BÁO CÁO THÍ NGHIỆM NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

TÌM HIỂU TỔNG QUÁT VỀ MÔ HÌNH NHÀ MÁY ĐIỆN

MỤC ĐÍCH

₋ Tìm hiểu về mô hình nhà máy điện, chức năng các thành phần trên bảng điều khiển như khóa điều khiển máy cắt, khóa điều khiển dao cách ly, thanh góp điện, đồng hồ đo lường…

₋ Nắm được quá trình hoạt động của nhà máy.

NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

₋ Vẽ các thiết bị trên bảng điều khiển đứng và 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 có thể tham khảo phần giới thiệu chung).

NỘI DUNG BÁO CÁO

Câu 1: Vẽ sơ đồ bảng điều khiển đứng và bàn điều khiển

₋ Sơ đồ bàn điều khiển:

₋ Sơ đồ bảng điều khiển đứng:

Câu 2: Trình bày cách vận hành nhà máy điện

Nguồn điện xoay chiều từ hệ thống được đưa vào mô hình hệ thống hai thanh góp nhờ đóng các máy cắt và dao cách ly từ hệ thống, sau đó đóng các dao cách ly cấp điện cho động cơ ba pha xoay chiều

Sau khi động cơ chạy ổn định, đóng kích từ máy phát điện một chiều, chờ điện áp đầu cực máy phát tăng lên và ổn định, đóng các máy cắt và dao cách ly tương ứng khởi động động cơ một chiều Sau đó tiến hành khởi động, điều chỉnh và hòa đồng bộ máy phát

Câu 3: Lý do sử dụng động cơ DC để quay máy phát 3 pha (thay vì dùng động cơ

AC đơn giản, rẻ tiền)?

₋ Điều khiển tốc độ: Điều khiển tốc độ của động cơ DC rất dễ dàng và hiệu quả hơn so với động cơ AC Điều này cho phép điều chỉnh tốc độ quay của động cơ DC để phù hợp với yêu cầu của ứng dụng

₋ Điều khiển dòng điện: Điều khiển dòng điện của động cơ DC cũng dễ dàng hơn so với động cơ AC Điều này cho phép tăng giảm dòng điện tùy thuộc vào yêu cầu của hệ thống, giúp tiết kiệm năng lượng và tăng tuổi thọ của máy móc

₋ Tính ổn định: Động cơ DC có tính ổn định cao hơn trong quá trình khởi động và dừng lại Điều này giúp giảm thiểu dao động và rung động của hệ thống

₋ Độ chính xác: Động cơ DC có độ chính xác cao hơn so với động cơ AC trong việc điều khiển tốc độ quay và dòng điện

Chính vì lý do này mà người ta sử dụng động cơ DC để quay máy phát ba pha chứ không sử dụng động cơ xoay chiều ba pha

 Ưu khuyết điểm của việc sử dụng động cơ DC: Ưu điểm:

₋ Có thể thay đổi tốc độ dễ dàng

₋ Dễ dàng điều chỉnh công suất phát P, Q theo ý muốn

₋ Điều khiển kích từ độc lập

₋ Chi phí cao, bảo dưỡng khó khăn

₋ Phải dùng thêm động cơ 3 pha AC để kéo máy phát điện DC cung cấp điện cho động cơ DC

Câu 4: Theo sinh viên, để cải tiến mô hình này có cần thay thế phương pháp dùng động cơ DC bằng phương pháp khác không? Nếu có, tại sao? nếu không, tại sao?

