Bài giảng Kỹ thuật điện cao áp - Chương 9: Bảo vệ chống sét máy điện

CHƯƠNG 9 BẢO VỆ CHỐNG SÉT MÁY 9.1. Mở đầu 9.2. Bảo vệ máy điện nối với đường dây qua máy biến áp BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN CAO ÁP 3/31/2014 Page 1 9.3. Bảo vệ máy điện nối trực tiếp với : ĐIỆN đường dây Tham số Thiết bị Mở đầu  Bảo vệ máy điện (máy phát, mô tơ) chống quá trạm biến áp.  Mức cách điện của máy điện thường thấp hơ bảo vệ chúng được quan tâm và cẩn thận hơn nhiều. 3/31/2014 Page 2 Mức cách điện xung kích hay BIL (Basic Impulse Level) Máy biến áp Máy điện Điện áp dư PPC PBBM (*) PPM Chúng ta thấy bảo vệ máy biến áp cấp điện áp từ 3 điện áp dư của chống sét van thấp hơn đáng kể mức cách cũng như thế khi tiến hành bảo vệ máy điện chống quá Đẻ đảm bảo độ tin cậy bảo vệ, cần phải hạn chế khả n máy điện trực tiếp với đường dây trên không. Điện áp định mức, kV 3 kV 6 kV 10 kV điện áp được thực hiện theo nguyên tắc bảo vệ n nhiều so với mức cách điện củamáy biến áp, do đó 36,5 10 49,5 21 65 32,5 14,5 12 9,5 27 23 18 45 38 30 đến 10 kV bằng các chống sét van được bảo đảm bởi vì điện xung kích. Nhưng điều này không có nghĩa là điện áp. ăng xúất hiện quá quá điện áp bằng cách không nối Các máy phát của các nhà máy điện lớn thường ở phía điện áp cao, máy biến áp được bảo vệ bằng chống sét van nh Quá điện áp xuất hiện ở phía này thường không v của máy điện phải chịu một phần điện áp do sự truyền sóng qua cuộn dây phía về phía cuộn dây điện áp thấp. Bảo vệ máy điện nối với đường dây qua máy 3/31/2014 Page 3 được nối với các đường dây trên không qua máy biến áp. ư chúng ta thấy trong chương trước. ượt quá điện áp thí nghiệm của máy biến áp. Cách điện điện áp cao của máy biến áp biến áp ~ K1 Quá điện áp lan truyền qua điện dung khi có quá điện áp, điện áp trong cuộn dây của máy biến áp biến thiên với thời gian theo các giao động riêng. Trong thời gian như trường hợp khởi đầu, do đó trong khoảng thời gian này ta có thể thay thế máy biến áp bằng dung đầu vào. 3/31/2014 Page 4 K2 Trong các máy biến áp hai cuộn dây K, ngoài điện dung ngang, cần phải ính cuộn dây so với đất và giữa hai cuộn dây. Các điện dung này là những tương đương của máy biến áp có dạng C1 Cuén CA được xác định bởi của cuộn dây và đầu sóng, phân bố điện áp tương tự điện C12 C2 Cuén HA đến điện dung C của các điện dung phân bố rải, do đó sơ đồ 12 )( UxU  Nếu cho rằng các điện dung ngang K2 của cuộn dây thể bỏ qua, điện áp tại điểm bầt kỳ K xác định theo biểu thức sau  Trong thực tế, do sự tồn tại của các điện dung giữa các phần tử của cuộn dây điện áp trong cuộn dây này có sự khác biệt phân bố trong cuộn dây 3/31/2014 Page 5 Các đường cong này có được trong trường hợp cuộn dây được nối cuộn dây này, cần phải tính điện dung máy được thể hiện bằng một điện dung phụ C ghép song song với Nếu chúng ta coi rằng các điện dung C2 và C12 cũng là các tham số rải, ta sẽ có: 2 )( UxU  122 12)( CC C x  điện áp thấp của máy biến áp rất bé và có điện áp thấp K2, phân bố điện áp cao. điện áp thấp để hở mạch. Khi một máy điện điện và thanh cái hoặc đường cáp. Các điện dung điện dung C2 của cuộn dây điện áp thấp. 122 12 1 )( CCC C x  1,0 0,8 0,6 0,4 Um u 2 3/31/2014 Page 6 0,5 0,4 0,2 0 x/l 1 - cuộn dây điện áp cao; 2 - cuộn dây điện áp thấp, tính theo phươ 3 - cuộn dây điện áp thấp tính gần đúng C1=2000pF; C2=6000pF; C12=300pF; K1=20ppF; K2=30pF 1 3 0,1 0 0,3 0,2 ng pháp chính xác; Phân bố thực tế của điện áp dọc theo cuộn dây nằm giữa hai tr nghiên cứu bản chất phân bố điện áp trong một số tr 5 phần tử (n=5) và C=K Thực tế, ảnh hưởng của điện dung phụ C còn rõ nét h không giảm đến 2 lần mà ít nhất là 5-6 lần. Sơ đồ bảo vệ khi máy điện được nối với đường dây trên