GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE

Mô đun này được thiết kế gồm 7 bài:Bài1. Bảo vệ so lệch và dòng công suất ngược cho máy phát xoay chiều đồng bộBài2. Bảo vệ sự cố chạm đất ROTOR,chống mất kích từ và bảo vệ quá Áp cho máy phát xoay chiều đồng bộBài3. Bảo vệ quá tốc độ, quá dòng cho máy phát xoay chiều đồng bộhòa đồng bộ máy phát điệnBài4.Phối hợp bảo vệ máy phát điện xoay chiều đồng bộBài5: Thí nghiệm hiện tượng nhẩy vọt từ hóa, bảo vệ so lệch và chống chạm đất Cho máy biến ápBài6: Thí nghiệm bảo vệ quá dòng và phối hợp bảo vệ cho máy biến ápBài7.Thí nghiệm bảo vệ sự cố cuộn dây quấn Stato, quá dòng và chống hiện tượng rơi tốc cho động cơ không đồng bộ ba pha

Trang 1

LAO ĐỘNG -THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI

TỔNG CỤC DẠY NGHỀ

GIÁO TRÌNH

Mô đun: Bảo vệ rơ le

NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013

của Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề)

Hà nội, năm 2013

Trang 2

LỜI GIỚI THIỆU

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đuợc phép dùng nguyên bản hoặc trích đúng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

Trang 3

Tài liệu Bảo vệ rơ le là kết quả của Dự án “Thí điểm xây dựng chương trình

và giáo trình dạy nghề năm 2011-2012” Được thực hiện bởi sự tham gia của các giảng viên của trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hải Phòng

Trên cơ sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hải phòng, cùng với các trường trọng điểm trên toàn quốc, các giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực hiện biên soạn giáo trình Bảo vệ rơ le phục vụ cho côngtác dạy nghề Chúng tôi xin chân thành cám ơn Trường Cao nghề Bách nghệ Hải Phòng,trường Cao đẳng nghề giao thông vận tải Trung ương II, trường Cao đẳng nghề

số 3 Bộ quốc phòng, trường Cao đẳng nghề cơ điện Hà Nội đã góp nhiều công sức

để nội dung giáo trình được hoàn thành

Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở cấp trình độ Cao đẳng nghề và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo

Mô đun này được thiết kế gồm 7 bài:

Bài1 Bảo vệ so lệch và dòng công suất ngược cho máy phát xoay chiều đồng bộBài2 Bảo vệ sự cố chạm đất ROTOR,chống mất kích từ và bảo vệ quá Áp cho máy phát xoay chiều đồng bộ

Bài3 Bảo vệ quá tốc độ, quá dòng cho máy phát xoay chiều đồng bộ-hòa đồng

bộ máy phát điện

Bài4.Phối hợp bảo vệ máy phát điện xoay chiều đồng bộ

Bài5: Thí nghiệm hiện tượng nhẩy vọt từ hóa, bảo vệ so lệch và chống chạm đất Cho máy biến áp

Bài6: Thí nghiệm bảo vệ quá dòng và phối hợp bảo vệ cho máy biến áp

Bài7.Thí nghiệm bảo vệ sự cố cuộn dây quấn Stato, quá dòng và chống hiện tượng rơi tốc cho động cơ không đồng bộ ba pha

Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh Tác giả rất mong nhận được các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Tham gia biên soạn

