Giới thiệu về máy phát điện

Chia sẻ: Tran Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

514
lượt xem 192
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Máy phát điện (MPĐ) là một phần tử rất quan trọng trong hệ thống điện (HTĐ), sự làm việc tin cậy của các MPĐ có ảnh hưởng quyết định đến độ tin cậy của HTĐ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giới thiệu về máy phát điện

A. GIÅÏI THIÃÛU CHUNG VÃÖ MAÏY PHAÏT ÂIÃÛN Maïy phaït âiãûn (MFÂ) laì mäüt pháön tæí ráút quan troüng trong hãû thäúng âiãûn (HTÂ), sæû laìm viãûc tin cáûy cuía caïc MFÂ coï aính hæåíng quyãút âënh âãún âäü tin cáûy cuía HTÂ. Vç váûy, âäúi våïi MFÂ âàûc biãût laì caïc maïy coï cäng suáút låïn, ngæåìi ta âàût nhiãöu loaûi baío vãû khaïc nhau âãø chäúng táút caí caïc loaûi sæû cäú vaì caïc chãú âäü laìm viãûc khäng bçnh thæåìng xaíy ra bãn trong caïc cuäün dáy cuîng nhæ bãn ngoaìi MFÂ. Âãø thiãút kãú tênh toaïn caïc baío vãû cáön thiãút cho maïy phaït, chuïng ta phaíi biãút caïc daûng hæ hoíng vaì caïc tçnh traûng laìm viãûc khäng bçnh thæåìng cuía MFÂ. I. CAÏC DAÛNG HÆ HOÍNG VAÌ TÇNH TRAÛNG LAÌM VIÃÛC KHÄNG BÇNH THÆÅÌNG CUÍA MFÂ I.1. Caïc daûng hæ hoíng: - Ngàõn maûch nhiãöu pha trong cuäün stator. (1) - Chaûm cháûp giæîa caïc voìng dáy trong cuìng 1 pha (âäúi våïi caïc MFÂ coï cuäün dáy keïp). (2) - Chaûm âáút 1 pha trong cuäün dáy stator. (3) - Chaûm âáút mäüt âiãøm hoàûc hai âiãøm maûch kêch tæì. (4) I.2. Caïc tçnh traûng laìm viãûc khäng bçnh thæåìng cuía MFÂ: - Doìng âiãûn tàng cao do ngàõn maûch ngoaìi hoàûc quaï taíi. (5) - Âiãûn aïp âáöu cæûc maïy phaït tàng cao do máút taíi âäüt ngäüt hoàûc khi càõït ngàõn maûch ngoaìi. (6) Ngoaìi ra coìn coï caïc tçnh traûng laìm viãûc khäng bçnh thæåìng khaïc nhæ: Taíi khäng âäúi xæïng, máút kêch tæì, máút âäöng bäü, táön säú tháúp, maïy phaït laìm viãûc åí chãú âäü âäüng cå, ... II. CAÏC BAÍO VÃÛ THÆÅÌNG DUÌNG CHO MFÂ Tuyì theo chuíng loaûi cuía maïy phaït (thuyí âiãûn, nhiãût âiãûn, turbine khê, thuyí âiãûn têch nàng...), cäng suáút cuía maïy phaït, vai troì cuía maïy phaït vaì så âäö näúi dáy cuía nhaì maïy âiãûn våïi caïc pháön tæí khaïc trong hãû thäúng maì ngæåìi ta læûa choün phæång thæïc baío vãû thêch håüp. Hiãûn nay khäng coï phæång thæïc baío vãû tiãu chuáøn âäúi våïi MFÂ cuîng nhæ âäúi våïi caïc thiãút bë âiãûn khaïc. Tuyì theo quan âiãøm cuía ngæåìi sæí duûng âäúi våïi caïc yãu cáöu vãö âäü tin cáûy, mæïc âäü dæû phoìng, âäü nhaûy... maì chuïng ta læûa choün säú læåüng vaì chuíng loaûi råle trong hãû thäúng baío vãû. Âäúi våïi caïc MFÂ cäng suáút låïn, xu thãú hiãûn nay laì làõp âàût hai hãû thäúng baío vãû âäüc láûp nhau våïi nguäön âiãûn thao taïc riãng, mäùi hãû thäúng bao gäöm mäüt baío vãû chênh vaì mäüt säú baío vãû dæû phoìng coï thãø thæûc hiãûn âáöy âuí caïc chæïc nàng baío vãû cho maïy phaït. Âãø baío vãû cho MFÂ chäúng laûi caïc daûng sæû cäú nãu åí pháön I, ngæåìi ta thæåìng duìng caïc loaûi baío vãû sau: - Baío vãû so lãûch doüc âãø phaït hiãûn vaì xæí lyï khi xaíy ra sæû cäú (1). - Baío vãû so lãûch ngang cho sæû cäú (2). - Baío vãû chäúng chaûm âáút mäüt âiãøm cuäün dáy stator cho sæû cäú (3). - Baío vãû chäúng chaûm âáút maûch kêch tæì cho sæû cäú (4). - Baío vãû chäúng ngàõn maûch ngoaìi vaì quaï taíi cho sæû cäú (5). - Baío vãû chäúng âiãûn aïp âáöu cæûc maïy phaït tàng cao cho sæû cäú (6). Ngoaìi ra coï thãø duìng: Baío vãû khoaíng caïch laìm baío vãû dæû phoìng cho baío vãû so lãûch, baío vãû chäúng quaï nhiãût rotor do doìng maïy phaït khäng cán bàòng, baío vãû chäúng máút âäöng bäü, ... 13
B. CAÏC BAÍO VÃÛ RÅLE CHO MAÏY PHAÏT ÂIÃÛN I. BAÍO VÃÛ SO LÃÛCH DOÜC (87G) I.1. Nhiãûm vuû vaì så âäö nguyãn lyï: Baío vãû so lãûch doüc (BVSLD) coï nhiãûm vuû chäúng ngàõn maûch nhiãöu pha trong cuäün dáy stator maïy phaït. Så âäö thæûc hiãûn baío vãû nhæ hçnh 1.1. Baïo tên hiãûu âæït Baïo tên hiãûu maûch thæï + + Càõt MC 4Rth MC 5RT + + + - 1RI 2RI 3RI Rf 52 MF Rf 1BI MF 87G b) a) Hçnh 1.1: Så âäö baío vãû so lãûch doüc cuäün stator 2BI MFÂ; så âäö tênh toaïn (a) vaì theo maî säú (b) Trong âoï: - Rf: duìng âãø haûn chãú doìng âiãûn khäng cán bàòng (IKCB), nhàòm náng cao âäü nhaûy cuía baío vãû. - 1RI, 2RI, 4Rth: phaït hiãûn sæû cäú vaì âæa tên hiãûu âi càõt maïy càõt âáöu cæûc maïy phaït khäng thåìi gian (thæûc tãú thæåìng t ≈ 0,1 sec). - 3RI, 5RT: baïo tên hiãûu khi xaíy ra âæït maûch thæï sau mäüt thåìi gian cáön thiãút (thäng qua 5RT) âãø traïnh hiãûn tæåüng baïo nháöm khi ngàõn maûch ngoaìi maì tæåíng âæït maûch thæï. Vuìng taïc âäüng cuía baío vãû laì vuìng giåïi haûn giæîa caïc BI näúi vaìo maûch so lãûch. Cuû thãø åí âáy laì caïc cuäün dáy stator cuía MFÂ, âoaûn thanh dáùn tæì âáöu cæûc MFÂ âãún maïy càõt. I.2. Nguyãn lyï laìm viãûc: BVSLD hoaût âäüng theo nguyãn tàõc so saïnh âäü lãûch doìng âiãûn giæîa hai âáöu cuäün dáy stator, doìng vaìo råle laì doìng so lãûch: IR = I1T - I2T = ISL (1-1) Våïi I1T, I2T laì doìng âiãûn thæï cáúp cuía caïc BI åí hai âáöu cuäün dáy. Bçnh thæåìng hoàûc ngàõn maûch ngoaìi, doìng vaìo råle 1RI, 2RI laì doìng khäng cán bàòng IKCB: ISL = I1T - I2T = IKCB < IKÂR (doìng khåíi âäüng råle) (1-2) nãn baío vãû khäng taïc âäüng (hçnh 1.2a). 14
