Đề số 1: Câu 1/ Trình bày nguyên lý làm việc, cấu tạo thông số máy phát điện đồng ba pha? (3đ) Câu 2/ Tổ nối dây MBA gì? Vẽ sơ đồ tổ nối dây MBA sau: Y/Y-12; Y/∆-11; Y/Z-11 Các phương pháp làm mát MBA công suất lớn phổ biến Nêu công dụng dầu MBA (3,5đ) Câu 3: Trình bày hiểu biết Anh (chị) sơ đồ sau Ưu, nhược điểm hệ thống 220kV, 110kV sơ đồ (Sơ đồ kèm theo) (3,5đ) Đề số 2: Câu 1/ Trình bày nguyên lý làm việc động điện chiều? Yêu cầu mở máy động điện chiều, phương pháp mở máy động điện chiều nhờ biến trở? (3đ) Câu 2/ Các chế độ làm việc (bình thường pha chạm đất) mạng điện ba pha trung tính cách điện đất (3,5đ) Câu 3: Nêu giải thích bảo vệ rơ le có Hệ thống 1, Hệ thống sơ đồ (Sơ đồ kèm theo) (3,5đ) Đề số 3: Câu 1/ Nêu cấu tạo đại lượng định mức MBA? (3đ) Câu 2/ Nguyên lý làm việc động không đồng ba pha Vẽ sơ đồ động lực mạch điều khiển để khởi động động KĐB ba pha kiểu Y-∆ (Giải thích nguyên lý vận hành) (3,5đ) Câu 3: Giải thích sơ đồ phần tử thiết bị sơ đồ (Sơ đồ kèm theo) (3,5đ) Đề số 4: Câu 1/ Nguyên lý làm việc động không đồng ba pha? Trình bày phương pháp đổi nối Y - ∆ mở máy (khởi động) động không đồng ba pha? (3đ) Câu 2/ Máy biến áp làm việc song song: Lý nối mba làm việc song song? Thế làm việc song song? Điều kiện để nối mba làm việc song song? (3,5đ) Câu 3: Giải thích phần tử thuộc hệ thống bảo vệ đo lường Mạch sơ đồ? (Sơ đồ kèm theo) (3,5đ) +++ -o0o -+++ Đáp án đề 1: Câu 1: Nguyên lý làm việc, cấu tạo thông số máy phát điện đồng pha: Nguyên lý họat động: - Máy điện đồng làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến thành điện - Khi cho dòng điện kích từ (nguồn kích từ thường máy phát điện chiều chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều) vào dây quấn kích từ tạo từ trường không đổi rôto Bây ta gắn vào trục rôto động quay với tốc độ n Ta từ trường quay tròn có từ thông φ khép kín qua rôto, cực từ lõi thép stato.( Các cực từ rôto phải có hình dáng cho từ trường phân bố hình sin dọc theo chu vi khe hở không khí stator rôto) Từ thông từ trường quay cắt dẫn phần ứng, làm xuất cuộn dây sức điện động (sđđ): Hình vẽ biểu diễn sơ đồ máy phát điện đồng pha cực (Cuộn dây phần ứng đặt stato, cuộn dây kích từ đặt rôto) eA = Em sinωt; eB = Em sin (ωt-2∏/3); eC = Em sin (ωt +2∏/3) Trong tần số biến thiên sđđ biểu diễn ω = 2∏f Nếu số cặp cực p tần số biến thiên f dòng điện f= np/60 (Hz) Ta nhận thấy tần số biến thiên dòng điện phụ thuộc vào tốc độ quay rôto số đôi cực Nếu ta tải pha máy điện tải đối xứng, ta có dòng pha đối xứng.Theo nguyên lý tạo từ trường quay nên máy phát đồng lúc xuất từ trường quay với tốc độ xác định bằng: ntt = 60f/p Như n = ntt , tốc độ quay rôto tốc độ quay từ trường tải Cấu tạo: Gồm hai phận stato rôto a Stato: Stato phần đứng yên máy phát, gồm phận: vỏ máy, lõi thép dây quấn - Vỏ máy: làm thép đúc, gang nhôm cứng, dùng để giữ lõi thép cố định máy lên bệ - Lõi thép: Được làm thép kỹ thuật điện mỏng ghép lại (chiều dày thép từ 0,35 đến 0,5mm), dùng làm mạch từ máy - Dây quấn: Được làm dây đồng (hoặc nhôm) bọc cách điện quấn rãnh bên lõi thép, dùng làm mạch điện máy b Rôto: Rôto phần quay máy phát, bao gồm