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch

cấp II” đi cắt  các máy cắt 220kV ở bảng HCC - 3A/B rơi, tiếp mạch đóng điện cho tpá lô ánh sáng ( sự cố khối ) ở bảng HCC- 1A/B và đồng thời có tín hiệu âm thanh sự cố.

            Khi cấp III của bảo vệ làm việc rơi con  bài KH11 ( Bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch cấp III ) ở bảng исс - 3A/B từ đó tiếp mạch đóng điện cho  táp lô ánh sáng “ Sự cố khối” ở bảng исс - 1A và đồng thời có tín hiệu âm thanh sự cố.

1.3 Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài đối xứng máy phát điện thuỷ lực

- Bảo vệ này được dùng làm bảo vệ cho máy phát chống khoá dòng khi có ngắn mạch ngoài đối xứng và bảo đảm dự phòng bảo vệ cho  các phân từ có liên quan của lưới điện nếu xảy ra ngắn mạch 3 pha.

- Vùng tác động của bảo vệ, bảo vệ  được đấu vào máy biến dòng TA.1 đặt ở đầu ra phía trung tính máy phát và máy biến điện áp TU2 đặt ở các đầu ra chính  máy phát để ngăn ngừa sự làm việc sai của bảo vệ có  đặt liên động trong các trường hợp sau:

            + Khi cắt aptomat  mạch điện áp.

            + Khi mất dòng điện trong bảo vệ.

- Bảo vệ có 2 cấp tác động.

            + Cáp I của bảo vệ làm việc tác động đi cắt các máy cắt 220kV, khởi động  YPOB-220kV,  cấm TAB 220kV.

            + Khi cấp II của bảo vệ làm việc tác động đi cắt máy cắt 15,75kV dập từ máy phát.

-Khi cấp I bảo vệ làm việc, con bài KH 13 “ Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài đối xứng cấp I ở bảng исс - 3A :(исс-3A) rơi, từ đó tiếp mạch dòng điện  cho  táp lô ánh sáng “ Sự cố khối” ở bảng исс -1A, đồng thời có tín hiệu âm thanh sự cố.

            Khi cấp II bảo vệ làm việc rơi con bài KH20 “ Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài đối xứng cấp II “ ở bảng GCC - 8A/B rơi, từ đó tiếp mạch đóng điện cho táp lô ánh sáng “ Sự cố máy phát” ở bảng GCC-3A/B, đồng thời  có tín hiệu âm thanh sự cố.

1.4 Bảo vệ chống tăng cao điện áp Stato máy phát điện thuỷ lực.

-  Bảo vệ này được dùng  làm bảo vệ cho máy phát chống quá điện áp Stato.

- Vùng tác động của bảo vệ. Bảo vệ được đấu vào mạch điện áp của máy biến điện áp đặt ở đầu ra máy phát TU2.

-  Bảo vệ có cấp tác động, nó được thực hiện dưới dạng bảo vệ điện  áp cực đại. Khi bảo vệ tác động sẽ đi cắt các máy cắt 15,75kV và dập từ máy phát.

- Khi bảo về làm việc con bài KH21 “Bảo vệ chống tăng cao điện áp Stato máy phát chính” ở bảng GCC- 8A/B rơi, từ đó tiếp mạch đóng điện cho táp lô ánh sáng  “sự cố máy phát” ở bảng GCC-3A/B, đồng thời có tín  hiệu âm thanh sự cố khi các rơle đầu ra của bảo vệ máy  phát tác động.

1.5 Bảo vệ chống quá tải đối xứng máy phát điện  thuỷ lực.

- Bảo vệ  này được dùng làm bảo vệ cho máy phát chống quá tải đối xứng.

- Để tránh quá tải đối xứng người ta dùng bảo vệ dòng điện cực đại sử  dụng dòng điện của một pha. Bảo vệ được đấu vào máy biến dòng điện Tl1 đặt ở đầu ra phía trung tính máy phát.

- Khi bảo vệ làm việc sẽ tác động đi báo tín hiệu, con bài KHll2” Quá tải đối xứng Stato máy phát chính” ở bảng GCC-7A/B rơi, tù đó tiếp mạch đóng điện cho táp lô ánh sáng “ Hư hỏng máy phát” ở bảng GCC-3A/B, đồng thời có tín hiệu âm thanh báo trước.

1.6 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây Stato máy phát điện thuỷ lực

- Bảo vệ này được dùng làm bảo vệ cho máy phát chống chạm đất cuộn dây Stato. Bảo vệ này được dùng cho các máy  phát có công suất lớn mà ở trung tính cuộn dây Stato của nó có đặt  máy biến điện áp 1 pha.

- Vùng tác động của bảo vệ.:

    Bảo vệ được đấu vào máy biến điện áp TU2 đặt tại phía đầu ra chính  của máy  phát qua khối thử nghiệm SG5 mạch điện áp bảo vệ chống chạm đất phía 15,75kV ở bảng GCC -8A/B và máy biến điện áp TU 0 đặt ở đầu ra phía trung tính máy phát qua aptomat SV2 “ mạch điện áp  TU 0”.