Khi xaíy ra chaûm cháûp giæîa caïc pha trong cuäün dáy stator (hçnh 1.2b), doìng âiãûn vaìo caïc råle 1RI, 2RI: I ISL = I1T - I2T = N > IKÂR (1-3) nI Trong âoï: ISL = IKCBT < IKÂR I1T - IN: doìng âiãûn ngàõn maûch. I - nI: tè säú biãún doìng cuía BI I1 T ISL ≈ N > I KÂR I2T nI Baío vãû taïc âäüng âi càõt 1MC âäöng thåìi âæa tên hiãûu âi âãún bäü I2T pháûn tæû âäüng diãût tæì (TDT). a) b) Træåìng håüp âæït maûch thæï Hçnh 1.2: Âäö thë veïctå cuía doìng âiãûn trong maûch cuía BI, doìng vaìo råle laì: BVSLD a) Bçnh thæåìng vaì khi ngàõn maûch ngoaìi IF IR = (1-4) b) Khi ngàõn maûch trong vuìng baío vãû nI Doìng âiãûn naìy coï thãø laìm cho baío vãû taïc âäüng nháöm, luïc âoï chè coï 3RI khåíi âäüng baïo âæït maûch thæï våïi thåìi gian cháûm trãù, âãø traïnh hiãûn tæåüng baïo nháöm trong quaï trçnh quaï âäü khi ngàõn maûch ngoaìi coï xung doìng låïn. ÅÍ så âäö hçnh 1.1, caïc BI näúi theo så âäö sao khuyãút nãn baío vãû so lãûch doüc seî khäng taïc âäüng khi xaíy ra ngàõn maûch mäüt pha åí pha khäng âàût BI. Tuy nhiãn caïc baío vãû khaïc seî taïc âäüng. I.3. Tênh caïc tham säú vaì choün Råle: I.3.1. Tênh choün 1RI vaì 2RI: Doìng âiãûn khåíi âäüng cuía råle 1RI, 2RI âæåüc choün phaíi thoaí maîn hai âiãöu kiãûn sau: Âiãöu kiãûn 1: Baío vãû khäng taïc âäüng âäúi våïi doìng khäng cán bàòng cæûc âaûi IKCBmax khi ngàõn maûch ngoaìi vuìng baío vãû. IKÂB ≥ Kat.IKCBtt (1-5) IKCBtt = Kân.KKCK.fi .INngmax (1-6) Trong âoï: - Kat: hãû säú an toaìn tênh âãún sai säú cuía råle vaì dæû træî cáön thiãút. Kat coï thãø láúy bàòng 1,3. - KKCK: hãû säú tênh âãún sæû coï màût cuía thaình pháön khäng chu kyì cuía doìng ngàõn maûch, KKCK coï thãø láúy tæì 1 âãún 2 tuyì theo biãûn pháúp âæåüc sæí duûng âãø náng cao âäü nhaûy cuía baío vãû. - Kân: hãû säú tênh âãún sæû âäöng nháút cuía caïc BI (Kân = 0,5÷1). - fi: sai säú tæång âäúi cuía BI, fi coï thãø láúy bàòng 0,1 (coï kãø âãún dæû træî, vç caïc maïy biãún doìng choün theo âæåìng cong sai säú 10%). - INngmax: thaình pháön chu kyì cuía doìng âiãûn chaûy qua BI taûi thåìi âiãøm âáöu khi ngàõn maûch ngoaìi træûc tiãúp 3 pha åí âáöu cæûc maïy phaït. Âiãöu kiãûn 2: Baío vãû khäng âæåüc taïc âäüng khi âæït maûch thæï BI. Luïc âoï doìng vaìo råle 1RI, 2RI: (giaí sæí MF âang laìm viãûc åí chãú âäü âënh mæïc) I ISL = âmF (1-7) nI Doìng khåíi âäüng cuía baío vãû: 15
K at IKÂB = I âmF (1-8) nI Nhæ váûy, âiãöu kiãûn âãø choün doìng khåíi âäüng cho 1RI, 2RI: IKÂB = max{Kat .IKCBtt; Kat .IâmF } (1-9) Doìng âiãûn khåíi âäüng cuía råle: K (3) .I KÂB IKÂR = (1-10) nI Våïi K(3) laì hãû säú så âäö. Sau khi tênh âæåüc IKÂR ta seî choün âæåüc loaûi råle cáön thiãút. ∗Kiãøm tra âäü nhaûy Kn cuía baío vãû: I Kn = N min (1-11) I KÂB Våïi INmin: doìng âiãûn ngàõn maûch 2 pha åí âáöu cæûc maïy phaït khi maïy phaït laìm viãûc riãng leí. Vç baío vãû coï tênh choün loüc tuyãût âäúi nãn yãu cáöu Kn > 2. I.3.2. Tênh choün Råle 3RI: Doìng khåíi âäüng så cáúp cuía råle 3RI phaíi låïn hån doìng khäng cán bàòng cæûc âaûi khi ngàõn maûch ngoaìi vuìng baío vãû. Nhæng trong tênh toaïn thç âiãöu kiãûn äøn âënh nhiãût cuía råle laì quyãút âënh. Theo kinh nghiãûm coï thãø choün doìng khåíi âäüng cho 3RI: IKÂS(3RI) = 0,2.IâmF (1-12) Ta tênh âæåüc IKÂR cuía 3RI vaì choün âæåüc loaûi råle tæång æïng. I.3.3. Thåìi gian laìm viãûc cuía 5RT: Khi xaíy ra ngàõn maûch ngoaìi vuìng baío vãû, coï thãø xuáút hiãûn nhæîng xung doìng låïn thoaïng qua laìm cho baío vãû taïc âäüng nháöm do váûy phaíi choün thåìi gian taïc âäüng cuía 5RT thoaí maîn âiãöu kiãûn: t5RT > tcàõt Nngoaìi (1-13) t5RT = tcàõtNng + ∆ t (1-14) Trong âoï: - tcàõtNng: thåìi gian låïn nháút cuía caïc baío vãû näúi vaìo thanh goïp âiãûn aïp maïy phaït. - ∆ t: báûc choün loüc thåìi gian, thæåìng ∆ t = (0,25 ÷ 0,5) sec. • Nháûn xeït: - Baío vãû seî taïc âäüng khi ngàõn maûch nhiãöu pha trong cuäün dáy 1BI I1S I1T stator maïy phaït. BILV BIH - Baío vãû khäng taïc âäüng khi Vuìng baío chaûm cháûp giæîa caïc voìng dáy trong IH vãû cuìng 1 pha hoàûc khi xaíy ra chaûm ILV RI âáút 1 âiãøm trong cuäün dáy pháön I2S I2T 2BI ténh. Âãø tàng âäü nhaûy cuía baío vãû so lãûch ngæåìi ta coï thãø sæí duûng råle Hçnh 1.3: Baío vãû so lãûch doìng âiãûn coï haîm cuäün dáy stator MFÂ so lãûch coï haîm. 16
I.4. Baío vãû so lãûch coï haîm: Så âäö baío vãû nhæ hçnh 1.3. Råle gäöm coï hai cuäün dáy: Cuäün haîm vaì cuäün laìm viãûc. Råle laìm viãûc trãn nguyãn tàõc so saïnh doìng âiãûn giæîa ILV vaì IH. - Doìng âiãûn vaìo cuäün laìm viãûc ILV: . . I LV = I1T − I 2T = ISL (1-15) - Doìng âiãûn haîm vaìo cuäün haîm IH: IH = ⎢I1T + I2T⎢ (1-16) Khi laìm viãûc bçnh thæåìng hay ngàõn maûch ngoaìi vuìng baío vãû: Doìng âiãûn I1T cuìng chiãöu våïi doìng I2T: ⎢I1T⎢ ≈ ⎢I2T⎢ ISL = ILV = ⎢I1T - I2T⎢ = IKCB (1-17) IH = ⎢I1T + I2T⎢ ≈ 2.⎢I1T⎢ > ILV (1-18) nãn baío vãû khäng taïc âäüng. Khi xaíy ra ngàõn maûch trong vuìng baío vãû: Doìng âiãûn I1T ngæåüc pha våïi I2T: ⎢I1T⎢ = ⎢-I2T⎢ IH = ⎢I1T - I2T⎢ ≈ 0 ILV = ⎢I1T + I2T⎢ ≈ 2.⎢I1T⎢ > IH (1-19) baío vãû seî taïc âäüng. • Nháûn xeït: - Baío vãû hoaût âäüng theo nguyãn tàõc so saïnh doìng âiãûn giæîa ILV vaì IH, nãn âäü nhaûy cuía baío vãû ráút cao vaì khi xaíy ra ngàõn maûch thç baío vãû taïc âäüng mäüt caïch chàõc chàõn våïi thåìi gian taïc âäüng thæåìng t = (15 ÷ 20) msec. - Baío vãû so lãûch doüc duìng råle coï haîm coï thãø ngàn chàûn baío vãû taïc âäüng nháöm do aính hæåíng baîo hoaì cuía BI. - Âäúi våïi caïc maïy phaït âiãûn coï cäng suáút låïn coï thãø sæí duûng så âäö baío vãû so lãûch haîm taïc âäüng nhanh (hçnh 1.4). ÅÍ chãú âäü laìm viãûc A bçnh thæåìng, doìng âiãûn thæï ILV cáúp I1T vaì I2T cuía caïc nhoïm I1S I2S B biãún doìng 1BI, 2BI chaûy RL1 C CL RLV qua âiãûn tråí haîm RH, taûo RL1 ULV nãn âiãûn aïp haîm UH, coìn BIG hiãûu doìng thæï cáúp (doìng so ILV RL2 I2T RL2 lãûch) ISL chaûy qua biãún I1T BIG D1 D2 doìng trung gian BIG, cáöu I chènh læu CL vaì âiãûn tråí ILV RH/2 Âãún RG UH laìm viãûc RLV taûo nãn âiãûn RH/2 âáöu ra aïp laìm viãûc ULV. Giaï trë âiãûn aïp UH > ULV, baío vãû Hçnh 1.4: Baío vãû so lãûch coï haîm taïc âäüng nhanh cho MFÂ cäng suáút låïn khäng taïc âäüng. Khi ngàõn maûch trong vuìng baío vãû, âiãûn aïp ULV >> UH, doìng âiãûn chaûy qua råle RL1 laìm råle naìy taïc âäüng âoïng tiãúp âiãøm RL1 laûi. Doìng âiãûn laìm viãûc sau khi nàõn chaûy qua råle RL2, RL2 âoïng tiãúp âiãøm laûi, råle càõt âáöu ra seî âæåüc cáúp nguäön thao taïc qua hai tiãúp âiãøm näúi tiãúp RL1 vaì RL2 âi càõt maïy càõt âáöu cæûc maïy phaït. Ngoaìi ra, 17