Không phải thay thế mô hình này vì nếu dùng động cơ sơ cấp thì không thể điều chỉnh được tốc độ của máy phát và không thực hiện hòa đồng bộ máy phát AC vào lưới được Còn nếu dùng chỉnh lưu thì muốn điều chỉnh tốc độ phải dùng các thiết bị điều khiển công suất phức tạp, khó thực hiện với mô hình nhỏ như phòng thí nghiệm

Câu 5: Cho một nhóm các máy cắt, dao cách ly, dao nối đất liên kết như hình:

Sinh viên hãy xác định các điều kiện sau:

• Thứ tự thao tác khi đóng đường dây

• Thứ tự thao tác khi ngắt đường dây

• Thứ tự thao tác khi sửa chữa máy cắt

 Thứ tự thao tác khi đóng đường dây:

 Thứ tự thao tác khi ngắt đường dây:

 Thứ tự thao tác khi sửa chữa máy cắt:

4 Lấy máy cắt ra khỏi mạch để sửa chữa.

CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ ĐỘNG BẰNG BỘ ATS

LÝ THUYẾT

Bộ ATS (Automatic Transfer Switch) là một hệ thống chuyển đổi nguồn tự động giữa nguồn điện chính và nguồn dự phòng khi có sự cố xảy ra, như mất điện hoặc quá tải Bộ ATS có thể tự động chuyển đổi từ nguồn điện chính sang nguồn dự phòng hoặc ngược lại để đảm bảo nguồn điện liên tục và ổn định cho các thiết bị điện.

NỘI DUNG THỰC HÀNH

Hệ thống ATS trong tủ DEMO được xây dựng để hoạt động theo qui trình sau:

₋ Dưới điều kiện hoạt động bình thường, Bộ ATS sẽ giám sát nguồn Source 1, và khi mất nguồn lưới bộ ATS truyền tín hiệu để kích máy phát điện và sau một thời gian

TS, khi nguồn khẩn cấp sẵn sàng thì ATS kích hoạt mở QF1 (ACB2000) và đường đóng QF2 (ACB1600) sau một khoảng thời gian TCE, kể từ lúc đó, hệ thống được cung cấp bởi máy phát điện và QF2

₋ Khi nguồn chính trở lại bình thường ATS sẽ chờ một khoảng thời gian TBS đã trôi qua, ATS kích hoạt trở lại nguồn lưới bằng cách mở máy cắt QF2 và đóng máy cắt QF1 sau khi thời gian trễ TF trôi qua Các thời gian trễ TS, TCE và TCN có thể thay đổi được và được cài đặt vào bộ ATS

III NỘI DUNG BÁO CÁO

Trình tự các bước thực hành chức năng ATS:

₋ Bước 1: Cấp nguồn cho tủ đóng cắt

₋ Bước 2: Bật chế độ ATS bằng cách vặn chuyển công tắc ATS sang chế độ EN và chuyển công tắc trạng thái nguồn cấp về vị trí Normal, và chờ khoảng 10s đến khi hệ thống chuyển sang trạng thái hoạt động ổn định

₋ Bước 3: Chuyển công tắc trạng thái nguồn cấp sang chế độ Fail và quan sát hoạt động của hệ thống, ghi nhận lại thời gian chuyển đổi nguồn từ lúc nguồn source 1 mất điến lúc nguồn source 2 được chuyển sang hoàn toàn và giải thích tại sao có khoảng thời gian này

₋ Bước 4: Chuyển công tắc trạng thái nguồn cấp ngược lại chế độ Normal và quan sát hoạt động của hệ thống, ghi nhận lại thời gian từ lúc nguồn lưới có lại đến lúc hệ thống được chuyển hoàn toàn ngược lại hoạt động bằng nguồn lưới và giải thích tại sao có thời gian này

₋ Bước 5: Thực hành thay đổi thời gian TS và TBS của bộ ATS 021 và thực hiện lại các bước 2, 3, 4 và quan sát hệ thống hoạt động

Thời gian TS và TBS Thời gian chuyển đổi nguồn hoàn toàn

Chế độ Normal→Fail Chế độ Fail→Normal

₋ Dưới điều kiện hoạt động bình thường, Bộ ATS sẽ giám sát nguồn Source 1, và khi mất nguồn lưới bộ ATS truyền tín hiệu để kích máy phát điện và sau một thời gian

TS, khi nguồn khẩn cấp sẵn sàng thì ATS kích hoạt mở QF1 và đường đóng QF2 sau một khoảng thời gian 12s, kể từ lúc đó hệ thống được cung cấp bởi máy phát điện và QF2