- Bảo vệ có một cấp tác động:

            Khi bảo vệ làm việc sau thời gian duy trì sẽ đi cắt máy cắt 15,75kV,

dập từ máy phát điện.

- Khi bảo vệ làm việc con bài KH19 “ Bảo vệ chạm đất Stato làm việc”  ở bảng GCC-8A/B rơi, từ  đó tiếp mạch dòng  điện cho táp lô  ánh sáng sự cố “ Sự cố máy phát” ở bảng GCC -3A/B, đồng thời có tín hiệu âm thanh sự cố  khi các rơle đầu ra bảo vệ máy phát tác động.

1.7 Bảo vệ dự phòng 15,75kV ( YPOB 15,75kV)

- Bảo về được dùng dự phòng cho các bảo vệ của  máy điện thuỷ lực.

- Phạm vi tác động của bảo vệ khi tác động, bảo vệ sẽ đi cắt lại các máy cắt 15,75kV và các máy cắt liên quan đến nó.

- Sơ đồ YPOB 15,75kV làm việc trong tường hợp : Các rơle đầu ra của bảo vệ máy phát tác động, máy cắt 15,75kV từ  chối không làm việc, sau  thời gian duy trì tác động đến các rơle đầu ra của bảo vệ khối, từ đó tác động đi cắt các  máy cắt 15,75kV, các máy  cắt đầu vào KPY -6 KV dập từ máy phát, cắt các máy cắt 220kV, khởi động YPOB - 220 KV cấm TAB 220 KV.

- Khi YPOB - 15,75kV làm việc đối với máy 1 làm rơi con bài 1KH61 “ YPOB -15,75kV” ở bảng 1исс-3A,  các máy còn lại làm rơi con bài KH61 “ YPOB-15,75 kV” ở bảng 1исс-3A/3B sau khi con bài rơi sẽ tiếp mạch đóng điện cho táp  lô ánh sáng “ Sự cố  khối” ở bảng 1исс-1A, đồng thời có tín hiệu âm thanh sự cố.

1.8-  Bảo về cách nhanh dòng điện  khi máy phát mất đồng bộ với lưới.

-Bảo vệ này được  dùng làm  bảo vệ cho máy phát điện thuỷ lực. Khi tốc độ máy phát nhỏ hơn hoặc bằng 30% tốc độ định  mức mà máy cắt đầu  cực tự nhiên

- Phạm vi tác  động của bảo  vệ. Bảo vệ được đấu vào mạch dòng pha BTA.1 ở các đầu ra phía trung tính của máy phát điện thuỷ lực.

-  Bảo vệ tác động khi tốc độ tổ máy nhỏ hơn hoặc bằng 30% tốc độ định mức và dòng điện I = 9200A, sẽ đi cắt máy cắt đầu cực không có  thời gian.

            - Khi bảo vệ làm việc con bài KH17 -1 tủ GCC 5A/B rơi “ Bảo vệ cắt nhanh khi máy phát mất đồng bộ với lưới” từ đó tiếp điện đóng điện cho táp lô ánh sáng : “Sự cố máy phát”  ở bảng GCC -3A/B,đồng thời có tín hiệu âm thanh sự cố.

Các dạng hư hỏng, tình trạng làm việc không bình thường của MÁY PHÁT ĐIỆN

Những sự cố bên trong các cuộn dây của máy phát điện đồng bộ bao gồm:

      a, Đối với cuộn dây Stato:

- Cuộn dây bị chạm đất (chạm vỏ): Chạm đất trong cuộn dây stato là loại sự cố thường gặp ở máy phát điện. Kinh nghiệm cho thấy rằng, khi dòng điện chạm đất IĐ ≥ 5A có khả năng duy trì tia lửa điện tại chỗ chạm đất làm hỏng cuộn dây và lõi thép tại chỗ sự cố, vì vậy bảo vệ cần phải tác động cắt máy phát điện.

Tại TĐ Hoà Bình người ta có đặt bảo vệ chống chạm đất cuộn dây stato MFC ,lấy tín hiệu từ BU đặt tại trung tính cuộn stato và BU đặt ở đầu ra chính của MF.Bảo vệ tác độn với thời gian duy trì 0.5 giây.

- Ngắn mạch giữa các cuộn dây (các pha): Ngắn mạch giữa các cuộn dây máy phát điện có thể do cách điện lâu ngày bị già cỗi, quá tuổi thọ, sau sửa chữa hay trong qua trình vận hành có vật lạ trong máy phát... Ngắn mạch làm hư hỏng các cuộn dây và lõi thép của máy phát cũng như ảnh hưởng đến chất lượng điện năng ở đầu cực máy phát, do đó bảo vệ cũng phải tác động cắt máy phát điện, dập từ và dừng máy phát. MFC tại TĐHB được đặt bảo vệ so lệch dọc để chống ngắn mạch nhiều pha trong  cuộn dây stato và ở các đầu ra .BV này là bảo vệ chính và tác động không có thời gian duy trì đi cắt MC đầu cực MF , dừng tổ máy , khởi động hệ thống cứu hỏa…