không qua máy biến áp, cần thiết phải láp 3/31/2014 Page 7 đặt một đoạn cáp ngắn (khoảng vài chục mét). ường hợp này. Bây giờ chúng ta ường hợp đặc biệt. Giả thiết cuộn dây cao áp có ơn. Ví dụ với C=(C2+C12), điện áp U2 Quá điện áp lan truyền dọc theo cuộn dây máy Truyền sóng điện áp qua các điện dung xác truyền sóng qua con đường điện từ xảy ra trong quá trình quá trọng nhất. Để nghiên cứu hiện tượng này, chúng ta sử dụng s L1 L2 CL 3/31/2014 Page 8 ZM      m e n U U 12 Nếu C=0 và khi có quá điện áp vuông gócq biên cuộn dây điện áp thấp với LM>>L1+L2 biến áp định phân bố điện áp ban đầu trong các cuộn dây. Với độ mà các sóng hài bậc nhất là quan ơ đồ tương đương L1, L2 - điện cảm cuộn dây, LM - điện cảm mạch từ, C - điện dung tổng ở phía điện áp thấp máy điện, Z - tổng trở sóng của cuộn dây máy điện     T t Z LL T 21   độ Um xuất hiện ở phía điện áp cao, điện áp trên bằng e LL k 31 21  Điện cảm của máy biến áp quy về phía điện áp thấp bằng U là điện áp định mức, kV Điện áp ở phía điện áp cao gồm điện áp dư của chống sét van xếp chồng lên thành phần giao chu kỳ giao động khoảng vài s, có nghĩa là rất bé so với hằng số thời gian T. Khi truyền sóng qua cuộn 3/31/2014 Page 9 dây của máy biến áp, các giao động này sẽ giảm dần, do chống sét van P U 4, %. 2 P ; công suất định mức, kVA động với đó có thể lấy giá trị Um bằng điện áp dư của  1 LLC   C LL Z 21 2 1   giao động này xếp chồng lên thành phần Um/n 2Um/n, nhưng do tổng trở sóng xủa cuộn dây, giao Trong điều kiện nó sẽ bị triệt tiêu Với C0, tần số giao động riêng , 3/31/2014 Page 10 Kết luận : Khi máy điện được nối với đường dây trên không qua máy biến áp, thì không cần thiết bảo vệ chống quá điện áp khí quyển. Chỉ trong tr điện dung của thanh cái rất lớn thì cần bảo vệ bằng chống sét van Nếu các giao động trong mạch phụ bị triệt tiêu vệ bởi chống sét van PBM, thì không cần thiết máy biến áp 110/10 kV - 315000 kVA, được bảo = 265 kV. Điện áp tác dụng lên cuộn dây máy hiểm cho cách điện máy điện.  2 . Giới hạn điện áp tác dụng lên máy điện có thể đạt trị số động này sẽ tắt dần rất nhanh. ường hợp khi công suất của máy điện bé và và nếu phía điện áp cao của máy biến áp được bảo bất kỳ bảo vệ nào ở phía điện áp máy phát. vệ bằng chống sét van PBM với mức điện áp dư U phát bằng 265/11=24 kV, điều này không gây nguy Bảo vệ máy điện nối trực tiếp đường dây trên không áp : trên thanh góp của máy phát người ta đặt chống cột thu sét. Tuy vậy, sơ đồ bảo vệ có các đặc điểm sau: sử dụng chống sét van có điện áp dư thấp, ví dụ nh đoạn đường dây đến máy điện phải được bảo vệ dây khuất tránh sét đánh trực tiếp ví dụ như lấp d Bảo vệ máy điện nối trực tiếp với đường dây 3/31/2014 Page 11 thì đoạn này được bảo vệ bằng dây chống sét, và nếu nó được láp đặt trên các cột cùng với đường mức cách điện đường dây. láp đặt các tụ điện trên thanh góp máy phát với trị Sơ đồ bảo vệ máy điện nối trực tiếp với đường dây Để điện áp dư không vượt qua giá trị định mức, cần trở nối đất của các khe hở phóng điện đặt ở đoạn Trong thực tế, máy điện nối với đường dây trên này, điều kiện bảo vệ máy điện chống quá điện khí chống quá điện áp tương tự như bảo vệ trạm biến sét van và bảo vệ đạon gần trạm biến áp bằng các ư loại chống sét van PBM thay vì dùng PBC chống sét đánh trực tiếp bằng cách xây dựng đường ưới các công trình cao, trong thung lũng.... Nếu không dây chống sét cần được cách điện với đường dây và dây cần phải tránh phóng điện ngược bằng cách tăng số 0,5F/pha để giảm độ dốc của sóng tới. trên không. hạn chế dòng điện ở mức 5kA bằng cách giảm điện vào trạm. không qua một đoạn cáp. Với sự có mặt của đoạn cáp quyển thuận lợi. Paratonnerres Éclateurs 3/31/2014 Page 12 Éclateurs ~ C P ~