Đo và bảo vệ các thông số máy biến áp đầu ba pha

Trong các hệ thống điện ngày nay, cứ mỗi KW công suất nguồn điện cần phải có khoảng 5 - 6KVA công suất máy biến áp. Tổng thất điện năng trong các máy biến áp chiếm tới gần 30% toàn bộ tổn thất điện năng trong các lưới điện.

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH CHƯƠNG 1: VÀI NÉT KHÁI QUÁT VỀ MÁY BIẾN ÁP DẦU BA PHA 1.1. TÌM HIỀU MÁY BIẾN ÁP DẦU BA PHA Trong các hệ thống điện ngày nay, cứ mỗi KW công suất nguồn điện cần phải có khoảng 5 - 6KVA công suất máy biến áp. Tổng thất điện năng trong các máy biến áp chiếm tới gần 30% toàn bộ tổn thất điện năng trong các lưới điện. Do đó máy biến áp là một trong các thành phần chủ yếu của các hệ thống điện, có ý nghĩa quyết định tới tính kinh tế của chúng. Đến những năm cuối của thế kỷ 20 hầu như tất các các máy biến áp đều thuộc loại máy biến áp dầu, trong đó dầu đóng vai trò vừa hỗ trợ làm mát các cuốn dây, vừa làm tăng độ bền cách điện của chúng. Chất lượng dầu ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy, tuổi thọ của máy biến áp. Trong quá trình vận hành cần phải thường xuyên theo dõi tình trạng dầu để kịp thời phát hiện những thay đổi tính chất của dầu thông qua việc xác định hàng loạt các chỉ tiêu quan trọng như tạp chất cơ khí và carbon lơ lửng, độ bền cách điện, chỉ số acid, nhiệt độ chớp cháy của dầu, độ nhớt, độ trong, độ ổn định, góc tổn thất điện môi . Để quản lý chất lượng dầu cần phải trang bị nhiều phương tiện kỹ thuật, cần có các cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật giỏi, biến chế công nhân đông đảo với tay nghề cao . Mặt khác, với số lượng lớn máy biến áp dầu thì nguy cơ cháy, nổ luôn luôn thường trực, đe doạ sự cố thiết bị và gây tai nạn cho người, ô nhiễm môi trường xung quanh. Để dẫn điện từ các trạm phát điện đến hộ tiêu thụ cần phải có đường dây tải điện Nếu khoảng cách giữa nơi sản xuất điện và nơi tiêu thụ điện lớn, một vấn đề rất lớn đặt ra và cần được giải quyết là việc truyền tải điện năng đi xa làm sao cho kinh tế nhất và đảm bảo được các chỉ tiêu kĩ thuật. Như ta đã biết, cùng một công suất truyền tải trên đường dây, nếu điện áp được tăng cao thì dòng điện chạy trên đường dây sẽ giảm xuống, như vậy có thể làm tiết diện dây nhỏ đi, do đó trọng lượng và chi phí dây dẫn sẽ giảm xuống, đồng thời tồn hao năng lượng trên đường dây cung sẽ giảm xuống. Vì thế, muốn truyền tải công suất lớn đi xa, ít tổn hao và nết kiệm kim loại mầu trên đường đây người ta phải dùng điện áp cao, dẫn điện bằng các đường dây cao thế, thường là 35, 110, 220 và 500 KV. Trên thực tế, các máy phát điện thường không phát ra những điện áp như vậy vì lí do an toàn, mà chỉ phát ra điện áp từ 3 đến 21KV, do đó phải có thiết bị để tăng điện áp đầu đường dây lên. Mặt khác các hộ tiêu thụ thường chỉ sử dụng điện áp thấp từ 127V, 500V hay cùng lắm đến 6KV, do đó trước khi sử dung điện năng ở đây cần phải có thiết bị giảm điện áp xuống. Những thiết bị dùng để tăng điện áp ra của máy phát điện tức đầu đường dây dẫn và những thiết bị giảm điện áp trước khi đến hộ tiêu thụ gọi là các máy biến áp (MBA). MBA chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không chuyển hóa năng lượng. 1.