phận sau: cực từ, dây quấn kích từ, lõi thép rôto trục máy Có hai loại rôto: rôto cực ẩn rôto cực lồi - Rôto cực ẩn: Được làm thép hợp kim chất lượng cao, rèn thành khối hình trụ, sau gia công phay rãnh để đặt dây quấn kích từ Phần không phay rãnh rôto hình thành mặt cực từ.Với cấu tạo rôto cực ẩn có độ bền học cao, dây quấn kích từ vững chắc, thích hợp cho máy đồng có tốc độ cao (số cực 2p=2) - Rôto cực lồi: Lõi thép gồm thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau, cực từ rõ rệt, phía ngòai cực từ mõm cực có tác dụng làm cho cường độ từ cảm phân bố dọc theo stato gần với hình sin Dây quấn kích từ quấn lên cực từ hình thành cuộn dây kích từ, hai đầu cuộn dây kích từ nối với hai vành trượt qua hệ thống chổi than tới nguồn điện chiều bên Các thông số chính: Kiểu máy, số pha, tần số, công suất định mức (Giá trị định mức: gía trị tính toán theo điều kiện phát nóng làm việc lâu dài mà không bị hư hỏng), điện áp dây, sơ đồ nối pha phần tĩnh, dòng điện stato, rôto, hệ số công suất, tốc độ quay, cấp cách điện dây quấn stato rôto, nhãn máy ghi tên nhà máy chế tạo năm chế tạo Câu 2: Tổ nối dây mba Tổ nối dây mba hình thành phối hợp kiểu dây quấn sơ cấp so với kiểu dây quấn thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha sđđ dây dây quấn sơ cấp sđđ dây dây quấn thứ cấp góc lệch pha phụ thuộc vào yếu tố sau: + Chiều quấn dây, + Cách ký hiệu dầu dây ra, + Kiểu dấu dây quấn sơ cấp thứ cấp Sơ đồ tổ nối dây máy biến áp Y/Y-12, Y/∆-11 Y/z-11: Các phương pháp làm mát MBA công suất lớn phổ biến: - Kiểu ONAN (Oil Natural Air Natural): Làm mát dầu tự nhiên, làm mát không khí tự nhiên - Kiểu ONAF (Oil Natural Air Force): Làm mát dầu tự nhiên, làm mát không khí cưỡng thông qua quạt gió gắn lên cánh tản nhiệt - Kiểu OFAF (Oil Force Air Force): Dầu làm mát cưỡng cách bơm tuần hoàn qua hệ thống ống nước làm mát, không khí làm mát cưỡng thông qua quạt gió gắn lên cánh tản nhiệt Dầu máy biến áp có tác dụng sau đây: - Cách điện: Dầu có khả cách điện lớn có điện áp đánh thủng cao Do tác dụng thứ dầu máy biến áp cách điện - Cách điện vòng dây, lớp dây - Cách điện pha với - Cách điện cuộn dây với vỏ với lõi thép - Ngâm tẩm làm tăng khả cách điện cho vật liệu ngâm dầu: vải, giấy quấn quanh vòng dây, gỗ chèn cuộn dây… - Làm mát cuộn dây lõi thép máy biến áp: Khi vận hành, dứới tác dụng dòng điện Phuco, cuộn dây lõi thép phát nhiệt, biện pháp làm mát, nhiệt độ cuộn dây, lõi thép cao, phá hỏng cách điện, làm hỏng máy biến áp Có dầu biến áp nhiệt lượng truyền vào dầu dầu truyền cách đối lưu phận tản nhiệt xung quanh máy biến áp Khả làm mát dầu máy biến áp gấp 28 lần so với không khí - Dập hồ quang: Khi máy biến áp có tia lửa điện nhỏ, dầu máy biến áp dập tắt, hạn chế khả xảy cố cho máy biến áp Câu 3: Nhìn hình vẽ mà giải trình +++ -o0o -+++ Đáp án đề 2: Câu 1: Nguyên lý làm việc động điện chiều Sơ đồ nguyên lý hình vẽ Nó gồm khung dây abcd hai đầu nối với phiến góp, đặt từ trường nam châm vĩnh cửu N -S, hai chổi điện A B đặt cố định tỳ sát lên phiến góp Khi cho khung dây quay, theo định luật cảm ứng điện từ dẫn ab cd cảm ứng s.đ.