Có nhiều điều kiện bất thường có thể dẫn đến hư hỏng máy phát điện.Một số tình trạng này là kết quả của lỗi bên trong máy phát điện hoặc một trong các hệ thống con của nó và những tình trạng khác bắt nguồn từ chính hệ thống điện.Bảng sau đây tóm tắt các loại lỗi có thể xảy ra và các phương pháp bảo vệ liên quan.
Lỗi nối đất Stator
Hỏng hóc thường xảy ra nhất của cuộn dây stato là sự cố cách điện giữa một pha và đất.Nếu không bị phát hiện, lỗi này có thể nhanh chóng làm hỏng lõi máy phát điện.Hỏa hoạn cũng có thể xảy ra trên máy làm mát bằng không khí.Khả năng phát hiện sự cố chạm đất của phần tử vi sai stato là một chức năng của dòng điện sự cố chạm đất có sẵn.Như vậy, bảo vệ lỗi chạm đất chuyên dụng thường được yêu cầu cho stato.
Máy phát điện cung cấp năng lượng được sử dụng bởi tất cả các phụ tải trong hệ thống điện và phần lớn công suất phản kháng cần thiết để cung cấp cho các phần tử cảm ứng do đó duy trì điện áp hệ thống ở các giá trị định mức.Hệ thống điện có ít khả năng lưu trữ năng lượng.Như vậy, thế hệ bị mất phải được thay thế ngay lập tức hoặc phải loại bỏ một lượng tải tương đương.Điều quan trọng hàng đầu là hệ thống bảo vệ cho máy phát điện phải có độ an toàn cao trong các nhiễu loạn bên ngoài.
Máy phát điện là một thành phần của một hệ thống phức tạp bao gồm động cơ chính, bộ kích thích và các hệ thống phụ trợ khác nhau.Ngoài việc phát hiện đoản mạch, IED bảo vệ máy phát do đó cần phải phát hiện một loạt các điều kiện bất thường có thể làm hỏng máy phát hoặc một trong các hệ thống con của nó.Máy phát điện có thể được phân thành hai loại chính: cảm ứng và đồng bộ.Các máy điện cảm ứng thường có kích thước nhỏ hơn, dao động dưới 100 kVA và thường được truyền động từ động cơ pittông.Máy điện đồng bộ có công suất từ vài trăm kVA đến 1200 MVA.
Máy phát điện đồng bộ có thể được điều khiển bởi nhiều loại động cơ chính, bao gồm động cơ pittông, tuabin thủy điện, tuabin đốt và tuabin hơi lớn.Loại tuabin ảnh hưởng đến thiết kế của máy phát điện và do đó có thể ảnh hưởng đến các yêu cầu bảo vệ.Kích thước máy phát điện và phương pháp nối đất của nó cũng ảnh hưởng đến các yêu cầu bảo vệ của nó.Các máy cỡ vừa và nhỏ thường được kết nối trực tiếp với mạng phân phối (kết nối trực tiếp).Trong cấu hình này, một số máy có thể được kết nối với cùng một bus.Các máy lớn thường được kết nối thông qua một máy biến áp chuyên dụng với mạng truyền tải (đơn vị được kết nối).
Máy biến áp thứ hai tại các cực của máy phát cung cấp nguồn phụ cho thiết bị.Máy phát điện được nối đất để kiểm soát quá độ điện áp gây hư hại và để tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của các chức năng bảo vệ.Máy phát điện kết nối trực tiếp thường được nối đất thông qua trở kháng thấp giới hạn dòng sự cố chạm đất ở mức 200-400 ampe.Các máy được kết nối với thiết bị thường được nối đất thông qua trở kháng cao giới hạn dòng điện ở mức dưới 20 ampe.
Đối với các máy nối đất có trở kháng thấp được kết nối trực tiếp, phương pháp phát hiện dựa trên dòng điện được sử dụng.Việc bảo vệ này cần phải nhanh chóng và nhạy cảm đối với các sự cố chạm đất bên trong đồng thời phải đảm bảo an toàn khi có các nhiễu loạn bên ngoài.Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng phần tử sự cố chạm đất hạn chế hoặc phần tử định hướng trung tính.Phần tử lỗi chạm đất hạn chế được triển khai trong G30 và G60 sử dụng cơ chế hạn chế thành phần đối xứng mang lại mức độ bảo mật cao trong các lỗi bên ngoài với độ bão hòa CT đáng kể.
Đối với các máy nối đất có trở kháng cao được kết nối với thiết bị, các phương pháp dựa trên điện áp thường được sử dụng để phát hiện sự cố chạm đất.Sử dụng kết hợp các yếu tố điện áp hài cơ bản và thứ ba, có thể đạt được phạm vi bao phủ sự cố chạm đất cho 100% cuộn dây stato.Rơle GE sử dụng phần tử điện áp sóng hài thứ ba đáp ứng tỷ lệ giữa giá trị trung tính và giá trị cuối của sóng hài thứ ba.Phần tử này rất đơn giản để thiết lập và không nhạy cảm với các thay đổi ở mức sóng hài thứ ba trong điều kiện hoạt động bình thường.
Lỗi pha Stator
Lỗi pha không liên quan đến đất có thể xảy ra ở đầu cuộn dây hoặc trong rãnh trên máy có cuộn dây cùng pha trong cùng một rãnh.Mặc dù lỗi pha ít xảy ra hơn so với lỗi chạm đất, nhưng dòng điện do lỗi này không bị giới hạn bởi trở kháng nối đất.Do đó, điều quan trọng là những lỗi này phải được phát hiện nhanh chóng để hạn chế hư hỏng cho máy.Do tỷ lệ XOR của hệ thống đặc biệt cao ở máy phát, phần tử vi sai stato đặc biệt dễ bị bão hòa CT do thành phần DC của dòng điện trong quá trình nhiễu loạn bên ngoài.Thuật toán vi sai stato G60 bổ sung tính năng bảo mật bổ sung dưới dạng kiểm tra hướng khi nghi ngờ bão hòa CT do các thành phần AC hoặc DC của dòng điện.
Thời gian đăng bài: Jan-30-2023