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi. Đầu vào của MBA được nối với nguồn điện, được gọi là sơ cấp (SC). Đầu ra của MBA được nối với tải gọi tà thứ cấp (TC) • Khi điện áp đầu ra TC lớn hơn điện áp vào SC ta có MBA tăng áp. • Khi điện áp đầu ra TC nhỏ hơn điện áp vào SC ta có MBA hạ áp . Các đại lượng và thông số của đầu sơ cấp . + U1 : Điện áp sơ cấp . + I1 : Dòng điện qua cuộn sơ cấp . + P1 : Công suất sơ cấp . + Wl : Số vòng dây cuộn sơ cấp . Các đại lượng và thông số của đầu thứ cấp . + U1 : Điện áp thứ cấp . + I1 : Dòng điện qua cuộn thứ cấp . + P1 : Công suất thứ cấp . + Wl : Số vòng dây cuộn thứ cấp 1.3. CÔNG DỤNG CỦA MBA MBA đã và đang được sử dụng rộng rãi trong đời sống, phục vụ chúng ta trong việc sử dụng điện năng vào các mục đích khác nhau như : + Trong các thiết bị lò nung có MBA lò . + Trong hàn điện có MBA hàn . + Làm nguồn cho các thiết bị điện ,thiết bị điện tử công suất . + Trong lĩnh vực đo lường (Máy biến dòng ,Máy biến điện áp. . . ) + Máy biến áp thử nghiệm. + Và đặc biệt quan trọng là MBA điện lực được sử dụng trong hệ thống điện . Trong hệ thống điện MBA có vai trò vô cùng quan trọng, dùng để truyền tải và phân phối điện năng ,vì các nhà máy điện công suất lớn thường ở xa các trung tâm tiêu ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH thụ điện (Các khu công nghiệp và các hộ tiêu thụ. . . ) vì thế cần phải xây dựng các hệ thống truyền tải điện năng. Điện áp do nhà máy phát ra thường là : 6.3; 10.5; 15.75; 38.5 KV. Để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn hao công suất trên đường dây phải giảm dòng điện chạy trên đường dây ,bằng cách nâng cao điện áp truyền ,vì vậy ở đầu đường dây cần lắp đặt MBA tăng áp 110 KV ; 220KV ; 500 KV v v.và ở cuối đường dây cần đặt MBA hạ áp để cung cấp điện cho nơi tiêu thụ thường là 127V đến 500V và các động cơ công suất lớn thường là 3 đến 6KV. 1.3.1. VAI TRÒ CỦA MÁY BIẾN ÁP TRONG TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG Hiện nay mạng điện trải rộng ở khắp mọi nơi, nhưng điện năng chỉ được sản xuất ở một số ít nhà máy phát điện , mà các nhà máy này được xây dựng ở những nơi có các đặc điểm như gần sông hồ lớn , gần mỏ than ….vì vậy mà cách xa nơi tiêu thụ hàng trăm hàng nghìn Km. ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH Điện năng có đặc điểm là khi xản xuất ra cần phải tiêu thụ ngay .Chính vì vậy cần phải truyền tải điện năng tới ngay nơi tiêu thụ . Điện năng được truyền tải bằng các đường dây điện.Với mạng lưới dài tới hàng trăm hàng nghìn km Giả sử ta cần truyền tải một công suất P của máy phát trên quãng đường dài. Công suất P , hiệu điện thế U và dòng điện trên dây dẫn liên hệ với nhau bằng biểu thức P = U.I Do hiệu ứng jun-lenxơ,trên đường dây sẽ có một công suất hao phí ΔP sẽ biến thành nhiệt toả vào môI trường . Ta có biểu thức tính tổn hao : ΔP= U2/R Trong đó R là điện trở dây dẫn Vì ΔP là tổn hao công suất do vậy cần phải giảm ΔP xuống mức thấp nhất . Chẳng hạn muốn giảm ΔP xuống 100 lần thì ta có thể làm hai cách • Giảm R xuống 100 lần • Tăng u lên 100 lần Nếu làm theo cách thứ nhất thì ta phải tăng tiết diện dây lên 100 lần ,đồng nghĩa với việc ta phải tăng khối lượng dâu dẫn lên 100 lần .