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
No comments:
Post a Comment