1 Nguyễn Tiến Thành: Chủ biên

2 Trần Văn Quỳnh

3 Trần Cao Phi

MỤC LỤC

Trang 5

1 Lời giới thiệu 3

4 Bài1 Bảo vệ so lệch và dòng công suất ngược cho máy phát

xoay chiều đồng bộ

8

7 Bài2.Bảo vệ sự cố chạm đất ROTOR,chống mất kích từ và bảo

vệ quá áp cho máy phát xoay chiều đồng bộ

11 Bài3 Bảo vệ quá tốc độ, quá dòng cho máy phát xoay chiều

đồng bộ- hòa đồng bộ máy phát điện

49

21 Bài5: Thí nghiệm hiện tượng nhẩy vọt từ hóa, bảo vệ so lệch và

chống chạm đất cho máy biến áp

83

25 Bài6: Thí nghiệm bảo vệ quá dòng và phối hợp bảo vệ cho máy

biến áp

108

Trang 6

MÔ ĐUN: BẢO VỆ RƠ LE

Mã mô đun: MĐ19

Vị trí, tính chất, vai trò của mô đun

- Vị trí: Mô đun Bảo vệ rơ le học sau các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở, đặc biệt

là các môn học, mô đun: Mạch điện; Điện tử cơ bản; Truyền động điện

- Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề

- Vai trò của mô đun:

Bảo vệ rơ le có một vai trò rất quan trọng trong ngành Điện, đáp ứng những yêu cầu phức tạp của thiết bị Dùng để bảo vệ cho các thiết bị trong quá trình làm việc không có sự cố xẩy ra

Mô đun này trang bị cho học viên những kiến thức và kỹ năng cơ bản của các phương pháp bảo vệ rơ le

Mục tiêu của mô đun:

- Lắp ráp, vận hành được hệ thống tự động bảo vệ rơle trong hệ thống điện

Trang 7

- Kiểm tra/xác định được hư hỏng của các linh kiện, mạch điện bảo vệ.

- Thay thế các thiết bị hư hỏng

- Phân tích được nguyên lý hoạt động của sơ đồ từ đó phát hiện sai lỗi và đề ra phương pháp cải tiến khả thi

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

Nội dung của mô đun:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ) Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra*

3 Thí nghiệm bảo vệ quá tốc độ, quá

dòng cho máy phát xoay chiều đồng

bộ hòa đồng bộ máy phát điện

6 Thí nghiệm bảo vệ quá dòng và phối

hợp bảo vệ cho máy biến áp

quấn stato, quá dòng và chống hiện

tượng rơi tốc cho động cơ không

đồng bộ ba pha

Trang 8

BÀI 1: BẢO VỆ SO LỆCH VÀ DÒNG CÔNG SUẤT NGƯỢC

CHO MÁY PHÁT XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ

Mã bài : 19-01 Giới thiệu:

Khi ngắn mạch giữa các pha trong các cuộn dây của máy phát dòng ngắn mạch có thể đạt giá trị rất lớn vì điện trở kháng của máy phát giảm rất nhanh so với sức điện động của nó Sự nguy hiểm của dòng ngắn mạch thể hiện qua sự đốt nóng lõi thép và các cuộn dây Ngắn mạch chạm massae tại một điểm của máy phát nhìn chung không thay đổi các tham số của nó, do đó máy phát vẫn có thể làm việc trong một thời gian nhất định cho đến khi thuận lợi mới cắt ra để sửa chữa Tuy nhiên khi ngắn mạch chạm massae tại hai điểm thì phần cuộn dây giữa hai điểm này bị nối tắt nên dòng điện trong cuộn dây sẽ tăng lên, làm dây dẫn bị đốt nóng và làm mất đối xứng của từ trường do cuộn dây kích từ sinh ra, là rung máy phát

Bảo vệ so lệch là phương pháp hiệu quả nhất dùng để bảo vệ cho các cuộn dây quấn stator của máy phát điện xoay chiều đồng bộ chống lại các sự cố chạm pha với pha và pha với đất Trong hệ thống bảo vệ so lệch, ở mỗi pha có một mạch điện dùng để so sánh dòng điện đi vào và dòng điện đi ra khỏi thiết bị bảo vệ Bất

kì một sự khác nhau nào của các dòng điện này với một lượng đủ lớn để làm cho rơ

Trang 9

le hoạt động, khi đó sự cố sẽ bị loại bỏ Hình MĐ 36-01-01 là sơ đồ đơn giản của

Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm này học viên làm quen được hệ thống bảo