ngæåìi ta coìn duìng råle so lãûch täøng tråí cao âãø baío vãû so lãûch maïy phaït âiãûn (hçnh 1.5). Råle so lãûch RU trong så âäö coï täøng tråí khaï låïn seî taïc âäüng theo âiãûn aïp so lãûch USL, åí chãú âäü laìm viãûc bçnh thæåìng vaì khi ngàõn maûch ngoaìi, caïc biãún doìng 1BI, 2BI (âæåüc choün giäúng nhau) coï cuìng doìng âiãûn maïy phaït âi qua do âoï caïc sæïc âiãûn âäüng E1 vaì E2 bàòng nhau vaì ngæåüc pha nhau, L1 = L2, phán bäú âiãûn aïp trong maûch nhæ hçnh 1.5b. Trë säú âiãûn aïp âàût lãn råle so lãûch RU phuû thuäüc vaìo quan hãû giæîa caïc âiãûn tråí R1 vaì R2. Âiãûn tråí R1, R2 gäöm âiãûn tråí cuäün dáy thæï cáúp vaì dáy dáùn phuû näúi giæîa hai nhoïm biãún doìng 1BI vaì 2BI, våïi R1 = R2 ⇒ USL = 0 R1 R2 1BI IN 2BI N E1 L1 USL RSL E2=0 USL 1BI E1 USL a) c) R1 R2 R1 R2 E1 L1 USL RSL L2 E1 L1 USL RSL L2 E2 E2 USL E1 E1 E2 USL = 0 E2 b) d) Hçnh 1.5: Baío vãû so lãûch duìng råle täøng tråí cao cho MFÂ a) Så âäö nguyãn lyï b) Maûch âiãûn âàóng trë vaì phán bäú âiãûn aïp trong chãú âäü laìm viãûc bçnh thæåìng c) nhoïm 2BI bë baîo hoaì khi ngàõn maûch ngoaìi vaì hoaìn toaìn d) khi coï ngàõn maûch trong. Khi xaíy ra ngàõn maûch trong vuìng baío vãû: * Træåìng håüp maïy phaït laìm viãûc biãût láûp våïi hãû thäúng: Doìng âiãûn qua 1BI laì doìng cuía maïy phaït. Doìng âiãûn qua 2BI bàòng khäng E2 = 0. Âiãûn aïp âàût lãn råle so lãûch RU hçnh 1.5c: I" .( R 1 + R 2 ) U SL1 = N (vç RSL >> R2) (1-20) nI Trong âoï: " - I N : trë hiãûu duûng cuía doìng siãu quaï âäü khi ngàõn maûch trãn âáöu cæûc maïy phaït. I "N = I(3)Nngmax = I(3)Nâáöu cæûc MF våïi: - nI: tyí säú biãún doìng cuía BI. - RSL: âiãûn tråí maûch so lãûch (gäöm råle vaì dáy näúi). * Træåìng håüp maïy phaït näúi våïi hãû thäúng: Khi âoï taûi âiãøm ngàõn maûch, ngoaìi doìng âiãûn do baín thán maïy phaït cung cáúp I" coìn coï thãm thaình pháön doìng âiãûn do NF hãû thäúng âäø vãö I" . Maûch âiãûn âàóng trë vaì phán bäú âiãûn aïp nhæ hçnh 1.5d. Giaï trë NH âiãûn aïp âàût lãn råle so lãûch RU: 18
(I" + I" ).(R 1 + R 2 ) U SL2 = NF NH (1-21) nI Âãø âaím baío tênh choün loüc, âiãûn aïp khåíi âäüng cuía råle so lãûch RU phaíi choün låïn hån min{USL1; USL2}, nghéa laì: K at .I" .(R 1 + R 2 ) N UKÂR = Kat.USL1 = (1-22) nI Våïi Kat = (1,15 ÷ 1,2) laì hãû säú an toaìn. Thåìi gian taïc âäüng cuía baío vãû thæåìng: t = (15 ÷ 20) msec • Nháûn xeït: - Âäúi våïi caïc MFÂ coï cäng suáút låïn, hàòng säú thåìi gian tàõt dáön cuía thaình pháön mäüt chiãöu trong doìng âiãûn ngàõn maûch coï thãø âaût âãún haìng tràm msec, gáy baîo hoìa maûch tæì cuía caïc maïy biãún doìng vaì laìm cháûm taïc âäüng cuía baío vãû khi coï ngàõn maûch trong vuìng baío vãû. Vç váûy cáön phaíi sæí duûng så âäö baío vãû taïc âäüng nhanh træåïc khi xaíy ra baîo hoìa maûch tæì cuía maïy biãún doìng, tæïc laì: tbh > tbv, våïi tbv laì thåìi gian càõt ngàõn maûch cuía baío vãû; tbh thåìi gian baîo hoaì maûch tæì cuía BI. I.5. Baío vãû khoaíng caïch (21): Âäúi våïi caïc MFÂ cäng suáút låïn ngæåìi ta thæåìng sæí duûng baío vãû khoaíng caïch laìm baío vãû dæû phoìng cho BVSL (hçnh 1.6a). TG X jX UF BA ZKÂ BU tII jXKÂ U ∆t XB R RZ 0,7XB 0 RKÂ F I tI = (0,4 ÷ 0,5) BI XF sec t a) b) 0 Hçnh 1.6: Så âäö nguyãn lyï (a); âàûc tênh thåìi gian (b) vaì âàûc tuyãún khåíi âäüng (c) cuía baío vãû khoaíng caïch cho MFÂ Vç khoaíng caïch tæì MBA âãún maïy càõt cao aïp khaï ngàõn, âãø traïnh taïc âäüng nháöm khi ngàõn maûch ngoaìi MBA, vuìng thæï nháút cuía baío vãû khoaíng caïch âæåüc choün bao gäöm âiãûn khaïng cuía MFÂ vaì khoaíng 70% âiãûn khaïng cuía MBA tàng aïp (âãø baío vãû hoaìn toaìn cuäün haû cuía MBA), nghéa laì: ZIkâ = ZF + 0,7.ZB (1-23) Thåìi gian laìm viãûc cuía vuìng thæï nháút thæåìng choün t = (0,4 ÷ 0,5) sec (hçnh I 1.6b). Vuìng thæï hai thæåìng bao gäöm pháön coìn laûi cuía cuäün dáy MBA, thanh dáùn vaì âæåìng dáy truyãön taíi näúi våïi thanh goïp liãön kãö. Âàûc tuyãún khåíi âäüng cuía råle khoaíng caïch coï thãø coï daûng voìng troìn våïi tám åí goïc toaû âäü hoàûc hçnh bçnh haình våïi âäü nghiãng cuía caûnh bãn bàòng âäü nghiãng cuía veïctå âiãûn aïp UF hçnh 1.6c. 19
II. BAÍO VÃÛ SO LÃÛCH NGANG (87G) Caïc voìng dáy cuía MFÂ cháûp nhau thæåìng do nguyãn nhán hæ hoíng caïch âiãûn cuía dáy quáún. Coï thãø xaíy ra chaûm cháûp giæîa caïc voìng dáy trong cuìng mäüt nhaïnh (cuäün dáy âån) hoàûc giæîa caïc voìng dáy thuäüc hai nhaïnh khaïc nhau trong cuìng mäüt pha, doìng âiãûn trong caïc voìng dáy bë chaûm cháûp coï thãø âaût âãún trë säú ráút låïn. Âäúi våïi maïy phaït âiãûn maì cuäün dáy stator laì cuäün dáy keïp, khi coï mäüt säú voìng dáy chaûm nhau sæïc âiãûn âäüng caím æïng trong hai nhaïnh seî khaïc nhau taûo nãn doìng âiãûn cán bàòng chaûy quáøn trong caïc maûch voìng sæû cäú vaì âäút noïng cuäün dáy coï thãø gáy ra hæ hoíng nghiãm troüng. Trong nhiãöu træåìng håüp khi xaíy ra chaûm cháûp giæîa caïc voìng dáy trong cuìng mäüt pha nhæng BVSLD khäng thãø phaït hiãûn âæåüc, vç váûy cáön phaíi âàût baío vãû so lãûch ngang âãø chäúng daûng sæû cäú naìy. KÂ I*LV RL Càõt R R MC 4 I1S LV H 3 ILV = IH 2BI 1BI I2S ILV IH 2 I2T 1 BIH I1T ILV = f(IH) BILV a) b) 0 1 2 3 4 I*H Hçnh 1.7: Baío vãû so lãûch ngang coï haîm (a) vaì âàûc tênh khåíi âäüng (b) Âäúi våïi MFÂ cäng suáút væìa vaì nhoí chè coï cuäün dáy âån, luïc âoï chaûm cháûp giæîa caïc voìng dáy trong cuìng mäüt pha thæåìng keìm theo chaûm voí, nãn baío vãû chäúng chaûm âáút taïc âäüng (træåìng håüp naìy khäng cáön âàût baío vãû so lãûch ngang). Våïi MFÂ cäng suáút låïn, cuäün dáy stator laìm bàòng thanh dáùn vaì âæåüc quáún keïp, âáöu ra caïc nhaïnh âæa ra ngoaìi nãn viãûc baío vãû so lãûch ngang tæång âäúi dãù daìng. Ngæåìi ta coï thãø duìng så âäö baío vãû riãng hoàûc chung cho caïc pha. II.1. Så âäö baío vãû riãng cho tæìng pha: (hçnh 1.7, 1.8) Trong chãú âäü laìm viãûc bçnh thæåìng hoàûc ngàõn maûch ngoaìi, sæïc âiãûn âäüng trong caïc nhaïnh cuäün dáy stator bàòng nhau nãn I1T = I2T. Khi âoï: ⎢IH⎢ = ⎢I1T + I2T⎢ = 2.I1T (1-24) ISL =⎢ILV⎢=⎢I1T - I2T⎢ = IKCB (1-25) 87G 87G 87G ⇒ IH > ILV nãn baío vãû khäng taïc âäüng Khi xaíy ra chaûm cháûp giæîa caïc voìng dáy cuía hai nhaïnh khaïc nhau cuìng mäüt pha, giaí thiãút åí chãú âäü maïy phaït chæa mang taíi, ta coï: I1T = -I2T Hçnh 1.8: Så âäö baío vãû so lãûch ngang theo maî säú ⎢IH⎢ = ⎢I1T - I2T⎢ = IKCB ⎢ ILV⎢ = ⎢I1T + I2T⎢ = 2.I1T (1-26) ⇒ ILV > IH nãn råle taïc âäüng càõt maïy càõt âáöu cæûc maïy phaït. 20
