Hướng dẫn thí nghiệm hệ thông điện ll

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Hồ Đắc Lộc - Trần Hồng Lĩnh - Huỳnh Châu Duy Phạm Thị Minh Thái - Trần Huỳnh Ngọc Đặng Tuấn Khanh HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỆN TP HỒ CHÍ MINH - 2013 GIỚI THIỆU CHUNG I MỤC ĐÍCH Thí nghiệm Hệ thống điện môn học thực hành giúp bổ sung kiến thức cho nhóm mơn học Hệ thống điện Trong q trình tiến hành thí nghiệm Hệ thống điện, sinh viên tìm hiểu nguyên lý sản xuất điện năng, chế độ làm việc máy phát điện, hệ thống góp, hệ thống đo lường bảo vệ nhà máy điện; đồng thời sinh viên thực tập khởi động nhà máy, hòa đồng với lưới điện khảo sát chế độ hoạt động nhà máy điện II MƠ TẢ CHUNG PHỊNG THÍ NGHIỆM P102B1 Mơ hình thu nhỏ nhà máy điện đặt phịng thí nghiệm hệ thống điện gồm thành phần chính: nhóm máy điện (Động AC, động DC, máy phát AC, máy phát DC), trạm phân phối điện, hệ thống điều khiển, hệ thống bảo vệ Vị trí đặt thiết bị hình Máy phát DC PHÒNG ĐỌC Mạch khởi động động DC Mạch khởi động động AC Động AC NHÀ KHO Động DC Máy phát AC Hệ thống trạm phân phối Giỏ rác Cầu dao Đèn quát Bảng điều khiển Bàn Bàn Tủ PHÒNG GIÁO VIÊN Bàn Tủ Rơle Cửa kéo ngang Bàn Bảng rơ le bảo vệ Bàn điều khiển Bàn ngồi thí nghiệm CB thí nghiệm Giỏ rác Ổ cắm Tủ CB 22 kV CB tổng Nội qui Cửa Hình Sơ đồ khối mơ hình gồm có máy phát điện ba pha xoay chiều phát điện lên hệ thống điện hai góp qua máy biến áp máy cắt, dao cách ly Máy phát xoay chiều ba pha kéo động sơ cấp Trong thực tế, động sơ cấp turbine nước, turbine khí, turbine nước, diezen, turbine gió Trong mơ hình nhà máy điện, nguồn lượng sơ cấp cung cấp động điện chiều Máy phát điện chiều sử dụng để cung cấp điện cho động chiều Động điện xoay chiều kéo máy phát điện chiều nhận điện từ hệ thống điện Để điều khiển bảo vệ mơ hình nhà máy điện có hệ thống điều khiển hệ thống bảo vệ đặt bảng điều khiển bảng rơ le bảo vệ Điện AC Điện AC Hệ thống phân phối điện ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ RƠ LE Động AC Máy phát DC Ghép đồng trục Động DC Điện DC MƠ HÌNH NHÀ MÁY ĐIỆN Hệ thống điện lưới Máy phát AC Ghép đồng trục Hình II MÔ TẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG Nguồn điện xoay chiều từ hệ thống đưa vào mơ hình hệ thống hai góp nhờ đóng máy cắt cách ly từ hệ thống, sau đóng dao cách ly cấp điện cho động ba pha xoay chiều Sau động chạy ổn định, đóng kích từ máy phát điện chiều, chờ điện áp đầu cực máy phát tăng lên ổn định, đóng máy cắt dao cách ly tương ứng khởi động động chiều Sau tiến hành khởi động, điều chỉnh hịa đồng máy phát IV MƠ TẢ CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA MƠ HÌNH 1- Nhóm máy điện Động điện xoay chiều ba pha: động nhận điện từ hệ thống, quay máy phát điện chiều Động loại động rotor dây quấn, khởi động cách sử dụng điện trở ghép thêm vào rotor Máy phát điện chiều: loại máy phát kích từ song song Điện áp đầu điều chỉnh nhờ biến trở nối vào cuộn kích từ Servo-motor sử dụng để quay biến trở Trên bảng điều khiển có nút nhấn tăng giảm tương ứng điều chỉnh chiều quay góc quay servo-motor Nhờ thay đổi điện áp đầu máy phát điện chiều nút nhấn tăng giảm