vệ so lệch dung để bảo vệ cho máy phát xoay chiều đồng bộ

Khi ngắn mạch giữa các pha trong các cuộn dây của máy phát dòng ngắn mạch có thể đạt giá trị rất lớn vì điện trở kháng của máy phát giảm rất nhanh so với sức điện động của nó Sự nguy hiểm của dòng ngắn mạch thể hiện qua sự đốt nóng lõi thép và các cuộn dây Ngắn mạch chạm massae tại một điểm của máy phát nhìn chung không thay đổi các tham số của nó, do đó máy phát vẫn có thể làm việc trong một thời gian nhất định cho đến khi thuận lợi mới cắt ra để sửa chữa Tuy nhiên khi ngắn mạch chạm massae tại hai điểm thì phần cuộn dây giữa hai điểm này bị nối tắt nên dòng điện trong cuộn dây sẽ tăng lên, làm dây dẫn bị đốt nóng và làm mất đối xứng của từ trường do cuộn dây kích từ sinh ra, là rung máy phát

Trang 10

Bảo vệ so lệch là phương pháp hiệu quả nhất dùng để bảo vệ cho các cuộn dây quấn stator của máy phát điện xoay chiều đồng bộ chống lại các sự cố chạm pha với pha và pha với đất Trong hệ thống bảo vệ so lệch, ở mỗi pha có một mạch điện dùng để so sánh dòng điện đi vào và dòng điện đi ra khỏi thiết bị bảo vệ Bất

kì một sự khác nhau nào của các dòng điện này với một lượng đủ lớn để làm cho rơ

le hoạt động, khi đó sự cố sẽ bị loại bỏ (hình 1-1) là sơ đồ đơn giản của hệ thống bảo vệ so lệch một pha

Hình 1-1 Sơ đồ hệ thống bảo vệ so lệch một pha

Các dòng điện đi vào và đi ra khỏi thiết bị bảo vệ (I p in và I p out) được cảm ứng qua hai máy biến dòng giống nhau Khi không có sự cố trong thiết bị được bảo

vệ các dòng sơ cấp I p in và I p out bằng nhau và các dòng điện phía thứ cấp các máy biến dòng cũng bằng nhau I S in= I S out do các máy biến dòng giống hệt nhau Khi các máy biến dòng được kết nối như hình 1 – 1 không có dòng điện chạy trong cuộn dây của rơ le (I R = 0) Khi có sự cố xảy ra ở thiết bị được bảo vệ, các dòng

Trang 11

(Hình 1-2) Miêu tả sơ đồ đơn giản của một hệ thống bảo vệ so lệch dùng để bảo vệ cho một máy phát đồng bộ ba pha Nó giống như mạch điện trong hình MĐ 36-01-01 nhưng được đấu ở cả ba pha cuộn dây và ở phía thứ cấp của các máy biến dòng nối chung lại và nối với dây trung tính Chú ý dây trung tính của máy phát được nối đất qua một điện trở để hạn chế độ lớn giá trị dòng điện chạm đất Hệ thống trong (hình 1-2) bảo vệ các cuộn dây quấn stator chống sự cố chạm đất cũng như sự cố chạm pha – pha

Hình 1-2 Bảo vệ so lệch không hãm cho máy phát xoay chiều đồng bộ

Trong thực tế, dòng điện I R trong cuộn dây của các rơ le bảo vệ của một hệ thống bảo vệ so lệch không hãm không bằng 0 trong điều kiện không có sự cố Do các máy biến dòng luôn có những sai số nhất định nên các dòng thứ cấp I S invà