- Các vòng dây chạm nhau: Hư hỏng cách điện cũng có thể làm cho các vòng dây chạm nhau. Trong máy phát điện với cuộn dây stato có hai nhánh song song trong một cuộn dây kép, khi có một số vòng chập nhau, sức điện động cảm ứng trong hai nhánh sẽ khác nhau tạo nên dòng điện cân bằng chạy quẩn trong các mạch vòng sự cố, đốt nóng cuộn dây và có thể gây hư hỏng nghiêm trọng. Các vòng dây chập nhau trong rãnh stato thường chỉ xảy ra đối với các máy phát có công suất vừa và nhỏ, ở các máy phát này trong một rãnh người ta có thể đặt nhiều thanh dẫn thuộc các vòng dây khác nhau. Ở những máy phát điện công suất lớn trong mỗi rãnh thường chỉ đặt một thanh dẫn, vì vậy khả năng các vòng dây bị chập nhau chỉ xảy ra khi cách điện bị hỏng ở hai rãnh hoặc các vòng dây ở phần ngoài thân stato bị chập nhau (ở vành nối giữa các thanh dẫn với nhau).Tại TĐHB cuộn stato có kết cấu kiểu thanh dẫn,dây quấn sóng 2 lớp( 2 thanh dẫn đặt trên một rãnh),cách điện của cuộn dây cấp  F vì vậy khả năng các vòng dây chạm chập nhau rất hy hữu , do đó MF  ở TĐHB không cần đặt bảo vệ chống chạm chập giữa các vòng dây trong 1 pha của stato ( không đặt bảo vệ so lệch ngang)

b, Đối với cuộn dây rôto:

- Chạm đất 1 điểm:hệ thống kích từ của MFĐ thường là trung tính cách điện, khi chạm đất 1 điểm thì nhìn chung không thay đổi các tham số của MF, do đó MF vẫn có thể làm việc trong một thời gian nhất định đến khi thuận lợi mới cắt ra để sửa chữa.

- Chạm đất 2 điểm: Khi xảy ra chạm đất ở điểm thứ hai một phần cuộn dây kích từ giữa hai điểm này bị nối tắt, dòng điện qua cuộn dây tăng lên.

Ngoài ra có thể dẫn đến một số hậu quả xấu khác như:

           - Dòng điện trong mạch kích thích tăng cao (do một phần cuộn dây rôto bị ngắn mạch).

            - Từ trường của rôto sẽ bị méo làm cho sóng điện áp do máy phát tạo nên sẽ không còn dạng hình sin và máy bị rung.

  - Từ thông không đối xứng làm cho trục máy bị từ hoá.

  - Dòng điện chạy trong thân rôto có thể khép mạch qua ổ trục và gối đỡ có thể làm hỏng các bộ phận này và trong một số trường hợp có thể ảnh hưởng đến cả tuabin.

Đối với MF có công suất lớn hậu quả của việc chạm đất điểm thứ 2 mạch kích thích có thể rất nghiêm trọng yêu cầu cắt MF ra khỏi hệ thống. Thông thường để loại trừ khả năng xảy ra chạm đất điểm thứ 2 thì khi có chạm đất 1 điểm BV đã tác động cắt MC. MF ở TĐHB  có công suất lớn (240 MW) , không cho phép MF làm việc khi xảy ra chạm đất 1 điểm cuộn dây roto .

2. Những hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường xảy ra bên ngoài cuộn dây máy phát điện bao gồm:

- Ngắn mạch giữa các pha:Ngắn mạch giữa các pha sẽ gây xuất hiện dòng điện sự cố chạy trong máy phát điện, điện áp đầu cực máy phát giảm thấp, đồng thời làm mất tính chất đối xứng dòng điện trong stato máy phát, xuất hiện dòng điện thứ tự nghịch  tạo nên từ thông thứ tự nghịch với tần số 2w làm  cảm ứng trong thân roto và các phụ kiện kim loai khác trên thân rôto dòng điện lớn làm phát nóng rôto và máy phát sẽ bị rung.

 

 - Tải không đối xứng:Tải không đối xứng cũng làm xuất hiện thành phần dòng điên thứ tự nghịch cuộn dây stato máy phát trong máy phát.

MFC  tại TĐHB chịu được dòng ngắn mạch KĐX tức thời với điều kiện tích bình phương dòng điện trung bình thứ tự nghịch và thời gian xảy ra ngắn mạch không quá 40.Người ta đặt bảo vệ chống  ngắn mạch ngoài KĐX và quá tải KĐX với 3 cấp tác động theo dòng thứ tự nghịch:

     Cấp I: Bảo vệ làm việc khi quá tải KĐX và phát tín hiệu báo trước với thời gian ngắn mạch duy trì là 9s.

     Cấp II: Bảo vệ tác động khi có ngắn mạch ngoài KĐX  với 2 cấp thời gian.:

         +  Cấp I: Sau 14s  cắt MC 220 KV

         +  Cấp  II:  S au 15s cắt  các MC liên quan ,tách khối.