đ e = Blv (v) Trong đó: - B (T) từ cảm nam châm N -S - l (m) chiều dài dẫn - v (m/s) vận tốc dài dẫn Tại thời điểm hình vẽ dẫn ab nằm cực N nên s.đ.đ có chiều hướng từ b đến a, dẫn cd nằm cực S có s.đ.đ chiều hướng từ d đến c Lúc dòng điện chạy mạch hướng từ chổi A(+) đến chổi B(-) Khi khung dây quay 1/2 vòng, dẫn cd lúc nằm cực N nên chiều s.đ.đ dòng điện hướng từ c đến d, dẫn ab nằm cực S chiều e hướng từ a đến b Như mạch chổi A có dấu (+) chổi B mang dấu (-) Như chiều s.đ.đ dòng điện dẫn thay đổi chiều chúng mạch không đổi Chổi A (+) chổi B (-) Sức điện động dòng điện mạch hình b Để có s.đ.đ lấy lớn đập mạch ta bố trí nhiều khung dây nối tiếp lệch góc (dây quấn phần ứng) Trên nguyên lý làm việc máy phát điện chiều Nếu ta cho dòng điện chiều chạy vào chổi A (+) chạy chổi B (-) dòng điện dẫn cực N hướng từ trước sau, dòng điện dẫn cực S hướng từ sau trước lực (mômen) điện từ chúng sinh có chiều không đổi nên làm cho khung dây quay với chiều không đổi Đó nguyên lý làm việc động điện chiều Yêu cầu phương pháp mở máy động điện chiều Yêu cầu: - Mômen mở máy lớn tốt để dể dàng thích ứng với tải - Dòng điện mở máy bé tốt Các phương pháp mở máy Mở máy nhờ biến trở Sơ đồ mở máy hình Hình 1: Mở máy nhờ biến trở Do có biến trở mắc nối tiếp vào mạch phần ứng nên dòng điện mở máy tính Điện trở Rf chọn cho Imm = (1,4-1,7)Iđm động lớn Imm = (2,0-2,5)Iđm với động bé Theo sơ đồ hình vẽ, trình mở máy tiến hành sau: Khi t < 0, trượt Rđc để vị trí b để Φt có giá trị cực đại, chuyển mạch CM đặt vị trí số 1, toàn điện trở phụ nối nối tiếp với dây quấn phần ứng Khi t = 0, động đóng vào lưới điện, có dòng điện Iu Φt phần ứng xuất mômen M = CMΦt Iu M > MC động quay, tốc độ động tăng từ đến giá trị đó, s.đ.đ tăng theo n, (E = Ceftn) Khi E tăng lên giảm xuống, dẫn tới M giảm xuống, gia tốc giảm xuống Iu M giảm theo quy luật hàm mũ, phụ thuộc vào số thời gian Ru - Lu dây quấn phần ứng Tại thời điểm t = t1 Iu = (1,1 - 1,3)Iđm quay chuyển mạch sang vị trí 2, cắt bớt phần Rf khỏi mạch phần ứng, dòng điện Iu lại tăng lên, M tăng lên n lại tiếp tục tăng Iu M tăng gần tức thời Ru bé Quá trình tiếp tục toàn Rf cắt khỏi mạch phần ứng tốc độ động đạt đến giá trị định mức Hình Hình 2: Quá trình mở máy nhờ biến trở mắc vào mạch phần ứng Câu 2/ Các chế độ làm việc mạng điện ba pha trung tính cách điện đất a Tình trạng làm việc bình thường Sơ đồ mạng điện có trung tính cách điện đất (hình 1a): Mỗi pha mạng đất có điện dung phân bố rải dọc theo chiều dài đường dây Nhưng để đơn giản ta xem điện dung tập trung đường dây đối xứng pha Giưã pha có điện dung, không xét chúng không ảnh hưởng đến phân tích tình trạng làm việc điểm trung tính Ở xét dòng điện điện dung, dòng điện phụ tải ba pha đối xứng không ảnh hưởng đến tình trạng làm việc điểm trung tính Ta có đồ thị véc tơ (hình 1b) biểu thức dòng điện điện áp: Nhận xét: Tổng dòng điện dung chạy đất điện áp điểm trung tính không b.Khi có pha chạm đất Sơ đồ có pha chạm đất hoàn toàn (giả sử pha C chạm đất Hình 2a) Khi pha C chạm đất trực tiếp, điện áp so với đất không U /C= O Điện áp hai pha lại dịch chuyển véc tơ -UC, tức xem chỗ chạm đất có đặt thêm điện áp -UC Trên sở ta xây