II.2. Så âäö baío vãû chung cho caïc pha: (hçnh 1.9) Trong så âäö BI âæåüc âàût åí giæîa hai âiãøm näúi trung tênh cuía 2 nhoïm nhaïnh cuía cuäün dáy stator, thæï cáúp cuía BI näúi qua bäü loüc soïng haìi báûc ba L3f duìng âãø giaím doìng khäng cán bàòng âi vaìo råle. A B C Baïo tên + T 1 hiãûu 2 RI + Lf3 RT Rth a) O1 C Càõt 1MC O2 - Hçnh 1.9: Så âäö baío vãû so lãûch ngang cho caïc pha MFÂ, så âäö tênh BI 87 b) toaïn (a) vaì theo maî säú (b) CN: cáöu näúi, bçnh thæåìng CN åí vë trê 1 vaì baío vãû taïc âäüng khäng thåìi gian. Khi maïy phaït âaî chaûm âáút 1 âiãøm maûch kêch tæì (khäng nguy hiãøm), CN âæåüc chuyãøn sang vë trê 2 luïc âoï baío vãû seî taïc âäüng coï thåìi gian âãø traïnh taïc âäüng nháöm khi chaûm âáút thoaïng qua âiãøm thæï 2 maûch kêch tæì. II.2.1. Nguyãn lyï hoaût âäüng: Baío vãû hoaût âäüng trãn nguyãn lyï so saïnh thãú V1 vaì V2 cuía trung âiãøm O1 vaì O2 giæîa 2 nhaïnh song song cuía cuäün dáy. * ÅÍ chãú âäü bçnh thæåìng hoàûc ngàõn maûch ngoaìi: U12 = V1 - V2 ≈ 0 (1-27) nãn khäng coï doìng qua BI do âoï baío vãû khäng taïc âäüng (cáöu näúi åí vë trê 1). * Khi xaíy ra chaûm cháûp 1 âiãøm maûch kêch tæì, maïy phaït váùn âæåüc duy trç váûn haình nhæng phaíi chuyãøn cáöu näöi sang vë trê 2 âãø traïnh træåìng håüp baío vãû taïc âäüng nháöm khi ngàõn maûch thoaïng qua âiãøm thæï 2 maûch kêch tæì. * Khi sæû cäú (chaûm cháûp giæîa caïc voìng dáy): U12 = V1 - V2 ≠ 0 (1-28) nãn coï doìng qua BI baío vãû taïc âäüng càõt maïy càõt. II.2.2. Doìng khåíi âäüng cuía råle: Doìng âiãûn khåíi âäüng cuía baío vãû âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc: IKÂB ≥ Kat.IKCBtt (1-29) Thæûc tãú viãûc xaïc âënh doìng khäng cán bàòng tênh toaïn IKCBtt tæång âäúi khoï, nãn thæåìng xaïc âënh theo cäng thæïc kinh nghiãûm: IKÂB = (0,05 ÷ 0,1).IâmF (1-30) 21
I KÂB ⇒ IKÂR = (1-31) nI tæì âoï coï thãø choün âæåüc loaûi råle cáön thiãút. II.2.3. Thåìi gian taïc âäüng cuía baío vãû: Bçnh thæåìng baío vãû taïc âäüng khäng thåìi gian (cáöu näúi CN åí vë trê 1). Khi chaûm âáút âiãøm thæï nháút maûch kêch tæì thç cáöu näúi CN âæåüc chuyãøn sang vë trê 2. Thåìi gian taïc âäüng cuía råle RT âæåüc xaïc âënh nhæ sau: tRT = tBV 2 âiãøm ktæì + ∆t (1-32) Trong âoï: - tBV 2 âiãøm ktæì: thåìi gian taïc âäüng cuía baío vãû chäúng chaûm âáút âiãøm thæï hai maûch kêch tæì. - ∆t: báûc choün thåìi gian, thæåìng láúy ∆t = 0,5 sec. • Nháûn xeït: - Baío vãû so lãûch ngang cuîng coï thãø laìm viãûc khi ngàõn maûch nhiãöu pha trong cuäün dáy stator. Tuy nhiãn noï khäng thãø thay thãú hoaìn toaìn cho BVSLD âæåüc vç khi ngàõn maûch trãn âáöu cæûc maïy phaït baío vãû so lãûch ngang khäng laìm viãûc. - Baío vãû taïc âäüng khi chaûm âáút âiãøm thæï hai maûch kêch tæì (nãúu baío vãû chäúng chaûm âáút âiãøm thæï hai maûch kêch tæì khäng taïc âäüng) do sæû khäng âäúi xæïng cuía tæì træåìng laìm cho V1 ≠ V2. III. BAÍO VÃÛ CHÄÚNG CHAÛM ÂÁÚT TRONG CUÄÜN DÁY STATOR (50/51N) Maûng âiãûn aïp maïy phaït thæåìng laìm viãûc våïi trung tênh caïch âiãûn våïi âáút hoàûc näúi âáút qua cuäün dáûp häö quang nãn doìng chaûm âáút khäng låïn làõm. Tuy váûy, sæû cäú mäüt âiãøm cuäün dáy stator chaûm loîi tæì laûi thæåìng xaíy ra, dáùn âãún âäút chaïy caïch âiãûn cuäün dáy vaì lan räüng ra caïc cuäün dáy bãn caûnh gáy ngàõn maûch nhiãöu pha.Vç váûy, cáön phaíi âàût baío vãû chäúng chaûm âáút mäüt âiãøm cuäün dáy stator. Doìng âiãûn taûi chäù chaûm âáút khi trung âiãøm cuía cuäün dáy maïy phaït khäng näúi âáút laì: α .U p I (1) = Âα (1-33) rqâ + X C0Σ 2 2 Trong âoï: - α: säú pháön tràm cuäün dáy tênh tæì trung âiãøm âãún vë trê chaûm âáút (α ≤ 1). - Up: âiãûn aïp pha cuía maïy phaït. - rqâ: âiãûn tråí quaï âäü taûi chäù sæû cäú. - X C0Σ : dung khaïng 3 pha âàóng trë cuía táút caí caïc pháön tæí trong maûng âiãûn aïp 1 maïy phaït. X C0Σ = 3. j.ω.C 0 ∑ Nãúu boí qua âiãûn tråí quaï âäü taûi chäù sæû cäú (rqâ = 0), doìng chaûm âáút bàòng: I (1) = 3.α.ω.C0Σ.Up Âα (1-34) Khi chaûm âáút xaíy ra taûi âáöu cæûc maïy phaït (α = 1) doìng chaûm âáút âaût trë säú låïn nháút: I (1) max = 3.ω.C0Σ.Up Âα (1-35) Nãúu doìng chaûm âáút låïn cáön phaíi âàût cuäün dáûp häö quang (CDHQ), theo quy âënh cuía mäüt säú næåïc, CDHQ cáön phaíi âàût khi: 22