₋ Khi nguồn chính trở lại bình thường ATS sẽ chờ một khoảng thời gian TBS đã trôi qua, ATS kích hoạt trở lại nguồn lưới bằng cách mở máy cắt QF2 và đóng máy cắt QF1 sau khi thời gian trễ 12s trôi qua Các thời gian trễ TS, TCE và TCN có thể thay đổi được và được cài đặt vào bộ ATS

KHẢO SÁT MẠCH KHỞI ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN 3 PHA

NỘI DUNG THỰC TẬP

₋ Ghi lại thông số trên động cơ và máy phát

₋ Lần theo dây nối để vẽ lại và tìm hiểu hoạt động của mạch điều khiển Hình vẽ

Lưu ý: Sinh viên không được bật công tắc điện hệ thống khi làm bài thí nghiệm này

Sinh viên cũng không được nhấn các nút, điều chỉnh các thông số của các thiết bị, thay đổi, tháo các dây nối…

Câu 1: Thông số cơ bản của động cơ AC 3 pha

P = 22 kW nđm = 1450 rpm cos = 0.86 f = 50 Hz

Câu 2: Thông số cơ bản của máy phát DC

Câu 3: Vẽ sơ đồ chi tiết các thiết bị như tiếp điểm, cuộn dây, rờ le thời gian, và vẽ sơ đồ, giải thích hoạt động của mạch nhị thứ hay mạch điều khiển (Bao gồm sơ đồ thực tế và so đồ thu gọn)

 Giải thích: Khi ấn nút Start để khởi động động cơ:

₋ Cuộn dây (M) có điện sẽ đóng tiếp điểm contactor (M) cung cấp điện cho động cơ khởi động với dòng điện khởi động ban đầu nhỏ nhờ các điện trở Rmml, Rmm2 mắc nối tiếp với cuộn dây quấn rotor

₋ Cuộn dây M có điện kích hoạt relay thời gian (TD1) làm việc, sau một khoảng thời gian t1 relay TD1 sẽ đóng tiếp điểm (TD1) & cuộn dây M2 có điện đóng tiếp điểm của contactor M2 loại điện trở phụ Rmm2 ra khỏi mạch khởi động

₋ Cuộn dây M2 có điện kích hoạt relay thời gian (TD2) làm việc, sau một khoảng thời gian t2 relay TD2 sẽ đóng tiếp điểm (TD2) & cuộn dây M1 có điện đóng tiếp điểm contactor M1 loại điện trở phụ Rmm1 ra khỏi mạch khởi động

₋ Động cơ hoạt động ở chế độ bình thường & nhiệm vụ của nó là dùng để kéo máy phát điện một chiều

Câu 4: Vẽ đặc tuyến moment – tốc độ của động cơ AC rotor dây quấn

KHẢO SÁT MẠCH KHỞI ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN DC

₋ Tìm hiểu bộ: động cơ DC, máy phát AC 3 pha

₋ Tìm hiểu mạch khởi động động cơ DC

II NỘI DUNG THỰC TẬP

₋ Ghi lại thông số trên động cơ và máy phát

₋ Vẽ lại các thiết bị chính Sau đó lần theo dây của mạch động lực để đối chiếu lại sơ đồ mạch động lực

₋ Lần theo dây nối để vẽ lại và tìm hiểu hoạt động của mạch điều khiển

₋ Tìm hiểu trả lời các câu hỏi của bài thí nghiệm

Lưu ý: Sinh viên không được bật công tắc điện hệ thống khi làm bài thí nghiệm này

Sinh viên cũng không được nhấn các nút, điều chỉnh các thông số của các thiết bị, thay đổi, tháo các dây nối…

Câu 1: Thông số cơ bản của động cơ DC

Câu 2: Thông số cơ bản của máy phát AC

P = 12 kW nđm = 1500 rpm cos = 0.8 f = 50 Hz

Câu 3: Vẽ sơ đồ chi tiết các thiết bị như tiếp điểm, cuộn dây, rờ le thời gian, và vẽ, giải thích mạch mạch điều khiển (Bao gồm sơ đồ thực tế và sơ đồ thu gọn)