điện áp đặt bảng điều khiển Động điện chiều: loại động kích từ song song Mơmen đầu điều chỉnh nhờ biến trở nối vào cuộn kích từ Servo-motor sử dụng để quay biến trở Trên bảng điều khiển có nút nhấn tăng giảm tương ứng điều chỉnh chiều quay góc quay servo-motor Nhờ thay đổi mômen đầu (và tốc độ) động điện chiều nút nhấn tăng giảm đặt bảng điều khiển Động chiều khởi động cách nối tiếp điện trở vào phần ứng Máy phát điện xoay chiều: loại máy phát ba pha cực ẩn Máy phát kích từ gắn đồng trục với máy phát điện Kích từ máy phát thay đổi nhờ biến trở điều chỉnh servo-motor Ở đầu phía động điện chiều có gắn máy phát tốc Máy phát tốc loại máy phát điện chiều có điện áp đầu tỷ lệ với tốc độ quay động chiều - máy phát xoay chiều Tín hiệu điện áp cấp cho đồng hồ đo tốc độ đặt bàn điều khiển 2- Trạm phân phối điện Trong trạm phân phối điện, máy cắt dao cách ly mơ contactor Thanh góp điện được sử dụng dẫn đồng Trạm phân phối kết nối hệ thống hai góp Máy cắt dao cách ly điều khiển từ xa nhờ khóa đóng cắt đặt bảng bàn điều khiển Trong thực tế, máy cắt dao cách ly điều khiển chỗ (tại vị trí đặt thiết bị) hay điều khiển từ xa (phịng điều khiển) 3- Bảng bàn điều khiển Mơ hình nhà máy vận hành từ bảng bàn điều khiển Các thao tác thực phận điều khiển bảng bàn điều khiển tác động điều khiển đến thiết bị tương ứng Các thành phần bảng bàn điều khiển góp, dao cách ly, máy cắt, động cơ, máy phát có thiết bị tương ứng đặt phịng thiết bị Khi vận hành, sinh viên cần lưu ý ký hiệu máy cắt, dao cách ly, khóa xoay nhấn sau: Ký hiệu máy cắt, dao cách ly: bảng bàn điều khiển, ký hiệu hình trịn tượng trưng cho dao cách ly, hình vng tượng trưng cho máy cắt Khóa xoay nhận: khóa xoay nhận có nhiệm vụ điều khiển máy cắt hay dao cách ly Khóa xoay nhận đặt tủ điều khiển để điều khiển đóng cắt thiết bị cao áp Để nhận biết vị trí đóng mở máy cắt hay dao cách ly, cần vào đèn báo khóa xoay nhấn, vị trí máy cắt dao cách ly có vị trí với khóa đèn tắt, khác vị trí đèn sáng Để thao tác đóng mở máy cắt hay dao cách ly nhấn khóa xoay nhận vị trí điều khiển (đóng cắt) (H.3) Đèn hiển thị: hiển thị trạng thái hoạt động thiết bị mơ hình Đồng hồ đo: đo lường đại lượng điện vị trí khác mơ hình a) b) c) Đèn sáng d) Đèn tắt e) Đèn sáng f) Đèn tắt Hình a) Vị trí đóng khóa điều khiển b) Vị trí cắt khóa điều khiển     c) Khóa điều khiển vị trí đóng, đèn sáng d) Khóa điều khiển vị trí đóng, đèn tắt e) Khóa điều khiển vị trí cắt, đèn sáng f) Khóa điều khiển vị trí cắt, đèn tắt thiết bị vị trí cắt thiết bị vị trí đóng thiết bị vị trí đóng thiết bị vị trí cắt Nút nhấn: nút nhấn màu đen sử dụng để thao tác kiểm tra đèn, chấp nhận cố (khi kèm với đèn hiển thị), tăng giảm kích từ (khi kèm với máy phát, động cơ) Bộ đồng hồ hòa đồng bộ: sử dụng để hòa đồng máy phát điện vào hệ thống Bộ đồng hồ hịa đồng gồm có đồng hồ đơi đo tần số, hai đồng hồ đo điện áp, đồng hồ đo so lệch điện áp, đồng hồ đo so lệch pha (đồng kế) Khóa lựa chọn điện áp, dòng điện: sử dụng để lựa chọn điện áp, dòng điện (pha, dây) hiển thị đồng hồ đo điện áp, dòng điện tương ứng Liên động máy cắt dao cách ly: cần phải thực khóa liên động máy cắt dao cách ly để