I (1)max ≥ 30 A âäúi våïi maûng coï U = 6 kV Â I (1)max ≥ 20 A âäúi våïi maûng coï U = 10 kV Â I (1)max ≥ 15 A âäúi våïi maûng coï U = (15 ÷ 20) kV Â I (1)max ≥ 10 A âäúi våïi maûng coï U = 35 kV Â Kinh nghiãûm cho tháúy ràòng doìng âiãûn chaûm âáút I Â ≥ 5A coï khaí nàng duy trç (1) tia læía âiãûn taûi chäù chaûm âáút laìm hoíng cuäün dáy vaì loîi theïp taûi chäù sæû cäú, vç váûy baío vãû cáön phaíi taïc âäüng càõt maïy phaït. Pháön låïn sæû cäú cuäün dáy stator laì chaûm âáút mäüt pha vç caïc cuäün dáy caïch âiãûn nàòm trong caïc raînh loîi theïp. Âãø giåïi haûn doìng chaûm âáút trung tênh maïy phaït thæåìng näúi âáút qua mäüt täøng tråí. Caïc phæång phaïp näúi âáút trung tênh âæåüc trçnh baìy trong hçnh 1.10. Nãúu täøng tråí trung tênh âuí låïn doìng chaûm âáút coï thãø giåïi haûn nhoí hån doìng âiãûn âënh mæïc maïy phaït. Khäng coï cäng thæïc täøng quaït naìo cho giaï trë täúi æu cuía täøng tråí giåïi haûn doìng. Nãúu täøng tråí trung tênh quaï cao, doìng chaûm âáút beï laìm cho råle khäng taïc âäüng. Ngoaìi ra âiãûn tråí quaï låïn seî xuáút hiãûn hiãûn tæåüng cäüng hæåíng quaï âäü giæîa caïc cuäün dáy våïi âáút vaì âæåìng dáy kãút näúi. Âãø traïnh hiãûn tæåüng naìy khi tênh choün âiãûn tråí trung tênh cæûc âaûi dæûa vaìo dung dáùn giæîa 3 cuäün dáy stator maïy 1 phaït, thæåìng yãu cáöu: R ≤ (Ω) (1-36) 3ωC våïi C laì âiãûn dung cuía mäùi cuäün dáy stator maïy phaït. Nãúu âiãûn tråí trung tênh tháúp, doìng âiãûn chaûm âáút seî cao vaì seî gáy nguy hiãøm cho maïy phaït. Khi âiãûn tråí trung tênh giaím âäü nhaûy cuía råle chäúng chaûm âáút giaím do âiãûn thãú thæï tæû khäng nhoí. Råle chäúng chaûm âáút seî caím nháûn âiãûn thãú giaïng trãn âiãûn tråí näúi âáút do váûy giaï trë âiãûn thãú naìy phaíi âuí låïn âãø âaím baío âäü nhaûy cuía råle. Hçnh 1.10 giåïi thiãûu mäüt säú phæång aïn aïp duûng näúi âáút trung tênh maïy phaït. • Phæång aïn a: Trung tênh näúi âáút qua âiãûn tråí cao Rt (hçnh1.10a) âãø giåïi haûn doìng chaûm âáút nhoí hån 25A. Mäüt phæång aïn khaïc cuîng näúi âáút qua âiãûn tråí tháúp cho pheïp doìng chaûm âáút coï thãø âaût âãún 1500A. • Phæång aïn b: Trung tênh näúi âáút qua âiãûn khaïng coï khaïng tråí beï (hçnh 1.10b), våïi phæång aïn naìy cho pheïp doìng chaûm âáút låïn hån khi duìng phæång aïn a, giaï trë doìng chaûm âáút khoaíng (25÷100)% doìng ngàõn maûch 3 pha. • Phæång aïn c: Trung tênh näúi âáút qua maïy biãún aïp BA hçnh 1.10c, âiãûn aïp cuía cuäün så MBA bàòng âiãûn aïp maïy phaït, âiãûn aïp cuía cuäün thæï MBA khoaíng 120V hay 240V. - Âäúi våïi så âäö coï thanh goïp cáúp âiãûn aïp maïy phaït khi Iâα Râ KÂ > 5 (A) cáön phaíi càõt maïy phaït. BA Rt - Âäúi våïi så âäö näúi bäü a) b) c) MF-MBA thæåìng Iâα < 5 (A) chè cáön âàût baío vãû âån giaín hån âãø Hçnh 1.10: Caïc phæång aïn näúi âáút trung tênh MFÂ baïo tên hiãûu chaûm âáút stator maì khäng cáön càõt maïy phaït. 23
III.1. Âäúi våïi så âäö thanh goïp âiãûn aïp maïy phaït: Så âäö hçnh 1.11 âæåüc duìng âãø baío vãû cuäün dáy stator maïy phaït khi xaíy ra chaûm âáút. Baío vãû laìm viãûc theo doìng thæï tæû khäng qua biãún doìng thæï tæû khäng 7BI0 coï kêch tæì phuû tæì nguäön xoay chiãöu láúy tæì 2BU. Baïo tên hiãûu 1MC FCO + + + 2BU 3RI 4RI 5RG RTh - + Càõt 1MC Tæì baío vãû 6RT 7BI0 chäúng nm ngoaìi - MF Hçnh 1.11: Så âäö baío vãû chäúng chaûm âáút 1 âiãøm cuäün stator MFÂ - 3RI: råle chäúng chaûm âáút 2 pha taûi hai âiãøm khi duìng baío vãû so lãûch doüc âàût åí 2 pha (så âäö sao khuyãút). - 4RI: råle chäúng chaûm âáút 1 pha cuäün dáy stator. - 5RG: khoaï baío vãû khi ngàõn maûch ngoaìi. - 6RT: taûo thåìi gian laìm viãûc cáön thiãút âãø baío vãû khäng taïc âäüng âäúi våïi nhæîng giaï trë quaï âäü cuía doìng âiãûn dung âi qua maïy phaït khi chaûm âáút 1 pha trong maûng âiãûn aïp maïy phaït. - Rth: råle baïo tên hiãûu. III.1.1. Nguyãn lyï hoaût âäüng: ∗Tçnh traûng laìm viãûc bçnh thæåìng, doìng âiãûn qua råle 3RI, 4RI: . 1 . . . 1 . IR = (I A + I B + I C ) = I KCBtt (1-37) nI nI Doìng âiãûn khäng cán bàòng do caïc pha phêa så cáúp cuía 7BI0 âàût khäng âäúi xæïng våïi cuäün thæï cáúp vaì do thaình pháön kêch tæì phuû gáy nãn. Doìng âiãûn khåíi âäüng cuía råle cáön phaíi choün låïn hån doìng âiãûn khäng cán bàòng trong tçnh traûng bçnh thæåìng naìy: IKÂR >IKCBtt ∗Khi xaíy ra chaûm âáút 1 pha trong vuìng baío vãû: Doìng qua chäù chaûm âáút bàòng: ID = (3.α.ω.C0HT + 3.α.ω.C0F).UpF (1-38) Trong âoï: - α: pháön säú voìng dáy bë choüc thuíng kãø tæì âiãøm trung tênh cuäün dáy stator. - C0F, C0HT: âiãûn dung pha âäúi våïi âáút cuía maïy phaït vaì hãû thäúng. - UpF: âiãûn aïp pha cuía maïy phaït. Doìng âiãûn vaìo råle bàòng: 24
I′D = 3.ω.α.C 0HT .U pF (1-39) âãø baío vãû coï thãø taïc âäüng âæåüc cáön thæûc hiãûn âiãöu kiãûn: IKÂB ≤ I′Dα − I KCBtt (1-40) âãø âån giaín, ta giaí thiãút doìng chaûm âáút âi qua baío vãû vaì doìng khäng cán bàòng tênh toaïn ngæåüc pha nhau. Khi säú voìng chaûm α beï, doìng âiãûn chaûm âáút I′Dα nhoí vaì baío vãû coï thãø coï vuìng chãút åí gáön trung tênh maïy phaït. ∗Khi chaûm âáút mäüt pha ngoaìi vuìng baío vãû, doìng âiãûn âi qua baío vãû: I′Dα = 3.ω.α.C 0F .U pF ′ (1-41) âãø baío vãû khäng taïc âäüng trong træåìng håüp naìy, doìng khåíi âäüng cuía baío vãû phaíi âæåüc choün: I KÂB > I′Dαqâ + I KCBtt ′ (1-42) ÅÍ âáy chuïng ta choün âiãöu kiãûn nàûng nãö nháút laì khi doìng âiãûn chaûm âáút qua baío vãû vaì doìng khäng cán bàòng coï chiãöu truìng nhau, âäöng thåìi phaíi choün giaï trë cuía doìng âiãûn chaûm âáút bàòng giaï trë quaï âäü låïn nháút vç chaûm âáút thæåìng laì khäng äøn âënh. Khi xaíy ra chaûm âáút 2 pha taûi hai âiãøm, trong âoï coï mäüt âiãøm nàòm trong vuìng baío vãû. Baío vãû seî taïc âäüng càõt maïy phaït nhåì råle 3RI. Trong træåìng håüp naìy råle 4RI cuîng khåíi âäüng nhæng tên hiãûu tæì 4RI bë trãù do 6RT. III.1.2. Tênh choün Råle: * Doìng khåíi âäüng cuía råle 3RI: Viãûc xaïc âënh doìng khäng cán bàòng âi qua baío vãû khi ngàõn maûch ngoaìi vuìng baío vãû ráút phæïc taûp vç thãú ngæåìi ta thæåìng chènh âënh våïi mäüt âäü dæû træî khaï låïn, theo kinh nghiãûm váûn haình thæåìng choün: IKÂB3RI = (100 ÷ 200) (A) (phêa så cáúp) (1-43) * Doìng khåíi âäüng cuía råle 4RI: Doìng khåíi âäüng cuía 4RI âæåüc choün theo 2 âiãöu kiãûn: Baío vãû khäng âæåüc taïc âäüng khi ngàõn maûch ngoaìi vuìng baío vãû, khi âoï: K I KÂB4 RI = at (3ωC 0 k qâ U pF + I KCBtt max ) (A) (phêa så cáúp) (1-44) K tv Theo giaï trë doìng âiãûn så cáúp beï nháút tæång æïng våïi doìng âiãûn khåíi âäüng cæûc tiãøu cuía 4RI (giaï trë naìy phuû thuäüc vaìo cáúu taûo vaì âäü nhaûy cuía råle 4RI). Âäúi våïi caïc råle thæåìng gàûp giaï trë naìy khoaíng: IKÂB4RI = (2 ÷ 3) (A) (phêa så cáúp) (1-45) Tæì hai âiãöu kiãûn trãn chuïng ta seî choün âæåüc doìng âiãûn låïn hån laìm doìng âiãûn tênh toaïn. * Thåìi gian laìm viãûc cuía råle 6RT: Âãø loaûi træì aính hæåíng cuía nhæîng giaï trë quaï âäü cuía doìng âiãûn dung khi chaûm âáút mäüt pha trong maûng âiãûn aïp maïy phaït, ngæåìi ta thæåìng choün: t6RT = (1 ÷ 2) sec (1-46) III.2. Âäúi våïi så âäö näúi bäü MF-MBA: Våïi så âäö näúi bäü, khi xaíy ra chaûm âáút mäüt âiãøm cuäün dáy stator doìng chaûm âáút beï vç váûy baío vãû chè cáön baïo tên hiãûu, åí âáy chè cáön duìng så âäö baío vãû âån giaín, laìm viãûc theo âiãûn aïp thæï tæû khäng nhæ hçnh 1.12. 25