 Giải thích: Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển:

₋ Khi có điện thì tiếp điểm cơ của M tác động lên cuộn coil của Timer Delay 1 làm cho nó hoạt động

₋ Sau khoảng thời gian Delay của nó thì tiếp điểm thường mở của Timer Delay 1 sẽ đóng lại cấp điện cho contactor M2 làm tách khối điện trở Rmm2 khỏi mạch động lực đồng thời tiếp điểm cơ của M2 tác động lên Timer Delay 2 làm cho nó hoạt động

₋ Sau khoảng thời gian Delay của Timer Delay 2 thì tiếp điểm thường hở của nó sẽ đóng lại cấp điện cho contactor M1 làm tách khối điện trở Rmm1 khỏi mạch động lực Thực hiện xong quá trình mở máy

Câu 4: Vẽ đặc tuyến moment – tốc độ khi khởi động của động cơ DC

RELAY DÒNG ĐIỆN KỸ THUẬT SỐ

LÝ THUYẾT

Relay MK 2000 là lọai relay kỹ thuật số có chức năng bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch nhiều pha và bảo vệ chống chạm đất MK 2000 có các phần tử chống quá dòng độc lập (cho 3 pha) và phần tử chống chạm đất vô hướng; có 5 tiếp điểm output để có thể link với các tín hiệu (signal) phát hiện, tín hiệu cắt của các phần tử quá dòng và chạm đất cấp II, III

Các phần tử chống quá dòng và chống chạm đất của MK 2000 đều có thể được chon lựa đặc tuyến bảo vệ phụ thuộc thời gian – dòng điện một cách độc lập Trong MK

2000, nhà sản xuất đã thiết lập các dạng đặc tuyến IDMT với phương trình như sau:

Trong đó: t: thời gian tác động k: hệ số nhân

I: dòng điện mà relay đo được

I >: dòng khởi động cấp III

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

NỘI DUNG BÁO CÁO

1 Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn (I>/In=0.7)

Dòng pha A quan sát trên relay(A) 1.03 1.31 1.7 2.07 2.47

I / I> 1.471 1.871 2.429 2.957 3.529 Thời gian tác động ttđ (s) 3.38 1.99 1.27 0.97 0.94 Thời gian tính theo lý thuyết (s) 1.806 1.11 0.782 0.639 0.548

Thời gian tác động ttđ (s) 7.9 4.13 3.15 2.24 1.96 Thời gian tính theo lý thuyết (s) 5.283 3.073 2.300 1.874 1.629

 Nhận xét kết quả thí nghiệm:

₋ Hệ số k càng lớn thì thời gian tác động của rơle càng lâu

₋ Thời gian tác động thực tế của relay MK 2000 có thể khác với thời gian tác động lý thuyết do nhiều yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng đến thời gian tác động của relay Những yếu tố này có thể bao gồm điều kiện môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, độ rung, tín hiệu điện áp và dòng điện, cũng như các yếu tố kỹ thuật như vị trí lắp đặt của relay và các thông số kỹ thuật của hệ thống điện

VẬN HÀNH VÀ KHẢO SÁT CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT 3 PHA

₋ Thực tập vận hành, hòa đồng bộ máy phát AC 3 pha Khảo sát máy phát làm việc ở các chế độ: bình thường, mất kích từ, mất động cơ kéo, vừa mất kích từ vừa mất động cơ kéo

II NỘI DUNG THỰC TẬP

1 Đóng mạch và hòa đồng bộ:

₋ Nhấn nút ON cấp nguồn cho mạch nhị thứ của nhà máy

₋ Nhấn các dao cách ly và máy cắt theo đúng thứ tự từ đầu mạch, động cơ xoay hiều, máy phát một chiều, động cơ một chiều và máy phát xoay chiều (lưu ý chưa được đóng máy cắt ở máy phát điện xoay chiều vì lý do máy cắt này phục vụ cho việc hòa đồng bộ)