Điều này là quá tốn kém vì ta phải tăng sức trống đỡ của cột lên 100lần và giá thành vật liệu sẽ quá cao.Như ta đã biết việc tăng U lên 10 lần chỉ có thể thực hiện được khi ta sử dụng MBA.Ta nhìn vào mô hình mạng điện sau đây: Máy phát điện ở các nhà máy phát điện chỉ có thể tạo ra dòng điện tới 24kv.Trạm biến áp ở nhà máy điện có khả năng nâng điện thế đó lên tới 500kv .Quãng đường truyền tải càng xa càng cần diện áp cao. Trên quãng đường truyền tải cần nhiều trạm biến áp trung gian nhằm mục đích tiếp tục nâng hay giảm điện áp vì điện áp của nơi tiêu thụ chỉ cần điện áp thấp vai trăn vol Trong các hệ thống điện hiện nay cần phải có tối thiểu 4÷ 5 lần tăng giảm điện áp. Do đó tổng công suất đặt của các máy biến áp gấp mấy lần công suất của máy phát điện. Người ta đã tính được rằng nó gấp 6÷7 hay 8 lần hoặc hơn thế nữa hiệu suất của máy biến áp thường rất lớn 98 ÷99 % nhưng do số lượng máy biến áp nhiều lên tổn hao trong hệ thống điện là rất đáng kể. Có thể nói trên mạng truyền tải điện năng thì MBA được chia làm hai loại chính là MBA truyền tải điện áp cao, MBA trung gian và MBA phân phối. MBA truyền tải điện áp cao ,công suất lớn nó đảm nhiệm cung cấp điện cho một vùng, một khu vực. Vì vậy yêu cầu đối với loại máy này là: Un phải lớn đông thời phải điều chỉnh được điện áp đưới tải ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH MBA phân phối với công suất vừa và nhỏ,cung cấp điện cho một vùng dân cư nhỏ, hay một số ít nhà máy. Yêu cầu với loại nay là Un từ 4-5%, AU nhỏ, điều chỉnh không điện,hay thận chí không điều chỉnh. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG KIỂM TRA 2.1. Thuyết minh chung về mô hình. Hệ thống đo lường: đo lường các giá trị dòng điện, điện áp, nhiệt độ và cosphi. Các tín hiệu được đưa vào các transducer để chuyển đổi thành tín hiệu dòng (4 – 20mA DC) hay áp (0 – 10V) với tỉ lệ tương ứng. Các tín hiệu này được đưa vào module xử lý tín hiệu liên tục FX2N-4AD để chuyển đổi thành tín hiếu số để đưa vào PLC , các tín hiệu này được xử lý bằng các thuật toán để thể hiện đúng giá trị cần đo. Các giá trị này được thể hiện ở các giao diện trên máy tính và trên màn hình GOT. Đồng thời các giá trị này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu phục vụ cho các tác vụ ghi nhật ký (history), vẽ đồ thị (trend), xuất báo cáo (report), cảnh báo (alarm) khi các giá trị vượt ngưỡng cho phép đã đặt trước. Các thiết bị sử dụng trong mô hình. ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH  PLC FX1N-24MR (Mitsubishi): đóng vai trò là trạm chủ đặt tại trung tâm, chứa chương trình điều khiển, nhận tín hiệu được truyền về từ PLC, truyền tín hiệu điều khiển đến PLC.  F940 GOT-LWD-E (Mitsubishi): là màn hình thao tác cảm ứng, giao tiếp với PLC (master) thông qua cable RS-232C, giao tiếp với máy tính thong qua cable RS-422 (làm trung gian giao tiếp PLC với máy tính), cung cấp giao diện người máy (MHI) tham gia giám sát và điều khiển hệ thống.  Computer: giao tiếp với PLC master qua phần mềm GX-Developer để giám sát và điều khiển hệ thống.  FX2N-4AD (Mitsubishi): module mở rộng chuyên dùng xử lý tín hiệu liên tục, nhận tín hiệu tương tự từ các Transducer rồi chuyển thành tín hiệu số 12bit vào PLC.  