Giaï trë khåíi âäüng cuía RU (UKÂRU) thæåìng choün theo hai âiãöu kiãûn sau: + Âiãöu kiãûn1: UKÂRU > UKCBmax + Âiãöu kiãûn2: UKÂRU choün theo RT âiãöu kiãûn äøn âënh nhiãût cuía råle vaì thæåìng MBA RU láúy bàòng 15V. Thæåìng choün theo âiãöu kiãûn 2 laì - âaî thoaí âiãöu kiãûn 1. FCO Råle thåìi gian duìng âãø taûo thåìi V gian trãù traïnh træåìng håüp baío vã taïc âäüng nháöm do quaï âäü sæû cäú bãn ngoaìi. BU MF tRT = tmax (BV cuía pháön tæí kãú cáûn) + ∆t. (1-47) III.3. Mäüt säú så âäö khaïc: Hçnh 1.12: Så âäö baío vãû chaûm âáút mäüt MFÂ näúi våïi thanh goïp âiãûn aïp âiãøm cuäün stator bäü MF-MBA thæåìng coï cäng suáút beï vaì så âäö baío vãû thæåìng dæûa trãn nguyãn lyï laìm viãûc theo biãn âäü hoàûc hæåïng doìng âiãûn chaûm âáút. III.3.1. Phæång phaïp biãn âäü: α I(1)ÂαF I(1)ÂαH 51N Rt BA 59 BU Rt Râ 50N C0F I(1)Âα C0H 50N a) b) c) Hçnh 1.13: Chaûm âáút trong cuäün dáy stator MFÂ Hçnh 1.14: Baío vãû chaûm âáút dáy quáún stator Phæång phaïp biãn âäü thæåìng âæåüc sæí duûng khi thaình pháön doìng âiãûn chaûm âáút tæì phêa âiãûn dung hãû thäúng I(1)âαH låïn hån nhiãöu so våïi thaình pháön chaûm âáút tæì phêa âiãûn dung maïy phaït I(1)âαF nghéa laì: I(1)âαH >> I(1)âαF våïi IâαF = 3.j.ω.C.Uα Vç doìng chaûm âáút I(1)âα (hçnh 1.13) phuû thuäüc vaìo vë trê α cuía âiãøm chaûm âáút, nãn nãúu xaíy ra chaûm âáút gáön trung tênh (α → 0) baío vãû seî khäng âuí âäü nhaûy, vç váûy phæång phaïp naìy chè baío vãû âæåüc khoaíng 70% cuäün dáy stator maïy phaït kãø tæì âáöu cæûc maïy phaït. Ngoaìi så âäö nãu åí pháön III.1, sau âáy chuïng ta seî xeït thãm mäüt säú så âäö baío vãû theo phæång phaïp biãn âäü khaïc sau: • Trung tênh maïy phaït näúi âáút qua âiãûn tråí cao Râ: (hçnh 1.14a) Maïy biãún doìng âàût åí dáy näúi trung tênh MFÂ qua âiãûn tråí näúi âáút Râ, cuäün thæï cáúp näúi vaìo råle doìng càõt nhanh (coï maî säú 50N). Trë säú doìng âiãûn âàût cuía råle láúy bàòng 10% giaï trë doìng âiãûn chaûm âáút cæûc âaûi åí cáúp âiãûn aïp maïy phaït. Âáy laì trë säú âàût nhoí nháút coï tênh âãún âäü an toaìn khi thaình pháön doìng âiãûn thæï tæû khäng tæì hãû thäúng cao aïp truyãön qua âiãûn dung cuäün dáy MBA tåïi maïy phaït. Âãø náng cao hiãûu quaí cuía baío vãû ngæåìi ta coï thãø âàût thãm baío vãû doìng cæûc âaûi (51N) coï âàûc tênh thåìi gian phuû 26
thuäüc coï trë säú doìng âiãûn âàût khoaíng 5% giaï trë doìng chaûm âáút cæûc âaûi Iâmax åí cáúp âiãûn aïp maïy phaït. • Maïy phaït näúi âáút trung tênh qua MBA: (hçnh 1.14b) MBA näúi âáút âàût åí trung tênh maïy phaït âiãûn, væìa coï chæïc nàng nhæ mäüt khaïng âiãûn näúi âáút cuía maïy phaït væìa cung cáúp nguäön cho baío vãû. Cuäün thæï cáúp cuía MBA âæåüc näúi våïi råle quaï âiãûn aïp (59) song song våïi taíi tråí Rt nhàòm äøn âënh sæû laìm viãûc cho MBA vaì taûo giaï trë âiãûn aïp âàût lãn råle quaï âiãûn aïp. Trë säú âiãûn aïp âàût khoaíng (5,4 ÷ 20) V. Så âäö chè coï thãø baío vãû âæåüc khoaíng 90% cuäün stator tênh tæì âáöu cæûc maïy phaït. Ngæåìi ta cuîng coï thãø sæí duûng phæång aïn hçnh 1.14c âãø baío vãû chäúng chaûm âáút cuäün stator maïy phaït. Cuäün thæï cáúp cuía MBA âæåüc màõc thãm taíi tråí Rt, âiãûn tråí naìy laìm tàng thaình pháön taïc duûng chaûm âáút lãn khoaíng 10A vaì trãn maûch thæï cáúp naìy âàût biãún doìng näúi vaìo råle doìng cæûc âaûi (50N). Giaï trë âàût cuía råle naìy khoaíng 5% giaï trë doìng âiãûn chaûm âáút cæûc âaûi åí cáúp âiãûn aïp maïy phaït. Doìng âiãûn thæï cáúp cuía BI choün 1A coìn doìng âiãûn phêa så cáúp cuía BI choün bàòng hoàûc nhoí hån doìng âiãûn âi qua cuäün så cáúp cuía MBA näúi âáút. • Så âäö sæí duûng âiãûn aïp soïng haìi báûc 3: (hçnh 1.15) MF F N 2BU0 1RU Z1 a Z2 Râ Lf3 1BU0 2RU a) b U”F U’F F N N F b) U” N 50% 100% ’ U N U”F U’F c) N F F N 50% 100% d) F N 50% F N 100% U”N U’N Hçnh 1.15: Så âäö baío vãû chaûm âáút 100% cuäün stator theo âiãûn aïp haìi báûc 3 (a); âäö thë veïctå trong chãú âäü váûn haình bçnh thæåìng (b); khi chaûm âáút åí trung tênh (c) vaì khi chaûm âáút åí âáöu cæûc âiãøm maïy phaït Caïc så âäö baío vãû mä taí trãn khäng baío vãû âæåüc hoaìn toaìn cuäün stator maïy phaït khi xaíy ra chaûm âáút mäüt pha. Våïi caïc maïy phaït cäng suáút låïn hiãûn âaûi, yãu cáöu 27
phaíi baío vãû 100% cuäün dáy stator khi xaíy ra sæû cäú trãn, nghéa laì baío vãû phaíi taïc âäüng khi xaíy ra chaûm âáút mäüt pha báút kç vë trê naìo cuäün dáy stator maïy phaït. Mäüt trong nhæîng phæång phaïp læûa choün åí âáy laì sæí duûng âiãûn aïp soïng haìi báûc ba. Do tênh phi tuyãún cuía maûch tæì maïy phaït nãn âiãûn aïp cuäün dáy stator luän chæïa thaình pháön soïng haïi báûc ba, giaï trë cuía thaình pháöìn âiãûn aïp naìy phuû thuäüc vaìo trë säú âiãûn khaïng cuía thiãút bë näúi våïi trung tênh maïy phaït, âiãûn dung våïi âáút cuía cuäün stator, âiãûn dung näúi âáút cuía caïc dáy dáùn, thanh dáùn maûch maïy phaït vaì âiãûn dung cuäün dáy MBA näúi våïi maïy phaït âiãûn. Trong âiãöu kiãûn váûn haình bçnh thæåìng, nãúu âo âiãûn aïp soïng haìi báûc ba våïi âáút åí caïc âiãøm khaïc nhau trãn cuäün dáy stator ta coï phán bäú âiãûn aïp nhæ trãn hçnh 1.15b. ÅÍ âáy kê hiãûu