     Cấp  III: Bảo vệ tác động khi có ngắn mạch KĐX trong MBA với thời gian duy trì 6s , cắt các MC  tách khối.

    -  Mất kích thích:Trong quá trình vận hành máy phát điện có thể mất kích từ do hư hỏng mạch kích từ (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 v.v... Khi máy phát điện bị mất kích từ thường dẫn đến mất đồng bộ, gây phát nóng cục bộ ở stato và rôto. Nếu hở mạch kích thích có thể gây quá điện áp trên cuộn dây rôto rất nguy hiểm cho cách điện của cuộn dây.

- Mất đồng bộ:Khi máy phát điện bị mất kích từ, rôto của máy phát điện có thể mất đồng bộ với từ trường quay. Việc mất đồng bộ cũng có thể xảy ra khi hệ thống kích thích làm việc bình thường, chẳng hạn khi có dao động công suất trong hệ thống do sự cố kéo dài hoặc do một số đường dây truyền tải bị cắt khỏi hệ thống. Hậu quả của việc mất đồng bộ gây nên dao động công suất trong hệ thống có thể làm mất ổn định và gây ứng suất cơ nguy hiểm trên một số phần tử của máy phát điện, gây dao động điện áp, tần số trong hệ thống ảnh hưởng xấu đến hộ tiêu thụ, đặc biệt đối với các động cơ tự dùng trong nhà máy điện.

Tại TĐHB có đặt bảo vệ cắt nhanh dòng điện khi MF mất đồng bộ với lưới ,khi tốc độ MF nhỏ hơn hoặc bằng 30% tốc độ định mức và dòng điện  bằng 1920 A  thì bảo vệ sẽ đi cắt MC đầu cực MF không thời gian duy trì .

-  Qúa tải cuộn dây rôto và stato MFĐ: quá tải MFĐ có thể do MF làm việc  ở trạng thái quá kích thích sâu,vận hành với hệ số công suất thấp,thành phần công suất phản kháng vượt quá mức cho phép... cuộn dây rôto cũng có thể bị quá tải ngắn hạn trong quá trình điều chỉnh điện áp khi MF tải đầy công suất tác dụng ....sự quá tải làm phát nóng MF.

TĐHB có đặt bảo vệ chống quá tải đối xứng bảo vệ dòng cực đại lấy tín hiệu dòng  một pha từ TA đặt tại trung tính MF .Khi có quá tải ĐX bảo vệ báo tín hiệu   quá tải đối xứng stato MFCvới thông số chỉnh định I  ICP =5A  và t =9s.

 -  Quá điện áp: Điện áp 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 ngột. Khi mất tải đột ngột, mức quá điện áp ở các máy phát thuỷ điện có thể đạt tới 200% trị số danh định do hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ quay của tuabin nước có quán tính lớn, khả năng vượt tốc cao. Ngoài ra các máy phát thuỷ điện thường nằm xa trung tâm phụ tải và bình thường phải làm việc với các mức điện áp ở đầu cực cao danh định để bù lại điện áp giáng trên hệ thống truyền tải, khi mất tải đột ngột mức quá áp lại càng cao. Quá điện áp ở đầu cực máy phát điện có thể gây tác hại cho cách điện cuộn dây, của các thiết bị đấu nối ở đầu cực máy phát, còn đối với máy phát điện làm việc hợp bộ với máy biến áp có thể làm bão hoà mạch từ của máy biến áp tăng cao, kéo theo nhiều tác dụng xấu (làm tăng mức phát nóng của lõi thép, tăng từ thông rò sang các bộ phận khác làm xuất hiện những dòng điện xoáy trong chúng, gây tổn thất phụ và làm nóng thêm máy biến áp. MF tuabin hơi ,quán tính điều chỉnh tốc độ rất nhỏ nên không cần xét đến tác động của quá áp. MFC tại TĐHB có đặt  bảo vệ chống tăng cao điện áp stato với thông số chỉnh định:UCP =150 V , t = 5s.

- Tần số thấp giảm thấp: Tần số hệ thống có thể bị giảm thấp do mất cân bằng (thiếu) công suất tác dụng trong hệ thống hoặc do bộ phận tự động điều chỉnh công suất tác dụng của máy phát bị hư hỏng. Hậu quả của tần số giảm thấp:

+ Làm hỏng cánh tuabin do bị rung.

+ Giảm năng suất các thiết bị tự dùng, có thể dẫn đến thác tần số làm tan rã hệ thống.

+ Nhiệt độ máy phát tăng quá mức cho phép do tổn thất thép tăng lên và hệ thống làm mát giảm năng suất.

+ Gây bão hoà mạch từ của máy biến áp.

MF  ở TĐHB có đặt bảo vệ chống tần số giảm thấp với 2 cấp làm việc:

+ Cấp I: tần số giảm  = 85% fđm  bảo vệ cắt MC sau 30s.