Trang 12

này, các rơ le bảo vệ được mắc thêm cuộn hãm Các dòng này có tác dụng ngăn chặn tác động ngắt của rơ le bảo vệ khi có sự tăng của dòng không cân bằng do sự tăng mạnh của dòng điện chạy qua thiết bị được bảo vệ Kết quả, giá trị đặt trên các

rơ le được giảm xuống và độ nhạy của bảo vệ được tăng lên

(Hình 1-3) Miêu tả sơ đồ đơn giản của hệ thống bảo vệ so lệch dùng rơ le có cuộn hãm để bảo vệ máy phát điện xoay chiều đồng bộ Nó được xem như bảo vệ

so lệch có hãm

Hình 1-3 Bảo vệ so lệch có hãm cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ

٭ Tóm tắt bài thí nghiệm

Trong phần đầu của bài thực hành, lắp đặt các thiết bị lên EMS Workstation

và Protective Relaying Control station

Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như hình MĐ 36-01-04 và MĐ 36-01-05 Trong mạch này máy phát đồng bộ được bảo vệ bằng hệ thống bảo vệ so lệch không hãm, cung cấp tới một tải cân bằng ba pha Hệ thống bảo vệ bao gồm các máy biến dòng đặt tại hai đầu của cuộn dây quấn stator của máy phát, một điện trở nối đất và một rơ le quá dòng Khi dòng điện đầu vào và dòng điện đầu ra của một cuộn dây khác nhau một lượng đủ lớn rơ le quá dòng sẽ tác động Nó tạo ra dòng điện chạy trong cuộn của rơ le phụ và làm cho công tắc tơ CR1 và CR2 mở, kéo

Trang 13

theo làm mất kết nối từ máy phát điện tới tải và hở mạch kích từ của máy phát để dừng việc phát điện, sự cố được loại bỏ.

Mở công tắc tơ CR3 để ngăn chế độ hoạt động của hệ thống bảo vệ Khi máy phát cung cấp công suất tới tải tạo ra sự cố chạm đất đãn tới thay đổi độ lớn của dòng so lệch bằng cách thay đổi giá trị của điện trở R4 Điều này sẽ mô phỏng được các sự cố cuộn dây chạm đất xảy ra tại các vị trí khác nhau của các cuộn dây quấn stator Chúng ta có thể quan sát hoạt động của rơ le quá dòng

Trong phần thứ ba của bài thực hành, đóng công tắc tơ CR3 để bảo vệ không hoạt động Hãy lần lượt tạo ra các sự cố pha chạm đất và pha chạm pha để quan sát

sự hoạt động của hệ thống bảo vệ

1.3.Thiết bị thí nghiệm

Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, DC Volmetter/ Ammeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station, dây đai, dây cáp

1.4.Trình tự thí nghiệm

1 Nối nguồn của Protective Relaying Control station với nguồn điện ba pha

và DC Power Supply của Protective Relaying Control Station đang tắt

Đưa các công tắc sự cố trên AC/DC Current Sensitive Relay về vị trí 0 (off) sau đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station

2 Đặt trên Universal Fault Module như sau:

TD1 thời gian trì hoãn……….~1 sSST1 thời gian tạm nghỉ……… ~3 sSST2 thời gian tạm nghỉ………~10 s

3 Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, DC Volmetter/ Ammeter lên trên EMS Workstation

Dùng dây đai để liên kết cơ khí giữa Synchronous, Motor/ Generator và Primer Mover/ Dynatometer

Kiểm tra Power Supply và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí 0

Trên Current Transformers, chắc chắn rằng tất cả các công tắc được đặt ở ví trí 1 (close) để ngắn mạch phía thứ cấp của các máy biến dòng

Trang 14

4 Kết nối ngõ vào LOW POWER INPUT của Primer Mover/ Dynatometer tới ngõ ra 24V của Power Supply.

Bảo vệ so lệch không hãm cho máy phát xoay chiều đồng bộ

5 Kết nối Interconnection Module đã được nắp đặt trên EMS Workstation tới Interconection Panel của Protective Relaying Control Station bằng các dây cáp

Kết nối các thiết bị như (hình 1-4 và 1-5)