bảo vệ an tồn hệ thống Phải đảm bảo cho dao cách ly ln thao tác đóng ngắt trạng thái khơng có dịng điện chạy qua Nói cách khác, đóng nguồn điện, dao cách ly đóng trước, sau đóng máy cắt Khi cắt nguồn điện máy cắt cắt trước, sau cắt dao cách ly Giữa máy cắt dao cách ly có hệ thống liên động điện để tránh việc tác động nhầm lẫn dẫn đến hư hỏng thiết bị 4- Hệ thống bảo vệ rơ le Các động ba pha xoay chiều, động chiều, máy phát ba pha xoay chiều, máy phát chiều trạm phân phối bảo vệ rơ le tương ứng đặt bảng rơ le bảo vệ NỘI DUNG THỰC TẬP VÀ BÁO CÁO Các thực tập chia làm bốn chuyên đề bản: 1234- Tìm hiểu mơ hình nhà máy điện Tìm hiểu mạch khởi động động AC động DC Khảo sát nguyên lý hoạt động rơle tủ đóng cắt trung 22Kv Khảo sát chế độ làm việc nhà máy điện đường dây truyền tải Cấu trúc thí nghiệm gồm: phần lý thuyết bản, giới thiệu thiết bị thí nghiệm, khảo sát chế độ làm việc thiết bị, đo lường thông số chế độ, báo cáo nhận xét kết luận Lưu y:ù sinh viên phải đọc trước thí nghiệm mà chuẩn bị thực hành soạn trước vào thí nghiệm CÁC QUI ƯỚC HÌNH VẼ 1- Nút nhấn thường đóng, thường hở 2- Cuộn dây 3- Tiếp điểm thời gian (Ondelay) 4- Cuộn dây rơle nhiệt 5- Cầu chì 6- Tiếp điểm thường đóng, thường mở Bài 1: TÌM HIỂU TỔNG QT VỀ MƠ HÌNH NHÀ MÁY ĐIỆN I MỤC ĐÍCH - Tìm hiểu mơ hình nhà máy điện, chức thành phần bảng điều khiển khóa điều khiển máy cắt, khóa điều khiển dao cách ly, góp điện, đồng hồ đo lường… -  Nắm trình hoạt động nhà máy II NỘI DUNG THỰC TẬP - Sinh viên vẽ tìm hiểu thiết bị bảng bàn điều khiển - Tìm hiểu trình hoạt động hệ thống - Tìm hiểu trả lời câu hỏi thí nghiệm Lưu ý: Sinh viên không bật công tắc điện hệ thống làm thí nghiệm Sinh viên khơng nhấn nút, điều chỉnh thông số thiết bị, thay đổi dây nối… III NỘI DUNG CHUẨN BỊ - Mỗi sinh viên phải mang theo viết chì, thước kẻ, cục tẩy giấy A4 - Chuẩn bị báo cáo trước thí nghiệm, đưa cho Thầy Cô phụ trách hướng dẫn kiểm tra Nếu không đạt khơng thí nghiệm - Tại người ta dùng khóa xoay nhận thay cho nút nhấn ON hay OFF thông thường ? (sinh viên viết giấy) - Trình bày số dạng góp (thanh hay Bus) mà sinh viên học, ưu nhược điểm loại góp ? (sinh viên viết giấy) - Trình bày phối hợp đóng cắt máy cắt dao cách ly đóng hay cắt đường dây ? (sinh viên viết giấy) IV NỘI DUNG THÍ NGHIỆM: - Vẽ các thiết bị bảng điều khiển đứng bàn điều khiển (các thiết bị chính: dây dẫn, máy cắt, dao cách ly, đồng hồ đo, đèn hiển thị, nút nhấn) - Tìm hiểu cách vận hành nhà máy điện (giáo viên hướng dẫn hay sinh viên tham khảo phần giới thiệu chung) V NỘI DUNG BÁO CÁO: Câu 1: vẽ Câu 2: trình bày cách vận hành nhà máy điện Câu 3: Lý sử dụng động DC để quay máy phát pha (thay dùng động AC đơn giản, rẻ tiền) ? Câu 4: Theo sinh viên, để cải tiến mơ hình có cần thay phương pháp dùng động DC phương pháp khác khơng ? Nếu có, ? khơng, ? Câu 5: Cho nhóm máy cắt, dao cách ly, dao nối đất liên kết hình 4: Q1, Q2: Dao cách ly Q3, Q4: Dao nối đất Q0: Máy cắt Sinh viên xác định điều kiện sau:  Thứ tự thao tác đóng đường dây  Thứ tự thao tác ngắt đường dây  Thứ tự thao tác sửa chữa máy cắt I Hình Bài TÌM HIỂU VÀ VẬN HÀNH TỦ CHUYỂN MẠCH 8DH10 I MỤC ĐÍCH