U’N, U’F laì âiãûn aïp haìi báûc ba khi maïy phaït khäng taíi vaì U”N, U”F khi maïy phaït âáöy taíi. Khi xaíy chaûm âáút åí âáöu cæûc hoàûc åí trung tênh maïy phaït, âiãûn aïp soïng haìi åí âáöu cæûc khäng chaûm âáút tàng lãn gáön gáúp hai láön so våïi chãú âäü tæång æïng træåïc khi chaûm âáút (hçnh 1.15c,d). Nguyãn lyï laìm viãûc cuía så âäö baío vãû laì so saïnh trë säú âiãûn aïp haìi báûc ba åí trung tênh maïy phaït vaì trë säú âiãûn aïp haìi báûc ba láúy åí cuäün tam giaïc håí cuía 2BU. Råle le âiãûn aïp 2RU näúi qua bäü loüc táön säú haìi báûc ba Lf3 vaì seî taïc âäüng khi coï chaûm âáút trong cuäün dáy stator. Nhæ âaî phán têch åí pháön træåïc, råle âiãûn aïp 1RU chè baío vãû âæåüc khoaíng 90% cuäün stator tênh tæì âáöu cæûc maïy phaït, åí âáy råle 2RU cuîng baío vãû âæåüc khoaíng (70 ÷ 80) % cuäün stator tênh tæì âiãøm trung tênh. Nhæ váûy sæû phäúi håüp laìm viãûc giæîa 1RU vaì 2RU coï thãø baío vãû âæåüc toaìn bäü cuäün stator maïy phaït khi xaíy ra chaûm âáút mäüt pha. Caïc täøng tråí Z1, Z2 âæåüc choün sao cho åí chãú âäü laìm viãûc bçnh thæåìng âiãûn aïp âàût lãn 2RU bàòng khäng, khi xaíy ra chaûm âáút cuäün stator âiãûn aïp âàût lãn råle seî låïn hån nhiãöu so våïi âiãûn aïp âàût cuía 2RU. III.3.2. Phæång phaïp hæåïng doìng âiãûn chaûm âáút: (hçnh1.16) Phæång phaïp hæåïng doìng âiãûn chaûm âáút coï thãø måí räüng vuìng baío vãû chäúng chaûm âáút khoaíng 90% cuäün dáy kãø tæì âáöu cæûc maïy phaït. 3U0 K Vuìng taïc âäüng IU R1 C1 R2 K L ∆I -I(1)Â BTH1 C2 t Vuìng haîm Ilv CL1 IU RI 3I0 = I(1)D IH Ilv BTH2 a) CL2 b) Hçnh 1.16 : baío vãû coï hæåïng chäúng chaûm âáút cuäün dáy stator thanh goïp âiãûn aïp MFÂ a) så âäö nguyãn lyï b) âäö thë veïctå 28
Råle so saïnh tæång quan giæîa doìng âiãûn laìm viãûc ILV vaì doìng âiãûn haîm IH theo quan hãû : ∆I = IH - ILV (1-48) Trong âoï: IH = IU + I1Â (1-49a) 1 ILV = IU - I Â (1-49b) & láúy tæì bäü loüc doìng thæï tæû khäng. I1 Våïi IU laì doìng âiãûn láúy tæì nguäön âiãûn aïp U0; D Tæì âäö thë veïctå hçnh 1.16b ta coï thãø tháúy ràòng, âiãöu kiãûn laìm viãûc cuía baío vãû âæåüc xaïc âënh theo dáúu cuía ∆I, baío vãû seî taïc âäüng càõt MC khi ∆I > 0, nghéa laì IH >ILV âiãöu naìy âæåüc thoaí maîn nãúu chaûm âáút xaíy ra trong vuìng baío vãû. Âæåìng K-L trãn âäö thë veïctå hçnh 1.16b laì ranh giåïi giæîa miãön taïc âäüng vaì miãön haîm cuía baío vãû. Nãúu chuyãøn maûch khoaï K (hçnh 1.16a) âáúu vaìo âiãûn aïp U0 qua âiãûn tråí R1 thay cho tuû âiãûn C1 thç så âäö coï thãø sæí duûng âãø baío vãû cho caïc maïy phaït coï trung tênh näúi âáút qua âiãûn tråí låïn. Khi áúy thaình pháön taïc duûng cuía doìng âiãûn taïc duûng seî âæåüc so saïnh våïi thaình pháön phaín khaïng cuía doìng âiãûn khi trung âiãøm cuäün dáy maïy phaït khäng näúi âáút. Nãúu thaình pháön taïc duûng vaì thaình pháön phaín khaïng cuía doìng âiãûn chaûm âáút gáön bàòng nhau, ngæåìi ta sæí duûng så âäö coï tãn goüi laì så âäö 450 khi áúy khoaï K seî chuyãøn sang maûch R2, C2 våïi thäng säú âæåüc læûa choün thêch håüp. Mäüt phæång aïn khaïc âãø thæûc hiãûn baío vãû chäúng chaûm âáút cuäün dáy stator maïy phaït coï trung tênh khäng näúi âáút hoàûc näúi âáút qua âiãûn tråí låïn laìm viãûc træûc tiãúp våïi thanh goïp âiãûn aïp maïy phaït trçnh baìy trãn hçnh 1.17. Trong phæång aïn naìy ngæåìi ta sæí duûng thiãút bë taûo thãm taíi thæï tæû khäng. Taíi naìy âæåüc âæa vaìo laìm viãûc khi phaït hiãûn coï chaûm âáút vaì laìm tàng thaình pháön taïc duûng cuía doìng âiãûn sæû cäú lãn khoaíng 10A, taûo âiãöu kiãûn thuáûn låüi cho viãûc xaïc âënh hæåïng doìng âiãûn. Thiãút bë taûo thãm taíi bao gäöm BI0N âáúu vaìo trung tênh cuía maïy phaït, taíi R cuía BI naìy âæåüc âoïng måí bàòng tiãúp âiãøm cuía råle âiãûn aïp RU0. Khi coï chaûm âáút, âiãûn aïp U0 xuáút hiãûn, RU0 âoïng tæïc thåìi tiãúp âiãøm cuía mçnh vaì duy trç mäüt khoaíng thåìi gian t2 âuí cho så âäö laìm viãûc chàõc chàõn. Tè säú biãún âäøi cuía BIG trong maûch thiãút bë taûo thãm taíi âæåüc choün sao cho thaình pháön taïc duûng cuía doìng âiãûn âæa vaìo bäü so saïnh pha α âuí âãø xaïc âënh âuïng hæåïng sæû cäú. Hçnh 1.17b,c trçnh baìy så âäö nguyãn lyï vaì âäö thë veïctå âãø xaïc âënh hæåïng sæû cäú khi chaûm âáút xaíy ra bãn trong (hçnh 1.17b) vaì bãn ngoaìi (hçnh 1.17c) cuäün dáy stator maïy phaït. Khi chaûm âáút ngoaìi vuìng baío vãû, doìng âiãûn täøng I∑ âæa vaìo bäü so saïnh pha: I∑ = IA - I(1)D (1-50) Trong âoï: - IA doìng âiãûn âæåüc taûo nãn båíi thiãút bë taûo thãm taíi. - I(1)D doìng âiãûn chaûm âáút chaûy qua baío vãû. Trong træåìng håüp naìy goïc pha α giæîa âiãûn aïp thæï tæû khäng U0 vaì doìng âiãûn täøng I∑ væåüt qua trë säú goïc laìm viãûc giåïi haûn nãn seî khäng coï tên hiãûu càõt . Khi chaûm âáút trong cuäün dáy stator MFÂ ta coï: I∑ = IA + I(1)D vaì goïc pha α giæîa âiãûn aïp thæï tæû khäng U0 vaì doìng âiãûn täøng I∑ nàòm trong miãön taïc âäüng cuía baío vãû. Råle taïc âäüng càõt våïi thåìi gian t1. 29