AC Voltage Transducer (Mitsubishi), Ampere Transducer, Temperature Transducer, cosphi Transducer: chuyển đổi các tín hiệu điện áp, dong điện, nhiệt đô, cosphi thành tín hiệu chuẩn dòng hay áp theo tỉ lệ tương ứng.  Đèn được dùng như các đèn báo, để báo lỗi hệ thống cho người vận hành biết xử lý. Nguyên lý hoạt động. Khi có một thông số nào báo động thì đèn báo thông số sẽ nhấp nháy và còi báo động chung sẽ kêu. Khi đó người vận hành nhấn nút nhấn khẳng định sự cố để xác định thông số báo động, lúc này đèn báo sự cố sẽ sang hẳn, còi tắt. 2.1.1. Sơ đồ nguyên lý kết nối các thiết bị. 2.1.1.1. Sơ đô kết nối. ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH 2.1.1.2. Sơ đồ kết nối màn hình GOT: Kết nối màn hình GOT với PC Kết nối màn hình GOT với PLC ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH 2.1.1.3. Sơ đồ kết nối FX2N-4AD với các Transducer. ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH Bảng: Liệt kê các I/O của PLC TT Địa chỉ Chú thích 2 X1 Nút nhấn 1 3 X2 13 Y1 Đèn 1 14 Y2 Đèn 2 15 Y3 Đèn 3 16 Y4 Đèn 4 17 Y5 Đèn 5 18 Y6 Còi CHƯƠNG 3: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÀN HÌNH HMI 3.1. Giới thiệu chung về các loại màn hình HMI. ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH Tổng quát: Màn hình hay còn được gọi là HMI (Human Mechine Interface) được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Màn hình gồm nhiều chủng loại khác nhau của các hang như Mitsubishi, Siemen, Omron, Delta,…Mỗi hãng sản xuất đều có một số tính năng như bộ lập trình bằng tay, giám sát quá trình sản xuất, truy cập các thông số, dữ liệu cài đặt…… Ngoài các tính năng trên màn hình HMI còn có thể cho nhiều tính năng khác như đồ họa để mô phỏng các thiết bị trong quá trình sản xuất giúp người vận hành các thiết bị có cái nhìn trực quan hơn về hệ thống sản xuất, giúp họ dễ thao tác kiểm tra hệ thống nhanh và hiệu quả hơn. Một số loại màn hình HMI của hãng Mitsubishi: - Loại FX-10DU đến FX-50DU. - Loại GOT-F900 series (handy và Touch Sceen). - Loại F940GOT-LWD-E. -Loại A800 Series. - Loại GOT-1000 Series. Màn hình GOT kết nối với PLC. ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 [...]... bit, nhưng các bit đó có ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái của các ngõ vào và ngõ ra trạng thái Ngõ vào nhận tín hiệu trực tiếp từ cảm biến và ngõ ra là các Relay, Transistor hay các Triac vật lý Các ngõ vào và ngõ ra cần được ký hiệu và đánh số để có địa chỉ xác định và duy nhất Mỗi nhà sản xuất PLC đều có kí hiệu và cách đánh số riêng nhưng về ý nghĩa cơ bản là giống nhau Theo cách đánh số của hãng... 25V ở ngõ vào - Nếu tín hiệu ngõ vào là dòng điện, nối đầu V+ và I+ lại với nhau - Nếu có quá nhiều nhiễu thì nối đầu FG với đầu được nối đất trên FX-4AD - Nối đầu nối đất trên FX-4AD với đầu nối đất trên PLC 5.2 Đặc tính kỹ thuật 5.2.1 Ngõ vào tín hiệu liên tục Chỉ tiêu Ngõ vào áp Ngõ vào dòng Có thể chọn hoặc ngõ vào điện áp hoặc ngõ vào dòng điện cho 4 ngõ vào Có thể dùng cùng lúc 4 ngõ vào Khoảng... dùng riêng - Tín hiệu cấp nguồn áp 24 VDC - Hai cổng kết nối theo chuẩn RS232 (kết nối với PC) và RS422(kết nối với PLC) ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 3.3 Sơ đồ kết nối: Cáp kết nối PLC với màn hình Cáp kết nối màn hinh HMI