+ Cấp II: tần số giảm = 75% fđm bảo vệ cắt MC không duy trì thời gian

- Máy phát làm việc ở chế độ động cơ: khi dòng công suất ngược chạy từ HT vào MF thì MF sẽ làm việc ở chế độ ĐCĐ như một máy nén khílàm cho cánh tuabin có thế bị nóng quá mức , thậm chí có thể nổ MF. MF thuỷ lực ở TĐHB  cho phép làm việc ở chế độ máy bù đồng bộ , máy bù đồng bộ thực chất là động cơ làm việc không tải với dòng kích từ được điều chỉnh để phát hoặc tiêu hao công suất phản kháng Q , ở chế độ này  máy phát tiêu hao công suất tác dụng P của hệ thống , và ngừơi ta dùng hệ thống khí bù ép nước xuống sâu dưới buồng bánh xe công tác .khi ấy lượng P tiêu hao chỉ còn vài MW ( có thể coi như không tải )

        Tóm lại: các hư hỏng và các chế độ làm việc không bình thường của máy phát điện xuất phát từ các nguyên nhân ngay trong bản thân máy phát hay cũng có thể do ảnh hưởng do các chế độ không mong muốn từ hệ thống, do điều kiện khách quan hay do chủ quan tác động nhầm của nhân viên vận hành. Hậu quả của những hư hỏng đó không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến máy phát điện mà nó còn gây ảnh hưởng đến các thiết bị khác trong hệ thống điện, làm giảm các chỉ tiêu chất lượng điện năng hệ thống nói chung và của các hộ tiêu thụ điện nói riêng. Chính vì vậy, hệ thống rơle bảo vệ cho máy phát điện phải đảm bảo phát hiện, loại trừ được tất cả các loại hư hỏng nói trên

Nhiệm vụ, các yêu cầu đối với bảo vệ rơ le.

1. Nhiệm vụ:

          Trong sự phát triển của các hệ thống điện lực, các thiết bị và hệ thống bảo vệ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng, nó đảm bảo cho các thiết bị điện chủ yếu như máy phát điện,máy biến áp, đường dây dẫn điện trên không và cáp ngầm, thanh góp và các động cơ điện cỡ lớn....và toàn bộ hệ thống điện  làm việc an toàn, phát triển liên tục và bền vững.

          Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ loại trừ càng nhanh càng tốt phần tử sự cố ra khỏi hệ thống. Nguyên nhân gây hư hỏng, sự cố đối với các  phần tử trọng hệ thống điện rất đa dạng: Do các hiện tương thiên nhiên như biến đổi thời tiết, giông bão, động đất, lũ lụt, do máy móc thiết bị hao mòn, già cỗi do nạn ngẫu nhiên, do nhầm lẫn trong thao tác của nhân việc vận hành.

          Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi  hệ thống có thể ngăn chặn và hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự cố,  trong đó phần lớn là các hạng ngắn mạch. Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố, trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm ngắn mạch có thể gây ra những tác động và cơ nguy hiểm cho các phân tử nó chạy qua. Hồ quang tại cỗ ngắn mạch nếu để tồn tại lâu có thể  đốt cháy cả thiết bị và gây hoả hoạn. Ngắn mạch làm cho điện áp chỗ sự cố và khu vực lưới điện lân cận bị giảm thấp, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của các hộ dùng điện. Tồi tệ hơn ngắn mạch có thể dẫn đến mất ổn định và tan dã hệ thống.

          Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện đại là các rơle với nghĩa ban đầu của nó  là phần tử làm nhiệm vụ tự động chuyển( đóng, cắt) mạch điện. Khi hệ thống rơle đã phát phát hiện đựơc các dạng hư hỏng, sự cố, người ta dùng các máy cắt để nhanh chóng loài trừ,cô lập phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện.

2. Yêu cầu:

          Để thực hiện được dùng phổ biến nhất để bảo vệ  phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau đây: Tin cậy chọn lọc, tác động nhanh, nhạy.

          2.1- Tin cậy:

          Tin cậy là tính năng, đảm bảo  cho thiét bị  bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn. Người ta phân biệt:

          -Độ tin cậy khi tác động: Đó là mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơle sẽ tác động đúng: Hay là khả năng làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ.

          - Độ tin cậy không tác động: Là mức độ chắc chắn rằng rơle  hoặc hệ thống rơ le sẽ không làm việc sai. Hay là khả năng bảo vệ làm việc đúng  khi có sự cố xảy ra trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ.

          Trên thực tế, độ tin cậy có thể kiểm tra tương đối dễ dàng bằng tính toán và thực  nghiệm, còn độ tin cậy không tác động rất khó kiểm tra vì tập hợp những trạng thái vận hành và tình huống bất thường có thể dẫn đến tác động sai của bảo vệ không thể lường trước hết được.

          Để tăng độ tin cậy, nên sử dụng các rơle và hệ thống rơle có kết cấu đơn giản, chắc chắn, đã được thử thách qua thực tế sử dụng cũng như tăng cường mức độ dự phòng trong  hệ thống. Thống kế vận hành cho thấy hệ thống bảo vệ trong các hệ thống điện hiện đại có xác suất làm việc tin cậy khoảng 95-99%.