Bài thí nghiệm giúp sinh viên tìm hiểu vận hành thiết bị chuyển mạch cách thực tế, cách thức đóng - cắt tải cách thức đóng - cắt nối đất, cách thức kiểm tra ngăn tủ cho an tồn hợp lý II GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC Bài thí nghiệm giới thiệu cho sinh viên thiết bị chuyển mạch 8DH10, có nhiều loại ứng với nhiều cấp điện áp lên đến 24 kV, dịng điện phát tuyến đạt đến 630 A, dịng điện đạt đến 1250 A Loại Transformer Panel 8DH10: Đức sản xuất năm 2004 có mã số CV 733580 – 000050/003, nhiệt độ xung quanh cho phép từ -22 oC đến 50oC, áp suất định mức khí tủ 150 KPa 20oC Ur = 24 (kV) UP = 125 (kV) Ud = 50 (kV) fr = 50 (Hz) IP.Ima / Ik = 50/20 (kA) tk = (s) Với : Ur: Điện áp định mức IP: Dòng điện đỉnh UP: Điện áp xung chịu đựng Ima: Dòng điện sinh cho ngắn mạch định mức Ud: Quá điện áp chịu đựng Ik: Dòng điện chịu dựng thời gian ngắn fr : Tần số định mức tk: Thời gian cắt CÁC BỘ PHẬN TỦ CHUYỂN MẠCH (sinh viên Tham khao catalogue) III NỘI DUNG THÍ NGHIỆM Có tổ hợp trạng thái khóa nối đất khóa tải (0: hở; 1: đóng) Trạng thái I II III IV Khóa nối đất 1 Khóa tải 0 1 1) Trạng thái I: khóa nối đất khóa tải hở, tức tủ chuyển mạch trạng thái không nối đất không tải (hở mạch) 10 BÀI 5: RELAY DÒNG ĐIỆN KỸ THUẬT SỐ I MỤC ĐÍCH - Nhằm giúp cho sinh viên có khái niệm rơ le dòng điện biết cách đấu dây rơ le dòng điện vào sơ đồ hệ thống điện - Làm quen biết cách sử dụng thiết bị kiểm tra rơ le PTE – 100 – C - Tìm hiểu Relay MK2000 hãng Mikro II LÝ THUYẾT Giới thiệu MK2000 Relay MK 2000 lọai relay kỹ thuật số có chức bảo vệ tải, bảo vệ ngắn mạch nhiều pha bảo vệ chống chạm đất MK 2000 có phần tử chống q dịng độc lập (cho pha) phần tử chống chạm đất vô hướng; có tiếp điểm output để link với tín hiệu (signal) phát hiện, tín hiệu cắt phần tử dòng chạm đất cấp II, III 1.1 Các dạng đặc tuyến Các phần tử chống dòng chống chạm đất MK 2000 chon lựa đặc tuyến bảo vệ phụ thuộc thời gian – dòng điện cách độc lập Trong MK 2000, nhà sản xuất thiết lập dạng đặc tuyến IDMT với phương trình sau : Trong : t : thời gian tác động k: hệ số nhân I : dòng điện mà relay đo I > : dòng khởi động cấp III Dạng đặc tuyến α β Normal Inverse 0.02 0.14 Very Inverse 1.0 13.5 Extremely Inverse 2.0 80.0 Long – time Inverse 1.0 120.0 18 N o tm al inve rs e V ery inve rs e t/s t/s 10 10 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 k 1,0 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 k 1,0 0,9 0,1 0,3 0,1 0,2 0,05 0,1 0,01 0,1 0,05 10 E xtre m e ly inve rs e 20 20 10 l/l> l/l> L o ng - tim e inve rs e t/s T /s 100 200 100 10 10 k 1,0 0,8 0,6 0,5 0,4 0,3 k 1,0 0,8 0,0 0,5 0,4 0,3 0,1 0,2 0,1 0,2 0,01 10 20 l/l> 0,05 0,1 10 20 l/l> 19 1.2 Giao diện relay MK 2000 – Sơ đồ nối dây Hình : Sơ đồ nối dây giao diện của MK2000 o AUX : Đèn báo thể tình trạng có nguồn cung cấp cho relay o START : Đèn sáng relay phát cố (và đồng thời phát tín hiệu đến ngõ user cài đặt) o TRIP : Đèn sáng relay tình trạng trip (phát tín hiệu cắt cố đến ngõ ra) o Bảng hiển thị gồm led đọan : Hiển thị giá trị thông số, hay chế độ lựa chọn Việc lựa chọn thông số để hiển thị hay cài đặt thực cách nhấn nút 20