₋ Lần lượt mở khóa cho phép hòa đồng bộ ở 3 vị trí: vị trí đồng bộ kế và vị trí máy cắt đầu cực máy phát, và cuối cùng là vị trí máy cắt hòa

₋ Kiểm tra các điều kiện cho việc hòa đồng bộ

Nhấn máy cắt (ở vị trí máy phát điện xoay chiều) để hòa đồng bộ

2 Vận hành các chế độ:

Sau khi hòa đồng bộ, ghi lại các giá trị ở các đồng hồ Lần lượt thực hiện theo đúng trình tự các bước sau:

Bước 1: Giữ nguyên kích từ máy phát, thay đổi công suất cơ (P < 5KW) Tăng kích từ động cơ kéo đến khi P = 4kW Khảo sát sự thay đổi ở các đồng hồ đo và ghi lại các giá trị vào bảng số liệu

Bước 2: Giữ nguyên P cơ, thay đổi kích từ máy phát (I < 10A)

₋ Thay đổi kích từ máy phát để Q = -2 KVAr Ghi lại các thông số vào bảng số liệu

₋ Tăng kích từ máy phát đến khi Q = 0 kVAr Khảo sát sự thay đổi ở các đồng hồ đo và ghi lại các giá trị vào bảng số liệu

₋ Thay đổi kích từ máy phát để Q = 2 KVAr Ghi lại các thông số vào bảng số liệu

Bước 3: (Mất kích từ máy phát)

₋ Thay đổi kích từ máy phát đến khi Q=0, ghi lại các giá trị

₋ Ngắt kích từ máy phát, khảo sát sự thay đổi ở các đồng hồ đo và ghi lại các giá trị vào bảng số liệu Đóng lại kích từ máy phát, ghi lại giá trị trên đồng hồ đo

Bước 4: (Mất động cơ kéo)

₋ Giảm kích từ động cơ đến khi P=0 Ghi lại các giá trị

₋ Ngắt động cơ kéo Khảo sát sự thay đổi ở các đồng hồ đo và ghi lại các giá trị

₋ Trong trạng thái ngắt động cơ, thay đổi kích từ máy phát để Q lần lượt nhận các giá trị -2; 0; 2 KVA

Lưu ý: Trong quá trình khảo sát nhớ lưu ý tới các giới hạn hoặc báo động Với trường hợp báo động thì người vận hành phải cắt điện hệ thống ngay lập tức để đảm bảo an toàn Với trường hợp bàn điều khiển báo vi phạm các giới hạn, người vận hành phải điều chỉnh kích từ máy phát hoặc động cơ để đưa các giá trị của thông số bị quá giới hạn về trong giới hạn cho phép

₋ Ngắt lần lượt các máy cắt theo thứ tự ngược lại lúc đóng

₋ Nhấn nút OFF cắt nguồn nhị thứ của nhà máy điện Chuyển CB nguồn tổng về OFF

Câu 1: Bảng số liệu P, Q, U, I, Ukt, Ikt của máy phát và n (tốc độ) của động cơ ở các chế độ Từ đó hãy tính X tổng = (X MBA + X d ) Tính E, δ, φ, và vẽ giản đồ véc tơ E,

Tăng kích từ động cơ đến khi P=4 (KW) 4 -1 400 6 20 1.7 1501

Thay đổi kích từ MP đến khi

Giảm Q về 0, sau đó ngắt kích từ MP 4 -10 400 20 39 0 1503 Đóng lại kích từ MP 4 0.5 400 7.5 25 2 1498

Giảm P về 0, sau đó ngắt động cơ kéo

Tiêu đề	Báo cáo thí nghiệm nhà máy điện và trạm biến áp
Tác giả	Nguyễn Nhật Tưởng
Người hướng dẫn	Thầy Nguyễn Hoàng Minh Tuấn
Trường học	Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, Trường Đại học Bách khoa, Khoa Điện – Điện tử
Chuyên ngành	Điện – Điện tử
Thể loại	Báo cáo thí nghiệm
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	1,26 MB