dựng đồ thị véc tơ (hình 2b) biểu thức điện áp pha sau chạm đất: Vì điện áp hai pha không chạm đất tăng lên lần nên giá trị dòng điện dung chúng tăng lên lần so với chưa chạm đất, tức là: I/CB= IoCB ; I/CA= IoCA; dòng điện dung pha chạm đất không I /CC= * Dòng điện dung chỗ chạm đất (quy ước chiều từ dây dẫn vào đất): * Giá trị dòng điện dung chỗ chạm đất có chạm đất pha xác định: + Đối với đường dây không: + Đối với đường dây cáp : Trong đóT: Ud điện áp dây (kV) L chiều dài tổng đường dây có nối điện với (km) *) Kết luận: Sau chạm đất hoàn toàn pha ta có: - Điện áp pha chạm đất so với đất không - Điện áp hai pha lại tăng lên điện áp dây - Điện áp dây trước sau chạm đất không đổi - Điện áp điểm trung tính tăng từ O đến Upha - Dòng điện dung pha không chạm đất tăng lên lần, dòng điện dung chỗ chạm đất tăng lên lấn so với dòng điện dung pha trước chạm đất Câu 3: +++ -o0o -+++ Đáp án đề 3: Câu 1/ Cấu tạo MBA: Máy biến áp có phận sau dây: lõi thép, dây quấn vỏ máy Lõi thép MBA Lõi thép MBA dùng để dẫn từ thông, chế tạo vật liệu dẫn từ tốt, thường thép kỹ thuật điện có bề dày từ 0, 35 - mm, mặt thép có sơn cách điện ghép lại với thành lõi thép Lõi thép gồm hai phần: Trụ Gông Trụ T phần để đặt dây quấn gông G phần nối liền trụ để tạo thành mạch từ kín Dây quấn MBA Nhiệm vụ dây quấn MBA nhận lượng vào truyền lượng Dây quấn MBA thường làm dây dẫn đồng nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, bên dây dẫn có bọc cách điện Dây quấn gồm nhiều vòng dây lồng vào trụ thép Giữa vòng dây, dây quấn dây quấn lõi thép có cách điện Máy biến áp thường có hai nhiều dây quấn Khi dây quấn đặt trụ dây quấn điện áp thấp đặt sát trụ thép dây quấn điện áp cao đặt bên Làm giảm vật liệu cách điện Dây quấn MBA có hai loại như: Dây quấn đồng tâm: dây quấn đồng tâm tiết diện ngang vòng tròn đồng tâm Những kiểu dây quấn đồng tâm gồm: Dây quấn hình trụ, dùng cho dây quấn hạ áp cao áp; Dây quấn hình xoắn, dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập; dây quấn hình xoáy ốc liên tục, dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật Dây quấn xen kẻ: Các bánh dây cao áp hạ áp xen kẻ dọc theo trụ thép Vỏ MBA Vỏ MBA làm thép gồm hai phận: thùng nắp thùng Thùng MBA: Trong thùng MBA đặt lõi thép, dây quấn dầu biến áp Dầu biến áp làm nhiệm vụ tăng cường cách điện tản nhiệt Lúc MBA làm việc, phần lượng tiêu hao thoát dạng nhiệt làm dây quấn, lõi thép phận khác nóng lên Nhờ đối lưu dầu truyền nhiệt từ phận bên MBA sang dầu từ dầu qua vách thùng môi trường xung quanh Nắp thùng MBA: Dùng để đậy thùng có phận quan trọng như: + Sứ dây quấn cao áp dây quấn hạ áp: Làm nhiệm vụ cách điện + Bình dãn dầu (bình dầu phụ) có ống thủy tinh để xem mức dầu + ống bảo hiểm: làm thép, thường làm thành hình trụ nghiêng, đầu nối với thùng, đầu bịt đĩa thuỷ tinh Nếu lý đó, áp suất thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh vỡ, dầu theo thoát để MBA không bị hỏng + Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế + Rơle dùng để bảo vệ MBA + Bộ truyền động cầu dao đổi nối đầu điều chỉnh điện áp dây quấn cao áp Các đại lượng định mức MBA: Các đại lượng định mức MBA