Trang 15

Hình 1-4 Sơ đồ kết nối thiết bị trên EMS Workstation

Hình 1-5 Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station

6 Đặt sẵn các thiết bị như sau:

Trên Synchronous Motor/ Generator

Công tắc EXCITER……… ……….1 (close)Nút vặn EXCITER………… …… ……….vị trí giữa (mid)Trên Primer Mover/ Dynatometer

Công tắc MODE……… Primer MoverCông tắc DISPLAY………SPEEDTrên Transmission Grid (A)

Công tắc S1 và S2……….O (open)Trên AC/DC Current Sensitive Relay

Công tắc INPUT……… … ACCông tắc MODE………OVER CURRENTTrên Universal Fault Module

Nút INITIATE FAULT……….vị trí nhảCông tắc FAULT DURATION……….0,05 – 5s

Trang 16

Các biến dòng phải được nối như trong (hình1-4), sau đó đặt tất cả các công tắc của các máy biến dòng từ CT1 đến CT6 trên Current Transformers ở vị trí 0 (off).

7 Điều chỉnh giá trị đặt dòng điện và sai số của AC/DC Current Sensitive Relay lần lượt là 1A và 5%

Bật nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station

Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vị trí O (open) để mở công tắc tơ CR3 Nó sẽ ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ không hãm và cho phép rơ le AC/DC Current Sensitive Relay hoạt động để quan sát

8 Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp để Primer Mover quay ở tốc độ xấp xỉ với tốc độ định mức của máy phát điện xoay chiều đồng bộ

Chỉnh núm điều chỉnh EXCITER của Synchronous Motor/ Generator để điện

áp dây của máy phát đồng bộ gần bằng giá trị định mức

Dòng điện trên dây ( được chỉ bởi I1) phải xấp xỉ với giá trị của dòng đầy tải định mức của máy phát điện đồng bộ

9 Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố dây pha chạm đất xảy ra gần đầu cuối dây pha của cuộn dây stator Cùng lúc đó quan sát các dòng điện dây, dòng điện trung tính ( được chỉ bởi I2), dòng so lệch chạy trong cuộn dây của rơ le bảo vệ ( được chỉ bởi I3) và tín hiệu tác động (đèn LED đỏ) trên AC/DC Current Sensitive Relay

Miêu tả hiện tượng xảy ra:

-

-10 Trên Universal Fault Module, chỉnh nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả Chỉnh giá trị điện trở R4 = 4400Ω ( sử dụng Resistor Load 2 )

11 Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố dây pha chạm đất xảy ra gần đầu cuối dây trung tính của cuộn dây stator Cùng lúc

đó quan sát các dòng điện dây, dòng điện trung tính, dòng so lệch chạy trong cuộn dây của rơ le bảo vệ và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay

Miêu tả hiện tượng xảy ra, giải thích ngắn ngọn tại sao

-

-Bảo vệ chống lại các sự cố pha chạm đất và sự cố chạm pha – pha

Trang 17

12 Trên Universal Fault Module, chỉnh nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả.Trên Control Relay 1 trên Protective Relaying Control Station, nhấn nút reset của rơ le điều khiển CR1 để khởi động hệ thống bảo vệ so lệch không hãm

Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc tơ S3 tới vị trí 1 để đóng công tắc tơ CR3 làm cho hệ thống bảo vệ so lệch không hãm hoạt động

13 Chỉnh lại điện trở R4 như giá trị cho trong hình MĐ 36-01-04

Chỉnh núm điều chỉnh EXCITER của Synchronous Motor/ Generator và núm điều chỉnh điện áp của Power Supply để điện áp dây và tốc độ của máy phát bằng giá trị định mức

Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố pha chạm đất xảy ra gần đầu cuối dây pha của cuộn dây quấn stator Cùng lúc đó quan sát các dòng điện dây, dòng điện trung tính, dòng so lệch chạy trong cuộn dây của

rơ le bảo vệ và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay

Vặn núm điều chỉnh điện áp về vị trí 0, sau đó tắt nguồn Power Supply

Miêu tả hiện tượng xảy ra

-

-Sự cố có được loại bỏ hoàn toàn bằng bảo vệ so lệch không hãm không?