2.2 - Chọn lọc:

          Chọc lọc là khả  năng  của bảo vệ có thể  phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ hống. Cấu hình hệ thống điện càng phức tạp, việc đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ càng khó khăn.

          Theo nguyên lý làm việc, các bảo về được phân ra:

-Bảo vệ có sự chọn lọc tuyệt đối: Là những bảo vệ chỉ làm việc khi sự cố xảy ra trong một phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng  cho bảo vệ đặt ở các phần từ lân cận.

- Bảo vệ có sự chọn lọc cân đối: Ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối  tượng được bảo vệ còn có  thể thực hiện chức năng dự phòng cho các bảo vệ  đặt ở các phần tử  lân cận.

Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có chọn lọc tương đối, phải có sự phối  hợp giữa đặc tính làm việc của các bảo vệ lân cận nhau trong toàn hệ thống nhằm đảm bảo mức độ liên tục cung cấp điện cao nhất, hạn chế đến mức thấp nhất thời gian ngừng cung cấp điện.

         

2.3- Tác động nhanh:

Tất nhiên bảo vệ phát hiện và cách ly phần tử bị  sự cố càng nhanh càng tốt.Tuy  nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc để thoả mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng những loại bảo vệ phúc tạp và đắt tiền.

Rơle  hay bảo vệ được gọi là tác động nhanh( hay còn gọi là có tốc độ cao) nếu thời gian tác động không vượt quá 50ms( 2,5 chu kỳ dao động của dòng điện tần số công nghiệp 50Hz) Rơle hay bảo vệ được gọi là tác động  tức thời nếu không thông qua khâu trễ( tạo thời gian) trong tác động của rơle. Thông thường hai  khái niệm tác động nhanh và tác động tức thời được dùng thay thế lẫn nhau để chỉ  các rơle lẫn nhau để chỉ  các rơle hoặc bảo vệ có thời  gian tác động không quá 50ms.

Ngoài  thời gian tác động của rơle, việc loại nhanh phần tử bị sự cố còn phụ thuộc vào  tốc độ thao tác của máy cắt điện. Các  máy cắt  điện tốc độ cao hiện đại có thời gian thao tác từ 20 đên 60ms ( từ 1 đến 3 chu kỳ 50Hz)  những máy cắt thông thường có thời gian thao tác không qua 5

chu  kỳ( khoảng 100 ms ở 50Hz). Như vậy  thời gian loại trừ sự cố( thời gian lam việc của bảo vệ cộng với thời gian thao tác máy cắt) khoảng từ 2 đến 8 chu kỳ ( khoảng 40 đến 160 ms 50Hz) đối  với các bảo vệ tác động nhanh.

2.4- Độ nhạy:

Độ nhạy đặc trưng cho khả năng.Cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ, nó được biểu diễn bằng hệ  thống độ nhạy, tức tỉ số giữa trị  số của đại lượng vật lý đặt vào rơle có sự cố với ngưỡng tác động của nó. Sự sai khác giữa trị số đại lượng vật lý đặt vào rơle và ngưỡng tác động của nó càng lớn, rơle càng dễ cảm nhận sự xuất hiện cuả sự cố, hay ta thường  nói rơle tác động càng nhạy.

Độ nhạy thực tế của bảo vệ phụ  thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất phải kể đến: Chế độ làm việc của hệ thống( mức huy động nguồn) cấu hình của lưới điện, dạng ngắn  mạch và vị trí điểm ngắn mạch, nguyên lý làm việc của rơle, đặc tính của quá trình quá độ trong hệ thống điện vv...

Tuỳ theo vai trò của bảo vệ mà yêu cầu về độ nhạy đối với nó cũng khác nhau. Các bảo vệ chính thường yêu cần phải có hệ số độ nhạy trong khoảng từ 1,5 đến 2, còn các bảo vệ dự phòng từ 1,2 đến 1,5

2.5. Tính kinh tế.

          Các BVRL phải thoả mãn các yêu  cầu kỹ thuật, đồng thời phải được lắp đặt sao cho rẻ nhất đến mức có thể. Đối với mạng cao áp và siêu cao áp chi phí cho trang thiết bị lắp đặt BVRL chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ chi phí của công trình, do đại đa số thiết bị ở mạng cao áp đều rất đắt nên không đòi hỏi cao về yêu cầu kinh tế. Còn trong mạng trung áp và  hạ  áp số lượng các thiết bị cần được bảo vệ rất lớn, mức độ yêu cầu bảo vệ không cao do đó cần phải tính đến kinh tế lựa chọn sơ đồ và trang thiết bị BVRL sao cho vừa đảm bảo tính kinh tế vừa có chi phí thấp nhất.

          Nhận xét: 5 yêu  cầu trên thường mâu thuẫn lẫn nhau,do đó cần dung hoà các yêu  cầu ở mức độ tốt nhất trong việc tính toán lựa chọn sơ đồ và thiết bị bảo vệ. 