qui định điều kiện kỹ thuật máy Các đại lượng nầy nhà máy chế tạo qui định ghi nhãn MBA - Dung lượng (công suất định mức) Sđm (VA hay kVA) công suất toàn phần hay biểu kiến đưa dây quấn thứ cấp MBA - Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm (V, kV) điện áp dây quấn sơ cấp - Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm (V hay kV) điện áp dây quấn thứ cấp MBA không tải điện áp đặt vào dây quấn sơ định mức U1 = U1đm - Dòng điện dây sơ cấp định mức I1đm (A hay kA) thứ cấp định mức I2đm dòng điện dây dây quấn sơ cấp thứ cấp ứng với công suất điện áp định mức Đối với MBA pha: I1đm = Sđm/U1đm ; I2đm = Sđm/U2đm Đối với MBA ba pha: I1đm = Sđm/√3U1đm ; I2đm = Sđm/√3U2đm - Tần số định mức fđm (Hz) Các MBA điện lực có tần số công nghiệp 50Hz Ngoài nhãn MBA ghi số liệu khác như: tần số, số pha m, sơ đồ tổ nối dây Câu 2: Nguyên lý làm việc động không đồng ba pha Khi có dòng điện ba pha chạy dây quấn stato khe hở không khí xuất từ trường quay với tốc độ n1 = 60f1/p (f1 tần số lưới điện; p số đôi cực từ máy; n1 tốc độ từ trường quay bậc một) Từ trường nầy quét qua dây quấn nhiều pha tự ngắn mạch đặt lõi sắt rôto, làm cảm ứng dây quấn rôto sđđ E2 Do rôto kín mạch nên dây quấn rôto có dòng điện I2 chạy qua Từ thông dòng điện nầy sinh hợp với từ thông stato tạo thành từ thông tổng khe hở Dòng điện dây quấn rôto tác dụng với từ thông khe hở sinh mômen Tác dụng có quan hệ mật thiết với tốc độ quay n rôto Trong phạm vi tốc độ khác chế độ làm việc máy khác Sau ta nghiên cứu tác dụng chúng ba phạm vi tốc độ Hệ số trượt s máy: s = (n1-n)/n Như n = n1 s = 0, n = s = 1; n > n1, s < rôto quay ngược chiều từ trường quay n < s > Trường hợp Roto quay chiều từ trường quay có tốc độ n < n1 (0 < s < 1) Gỉa thiết chiều quay n1 từ trường khe hở F rôto n hình vẽ Theo qui tắc bàn tay phải, xác định chiều sđđ E2 I2; theo qui tắc bàn tay trái, xác định lực F mômen M Ta thấy F chiều quay rôto, nghĩa điện đưa tới stato, thông qua từ trường biến đổi thành trục làm quay rôto theo chiều từ trường quay n1, máy làm việc chế độ động điện Sơ đồ động lực mạch điều khiển để khởi động động không đồng ba pha kiểu - tam giác +++ -o0o -+++ Đáp án: Câu 1: (như đề trước) Câu 2: • Lý nối mba làm việc song song: Cung cấp điện liên tục cho phụ tải Vận hành mba cách kinh tế Máy lớn việc chế tạo vận chuyển khó khăn • Thế làm việc song song? Dây quấn sơ cấp mba nối chung vào lưới điện dây quấn thứ cấp cung cấp cho phụ tải • Điều kiện để nối mba làm việc song song: Cùng tỉ số biến áp Cùng tổ nối dây Cùng điện áp ngắn mạch Điều kiện tổ nối dây: Cùng tổ nối dây điện áp thứ cấp trùng pha Khác tổ nối dây đ /áp thứ cấp lệch pha nhau, lệch pha nầy phụ thuộc vào tổ nối dây Điều kiện tỉ số biến đổi điện áp: Nếu tỉ số biến đổi điện áp hai máy khác mà hai điều kiện lại thỏa mãn mba làm việc song song, điện áp thứ cấp không tải (E2I = E2II ), mạch nối liền dây quấn thứ mba dòng điện chạy qua Giả thử kI ≠ kII E2I ≠ E2II không tải, mạch nối liền quấn thứ mba có dòng điện Icb chạy qua sinh điện áp: ∆E = E2I - E2II Icb = ∆E/(ZnI + ZnII) Dòng điện nầy chạy dây quấn mba theo hai chiều ngược chậm pha góc 900 r