với máy tính Hệ thống màn hình MHI kết nối PLC CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ PLC 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC 1.1.1 Điều khiển dùng PLC PLC là các kí tự viết tắt của từ Programmable... (Input – Output) Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối với các Module vào (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các Module ra (các đầu ra của PLC) Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24 hoặc 100/240VAC Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc... hãng Mitsubishi, các ngõ vào và ngõ ra được đánh số theo hệ cơ số 8 (Octal) Các ngõ vào hay ngõ ra liên tiếp sẽ được đánh số liên tiếp nhau Ký hiệu ngõ vào: X Ký hiệu ngõ ra: Y Ví dụ: 24 ngõ vào: X000 – X007, X010 – X017, X027 – X027 16 ngõ ra: Y000 – Y007, Y010 – Y017 1.2.2.2 Thiết bị định thì Ký hiệu: T Công dụng: định khoảng thời gian Cách dùng: Y000 {T0 K50} Cách đánh số: dùng số thập phân, ví... dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng mở (ON/OFF) thông thường cho đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm: • Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong trong ngành hóa • Chế tạo máy và sản xuất: tự... buộc kết thúc quá trình quét chương trình hiện hành và tiến hành cập nhật các ngõ vào ra, các bộ định thì Thực hioeenj cập nhật các ngõ vào ở đầu chu kỳ quét và cập nhật các ngõ ra ở cuối chu kỳ quét Việc quét chương trình là quá trình xử lý từng lệnh trong chương trình từ đầu đến cuối khỏang thời gian này gọi là thời gian quét phụ thuộc vào độ dài và sự phức tạp của chương trình Ngay khi dòng quét... sử dụng có thể trực tiếp lập trình cho bộ điều khiển PLC mà không cần phải sử dụng đến máy tính… Màn hình HMI F940GOT-LWD-E Loại màn hình F940GOT có hai loại : F940GOT-SWD-E: 5.7 STN type LCD (với 8 màu) F940GOT-LWD-E: 5.7 STN type LCD (với màu trắng và đen) 3.2 Chi tiết kỹ thuật ĐO VÀ BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ MÁY BIẾN ÁP DẦU 1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: LƯ SANH MINH Kết nối HMI với PLC, nguồn 24VDC có tDùng... liệu Một thanh ghi 16 bit (Word), bit đầu tiên là bit dấu 1.2.2.5 Các thiết bị bit và nhóm bit FX2NC X, Y, M, S là các thiết bị bit Thiết bị bit chỉ có hai trạng thái On và Off hay nói cách khác là 1 và 0 Các bit có thể nhóm lại vói nhau để biểu diễn dữ liệu lớn hơn Các nhóm Kn* • Kn: xác định số bit được nhóm (n=1-8); với mỗi đơn vị của n sẽ biểu diễn 4 bit • Địa chỉ đầu của nhóm bit đang xét Ví dụ: +... của FX2N-4AD Trọng lượng xấp xỉ 0,3 kg Các kích thước như trên hình mm(inches) 5.1.2 Sơ đồ bố trí các chân trên Modul FX2N-4AD Hình 3.3 Sơ đồ bố trí chân - Tín hiệu liên tục đi vào modul thông qua cáp xoắn đôi có bọc giáp Đường tín hiệu này nên được kết nối cách xa đường dây nguồn và các đường dây khác có thể gây nhiễu - Nếu điện áp không ổn định thì tín hiệu ở ngõ vào có thể bị nhiễu cảm ứng điện trên . N CHUY N NG NH GVHD: LƯ SANH MINH CHƯ NG 1: V I N T KHÁI QUÁT V M Y BI N P D U BA PHA 1. 1. T M HI U M Y BI N P D U BA PHA Trong c c hệ th ng đi n ng y. tr ng, d ng để truy n tải v ph n phối đi n n ng ,v c c nhà m y đi n c ng suất l n th ng ở xa c c trung t m ti u O V B O V C C TH NG S M Y BI N P D U