Âoïng MC . RU0 α BI0 U0 RU0 t2 Càõt I(1)Â . (1) RU0 I(1)Â IA IÂ Càõt α t1 BI0N R BI0 IΣ MC BIG IΣ = IA+ I(1)Â Thiãút bë baío vãû . IA MF U0 c) RU0 BIG Thiãút bë Miãön haîm BI0N R taûo thãm α taíi IΣ Miãön taïc âäüng a) BI0 I(1)Â U0 IΣ Miãön haîm IA BI0N α R (1) IΣ = IA - I Â BIG Miãön taïc âäüng c) Hinh 1.17 : Så âäö baío vãû chäúng chaûm âáút cuäün dáy stator MFÂ coï thiãút bë taûo thãm taíi (a) âäö thë veïctå khi coï chaûm âáút ngoaìi (b) vaì trong (c) vuìng baío vãû. Så âäö åí hçnh 1.17coï thãø baío vãû âæåüc 90% cuäün dáy. Khi chaûm âáút trong vuìng 10% coìn laûi (gáön trung âiãøm) baío vãû khäng âuí âäü nhaûy. Tuy nhiãn, do âiãûn aïp åí pháön naìy cuía cuäün dáy khäng låïn (khäng væåüt quaï 10% Up) nãn xaïc xuáút xaíy ra hoíng hoïc vãö âiãûn (chàóng haûn do caïch âiãûn bë âaïnh thuíng) ráút tháúp nãn åí caïc maïy phaït cäng suáút beï ngæåìi ta thæåìng khäng âoìi hoíi baío vãû toaìn bäü cuäün dáy. Âäúi våïi caïc MFÂ näúi bäü våïi MBA, thäng thæåìng cuäün dáy MBA phêa maïy phaït âáúu tam giaïc nãn chaûm âáút åí phêa caïo aïp doìng thæï tæû khäng khäng aính hæåíng âãún MFÂ. Våïi caïc âiãøm chaûm âáút xaíy ra trong maûng cáúp âiãûn aïp maïy phaït coï thãø phaït hiãûn bàòng sæû xuáút hiãûn U0 åí âáöu cæûc tam giaïc håí cuía BU âàût åí âáöu cæûc MFÂ, hoàûc âáöu ra cuía MBA âáúu våïi trung âiãøm cuía MFÂ. Våïi caïc MFÂ cäng suáút låïn, ngæåìi ta yãu cáöu phaíi baío vãû 100% cuäün dáy stator chäúng chaûm âáút âãø ngàn ngæìa khaí nàng chaûm âáút åí vuìng gáön trung âiãøm cuía cuäün dáy do caïc nguyãn nhán cå hoüc . Ngaìy nay âãø baío vãû 100% cuäün dáy stator chäúng chaûm âáút, ngæåìi ta thæåìng duìng hai phæång phaïp sau âáy: - Theo doîi sæû biãún thiãn cuía haìi báûc ba cuía soïng âiãûn aïp åí trung âiãøm vaì âáöu cæûc MFÂ. - Âæa thãm mäüt âiãûn aïp haîm táön säú tháúp vaìo trung âiãøm cuía cuäün dáy MFÂ. * Phæång theo doîi sæû biãún thiãn cuía soïng haìi báûc ba (xem muûc III.3.1) coï mäüt säú nhæåüc âiãøm: - Khi chaûm âáút åí vuìng gáön giæîa cuäün dáy, baío vãû coï thãø khäng laìm viãûc vç thaình pháön soïng haìi báûc ba trong âiãûn aïp quaï beï. 30
- Âiãûn aïp Uab âàût vaìo råle seî suy giaím khi âiãûn tråí chäù sæû cäú låïn. - Så âäö khäng phaït hiãûn âæåüc chaûm âáút khi MFÂ khäng laìm viãûc.Trong mäüt säú MFÂ, thaình haìi báûc ba khäng âuí låïn âãø baío vãû coï thãø phaït hiãûn âæåüc. Âãø khàõc phuûc nhæîng nhæåüc âiãøm naìy ngæåìi ta duìng phæång phaïp âæa thãm mäüt âiãûn aïp haîm táön säú tháúp vaìo maûch trung tênh cuía MFÂ. * Phæång phaïp âæa thãm mäüt âiãûn aïp haîm táön säú tháúp vaìo trung âiãøm cuía cuäün dáy MFÂ (hçnh 1.18): MF MBA - Doìng âiãûn I tæì nguäön 20Hz sau khi qua bäü loüc 1LF âæåüc phán thaình hai thaình pháön IÂ chaûy qua BU0 näúi våïi trung tênh MFÂ vaì IB chaûy qua âiãûn tråí CÂ RÂ âàût RB. Thaình pháön IÂ thäng qua biãún 1LF 20Hz IÂ I doìng trung gian BIG vaì bäü loüc táön säú IB RB 2LF âæåüc nàõn thaình doìng âiãûn laìm viãûc. BIG - ILV âæa vaìo råle âãø so saïnh våïi RC doìng âiãûn haîm IH cuîng do nguäön 20Hz 2LF taûo nãn thäng qua âiãûn tråí âàût Rc , doìng âiãûn haîm coï trë säú khäng âäøi. ÅÍ chãú âäü Haîm Laìm viãûc RL laìm viãûc bçnh thæåìng (RÂ = ∞) doìng ILV Càõt IC=IH âiãûn IÂ âæåüc xaïc âënh theo âiãûn dung cuía cuäün dáy âäúi våïi âáút CÂ nãn coï trë Hçnh 1.18: Så âäö baío vãû 100% cuäün dáy stator säú beï do âoï ILV < IH vaì råle seî khäng chäúng chaûm âáút coï âæa thãm âiãûn aïp haîm 20Hz vaìo trung âiãøm MFÂ taïc âäüng. - Khi coï chaûm âáút, doìng IÂ âæåüc xaïc âënh chuí yãúu theo âiãûn tråí chaûm âáút RÂ , ILV>IH råle seî taïc âäüng càõt maïy phaït. - Caïc bäü loüc táön säú 1LF, 2LF âaím baío cho så âäö chè laìm viãûc våïi thaình pháön 20Hz, ngoaìi ra bäü loüc 1LF baío vãû cho maïy phaït 20Hz khoíi bë quaï taíi båíi doìng âiãûn cäng nghiãûp khi coï chaûm âáút xaíy ra åí âáöu cæûc MFÂ. Mäüt phæång aïn khaïc âãø thæûc hiãûn baío vãû 100% cuäün dáy stator chäúng chaûm âáút laì duìng nguäön phuû 12,5Hz (våïi táön säú cäng nghiãûp laì 60Hz ngæåìi ta duìng 15Hz) coï tên hiãûu âæåüc maî hoïa âãø âæa vaìo maûch så cáúp thäng qua BU0 âáúu vaìo maûch trung tênh cuía MFÂ (hçnh 1.19a). Trong chãú âäü laìm viãûc bçnh thæåöng, doìng âiãûn IÂ’ chaûy qua âiãøm trung tênh MFÂ âæåüc xaïc âënh theo trë säú âiãûn dung âàóng trë cuía MFÂ laì CÂ (hçnh 1.19b). Khi xaíy ra chaûm âáút, âiãûn tråí chaûm âáút RÂ âæåüc gheïp song song våïi CÂ laìm tàng doìng âiãûn âãún trë säú IÂ” > IÂ’ (hçnh 1.19c). Råle âáöu ra seî phaín æïng theo sæû tàng doìng âiãûn vaì theo tên hiãûu phaín häöi âaî âæåüc maî hoïa. Trãn hçnh 1.20 trçnh baìy viãûc maî hoïa tên hiãûu bàòng caïch thay âäøi thåìi gian phaït tên hiãûu vaì thåìi gian dæìng .Trong caïc khoaíng thåìi gian naìy nhiãöu pheïp âo âæåüc tiãún haình: M1, M2 vaì M3 cho khoaíng thåìi gian truyãön tên hiãûu vaì P1, P2..P6 cho khoaíng thåìi gian dæìng. Phæång phaïp naìy cho pheïp loaûi træì âæåüc aính hæåíng cuía nhiãùu do doìng âiãûn phêa så cáúp vaì pheïp âo âæåüc tiãún haình riãng cho tæìng næía chu kyì dæång vaì ám seî traïnh âæåüc aính hæåíng cuía nhiãùu coï táön säú bäüi cuía 12,5Hz. 31
CÂ RÂ CÂ b) I’Â 12,5Hz RU0 RÂ Så âäö 900 RÂ a) CÂ RÂ BUG RU0 IÂ R0 LF BU0 12,5Hz I”Â 12,5Hz R IM BIG c) Hçnh 1.19 : Så âäö nguyãn lyï (a) cuía baío vãû 100% cuäün dáy stato MFÂ chäúng chaûm âáút duìng biãûn phaïp båm tên hiãûu 12,5Hz âæåüc maî hoaï vaì så âäö xaïc âënh doìng âiãûn chaûm âáút Iâ khi laìm viãûc bçnh thæåìng (b) vaì khi chaûm âáút (c). Caïc så âäö baío vãû 100% cuäün dáy stator chäúng chaûm âáút thæåìng âæåüc sæí duûng kãút håüp våïi så âäö baío vãû 90% âãø tàng âäü tin cáûy cho hãû thäúng chaûm âáút. A B C Tên hiãûu âaî maî hoaï t IM 1/ 2 chu D E kyì (+) M1 M3 P1 P3 P5 1/ 2 chu M2 P2 P4 P6 kyì(-) Säú chu kyì 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 t 12,5Hz ms 0 80 160 240 320 400 480 560 80 160 Hçnh 1.20: Biãøu âäö båm tên hiãûu 12,5Hz âæåüc maî hoaï âãø thæûc hiãûn baío vãû 100% cuäün dáy stator chäúng chaûm âáút. A- chu kyì hoaûy âäüng; B- thåìi gian phaït tên hiãûu; C- thåìi gian dæìng; Thåìi gian âo; E- thåìi gian kiãøm tra tên hiãûu phaín häöi IV. BAÍO VÃÛ CHÄÚNG CHAÛM ÂÁÚT MAÛCH KÊCH TÆÌ CUÍA MFÂ (64) Âäúi våïi MFÂ, do nguäön kêch tæì laì nguäön mäüt chiãöu nãn khi chaûm âáút mäüt âiãøm maûch kêch tæì caïc thäng säú laìm viãûc cuía maïy phaït háöu nhæ thay âäøi khäng âaïng kãø. Khi chaûm âáút âiãøm thæï hai maûch kêch tæì, mäüt pháön cuäün dáy kêch tæì seî bë näúi tàõt, doìng âiãûn qua chäù caïch âiãûn bë âaïnh thuíng coï thãø ráút låïn seî laìm hoíng cuäün dáy vaì pháön thán rotor. Ngoaìi ra doìng âiãûn trong cuäün rotor tàng cao coï thãø laìm maûch tæì bë 32