Tổng quát chung, chức năng, nhiệm vụ của nhà máy thuỷ điện Hòa Bình

Sau khi đất n­ước thống nhất (1975) Đảng và Nhà nư­ớc ta  ra sức đẩy mạnh nền kinh tế xã hội phát triển đ­ưa đất nư­ớc thoát khỏi cuộc khủng hoảng kinh tế do hậu quả của chiến tranh để lại. Muốn phát triển nền kinh tế xã hội thì vấn đề quan tâm hàng đầu là năng l­ượng điện. Vì vậy mà các mô hình nhà máy Thuỷ điện và Nhiệt điện dần dần đ­ược hình thành và góp phần thúc đẩy nền kinh tế xã hội Việt Nam với các nhà máy Thuỷ điện như­: Hoà Bình, Thác Bà, YALY... và các nhà máy Nhiệt điện như­: Phả Lại, Uông Bí, Ninh Bình... Nói đến nhà máy Thuỷ điện thì nhà máy Thuỷ điện Hoà Bình là nhà máy đư­ợc kể đến hàng đầu. Đây là một trong những nhà máy lớn nhất Việt Nam hiện nay. Nhà máy Thuỷ điện Hoà Bình đ­ượ

c quyết định xây dựng vào năm 1979 d­ới sự giúp đỡ của Đảng Cộng Sản , Liên Bang Xô Viết cũ. Thuỷ điện Hòa Bình nằm trên bậc thang Thuỷ điện Sông Đà bao gồm Hoà Bình, Sơn La, Lai Châu.

Sau nhiều năm xây dựng các tổ máy (8 tổ máy ) lần l­ượt hoà l­ưới điện quốc gia:

v  Máy 1:    ngày 31-12- 1988 v   Máy 5:   ngày 15-01- 1993 .

v Máy 2:    ngày 04-11- 1989.        v   Máy 6:  ngày 29-06- 1993.

v Máy 3:    ngày 27-03-1991          v   Máy 7:  ngày 07-12- 1993.

v Máy 4:    ngày 19-12-1991.         v  Máy 8:  ngày 04-04-1994.

  Đến ngày 27/05/1994 trạm 500kv Bắc Nam đ­ược đưa vào vận hành.

Sau 18 năm xây dựng công trình, trong đó có 9 năm vừa quản lý vận hành vừa giám sát thi công các tổ máy, những người xây dựng  và vận hành nhà máy đã trải qua bao năm tháng thăng trầm lịch sử của thời kỳ quá độ. Cho đến ngày 20/12/1994. Nhà máy Thuỷ điện Hoà Bình đã long trọng tổ chức lễ khánh thành.

                   Việc hoàn thành xây dựng và đư­a vận hành công trình Thuỷ điện Hoà Bình đánh giấu một bư­ớc phát triển mới của  ngành năng l­ượng và sự nghiệp công nghiệp hoá đất n­ước, đánh dấu những mức son để lại cho thế hệ con cháu mai sau.

          Công trình Thuỷ điện Hoà Bình là niềm tự hào của đội ngũ cán bộ,  công nhân các ngành xây dựng,  thuỷ lợi,  Năng l­ượng,  đánh dấu sự trư­ởng thành của cán bộ, công nhân Việt Nam.

Nhà máy Thuỷ điện Hoà Bình với những nhiệm vụ trọng tâm:  chống lũ - phát điện - t­ới tiêu - đảm bảo giao thông đ­ờng thủy.

Nhiệm vụ trị thuỷ sông Hồng, chống lũ giảm nhẹ thiên tai cho vùng đồng bằng Bắc Bộ và thủ đô Hà Nội là nhiệm vụ quan tâm hàng đầu: Sông Đà là một nhánh lớn của sông Hồng chiếm khoảng 55% l­ượng nư­ớc trên hệ thống sông Hồng. Theo thống kê

100 năm gần đây đã xảy ra những trận lũ lớn trên sông Đà như­ năm 1902 l­ực l­ượng đỉnh lũ 17.700 m³/s_, năm 1945 là 17.500m³/s, năm 1971 là 18.100m³/s đã làm nhiều tuyến đê suy yếu trên diện rộng ở các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ như­ Sơn Tây, Hải Dư­ơng ... bị hư­ hỏng, gây tổn thất nặng nề về ngư­ời và tài sản cho nhân dân mà nhiều năm mới xây dựng lại đ­ược.

          Công trình thuỷ điện Hoà Bình năm 1991 chính thức đ­ưa vào tham gia cho hạ l­ưu sông Đà,  sông Hồng, thủ đô Hà Nội.  Hàng năm đã cắt trung bình 4-6 trận lũ lớn, với l­ưu l­ượng cắt từ 1000-22.650m³/s. Đặc biệt nhà máy đã cắt trận lũ ngày 18-8-1996 với l­ưu l­ượng đỉnh lũ 22.650m³/s, với tần suất 0,5%. Đây là trận lũ lớn xuất hiện trong vòng 50 năm trở lại đây, công trình thuỷ điện Hoà Bình đã cắt lũ có hiệu quả mà giá trị kinh tế không thể tính bằng tiền của đ­ược.  Không chỉ cắt lũ nhà máy còn cung cấp t­ới tiêu cho nửa triệu ha đất canh tác nông nghiệp của đồng bằng Bắc Bộ và các nhu cầu sử dụng n­ước công nghiệp, đời sống dân sinh vùng hạ l­ưu công trình:  Từ  khi nhà

máy Thuỷ điện Hoà Bình đi vào sản xuất, hàng năm khi b­ước vào mùa khô, nhà máy đã luôn duy trì xả xuống hạ l­ưu với l­ưu l­ượng không nhỏ hơn 680m³/s, vào thời kỳ đổ ải cho nông nghiệp lên tới gần 100³/s. Nhờ vậy mà các trạm bơm có đủ n­ước phục vụ cho nông nghiệp gieo cấy kịp thời vụ.  Đặc biệt mùa khô 1993 -1994 do hạn kéo dài, 

Nhà máy Thuỷ điện Hoà Bình đã phải xả hỗ trợ trên 128,5 triệu m³ n­ước xuống hạ l­ưu đảm bảo mực n­ước cho các trạm bơm hoạt động chống hạn đổ ải, gieo cấy cho 0,5 triệu ha đất canh tác nông nghiệp vùng hạ l­ưu còn góp phần đẩy mặn ra xa các cửa sông, nên đã tăng c­ường đư­ợc diện tích trồng trọt ở các vùng này.

         

Ngoài ra hàng năm nhà máy đã đóng góp cho l­ưới điện quốc gia một l­ượng lớn điện phục vụ cho mục tiêu phát triển kinh tế xã hội của đất n­ước. Đồng thời nhà máy còn là nhà máy điều tần góp phần ổn đình , giữ vững l­ưới điện quốc gia .

      Nhiệm vụ đảm bảo giao thông đ­ường thuỷ cũng là một nhiệm vụ quan trọng của nhà máy Thuỷ điện Hoà Bình: nhà máy đã đảm bảo l­ưu l­ượng n­ước xả xuống hạ l­ưu về mùa kiệt theo quy trình không nhỏ 680m³/s và đã làm giảm đ­ược l­ưu l­ượng dòng chảy trong mùa lũ, là do thực hiện tốt điều tiết hồ chứa. Nên đã dảm bảo giao thông thuỷ thuận lợi, chấm dứt đư­ợc tình trạng tàu bè mắc cạn trong mùa kiệt và không an toàn trong mùa mưa ­ lũ nh­ư  khi chư­a đ­ưa công trình Thuỷ điện Hoà Bình đi vào hoạt động.

           Ngoài nhiệm vụ trọng tâm trên nhà máy còn là điểm thăm

quan du lịch, góp phần giao l­ưu văn hoá, giúp cho mọi ngư­ời thấy đ­ược sự bố trí sơ đồ thiết bị rất công phu và hợp lý với hệ thống điện tự dùng luôn đảm bảo cung cấp điện liên tục ổn định và tính

linh hoạt trong vận hành rất cao.Với những nhiệm vụ đó nhà máy đã đạt đư­ợc hiệu quả kinh tế trong nền kinh tế quốc dân: Cụ thể là ngay từ khi đư­a tổ máy số Ivào vận hành tháng 12-1988 đã góp phần quan trọng  cung  cấp công suất 240MW cho hệ thống l­ưới điện miền Bắc, đã tháo gỡ kịp thời khó khăn về nguồn điện do không cân đối giữa cung cầu ngay tại thời điểm lúc bấy giờ. Sau đó tiếp tục đ­ưa các tổ máy tiếp theo đi vào  vận hành, đến năm 1994 điện năng sản xuất của Nhà máy chiếm trên 50% tổng công suất và trên 65% tổng sản l­ượng điện cả nư­ớc. Hiện nay nhà máy chiếm trên 30% tổng công suất và trên 35% sản l­ượng điện toàn quốc. Tháng 4-1994 tổ máy cuối cùng đi vào vận hành, Nhà máy hoàn thiện công suất lắp 1920MW. Lúc này đ­ường dây 500kV Bắc Nam đi vào hoạt đông hình thành hệ thống điện quốc gia thống nhất, chuyên tải nguồn điện chủ lực từ Thuỷ điện Hoà Bình vào cung cấp cho các tỉnh miền Trung, miền Nam. Tính từ 31-12-1988, khi tổ máy I đi vào vận hành cho đến tháng 12-2000, tám tổ máy Thuỷ điện Hoà Bình đã sản xuất đạt trên 65 tỷ KWh điện. Trong đó chuyên tải vào miền Trung, miền Nam qua hệ thống đư­ờng dây 500KV Bắc - Nam đạt gần 15 tỷ KWh điện.

          Do những thành tích đã đạt đ­ợc từ tr­ước đến nay nhà máy đ­ược Đảng và Nhà N­ước tặng th­ưởng huân chư­ơng lao động hạng ba và những bằng khen thi đua khác của Đảng bộ công nghiệp.