14 Trên Universal Fault Module, chỉnh nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả.Trên Control Relays của Protective Relaying Control Station, nhấn nút Reset của rơ le điều khiển CR1 để khởi động hệ thống bảo vệ so lệch không hãm

Sử dụng một đường dẫn để tạo ngắn mạch tạm thời CR2 Điều đó làm cho mạch kích từ của máy phát điện xoay chiều đồng bộ luôn được kích từ

15 Lặp lại bước 8 để khởi động máy phát

Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố pha chạm đất xảy ra gần đầu cuối dây pha của cuộn dây quấn stator Cùng lúc đó quan sát các dòng điện dây, dòng điện trung tính, dòng so lệch chạy trong cuộn dây của

rơ le bảo vệ và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay

Vặn núm điều chỉnh điện áp về vị trí 0, sau đó tắt nguồn Power Supply

Sự cố có được loại bỏ hoàn toàn bằng bảo vệ so lệch không hãm không? Tại sao?

-

-16 Trên Universal Fault Module, chỉnh nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả

Trang 18

Trên Control Relays của Protective Relaying Control Station, nhấn nút Reset của rơ le điều khiển CR1 để khởi động hệ thống bảo vệ so lệch không hãm.

Tháo rời đường dẫn ngắn mạch CR2

17 Lặp lại bước 8 để khởi động máy phát

Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố pha chạm pha – pha Cùng lúc đó quan sát các dòng điện dây, dòng điện trung tính, dòng so lệch chạy trong cuộn dây của rơ le bảo vệ và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay

Miêu tả hiện tượng xảy ra

-

-Sự cố có được loại bỏ bởi hệ thống bảo vệ so lệch không hãm hay không?

Hệ thống bảo vệ so lệch không hãm có bảo vệ được máy phát điện chống lại các sự cố dây pha chạm đất cũng như sự cố chạm pha – pha hay không?

18 Trên Power Supply tắt nguồn 24V AC

Tắt nguồn của Protective Relaying Control Station

Tháo rời tất cả các cáp và dây nối

1.5.Kết luận

Trong bài thí nghiệm này ta nhận thấy rằng hệ thống bảo vệ so lệch rất hiệu quả khi dùng để bảo vệ cuộn dây quấn của stator của máy phát đồng bộ chống lại các sự cố chạm pha – pha và chạm pha với đất Ta thấy rằng hệ thống bảo vệ so lệch không hãm có thể thực hiện được với một rơ le quá dòng Tuy nhiên loại bảo

vệ này thường không đủ độ nhạy Bảo vệ so lệch có hãm sẽ cung cấp độ nhạy tốt hơn vì nó sử dụng các rơ le có cuộn hãm Các cuộn này ngăn tác động ngắt của rơ

le bảo vệ khi có dòng điện khá lớn chạy qua thiết bị bảo vệ

2 Bảo vệ công suất ngược cho máy phát xoay chiều đồng bộ

Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm này học viên làm quen được hệ thống bảo

vệ công suất ngược cho máy phát xoay chiều đồng bộ

2.1.Tóm tắt lý thuyết

Trang 19

Máy phát đồng bộ là một phần của hệ thống điện ba pha gồm nhiều máy phát nối song song, nó được hòa đồng bộ với hệ thống ngay cả khi động cơ sơ cấp bị sự

cố Khi đó công suất tác dụng chạy theo chiều ngược lại từ hệ thống vào máy phát, lúc này máy phát vận hành như một động cơ điện tiêu thụ công suất của hệ thống Máy phát nhận công suất cho động cơ sơ cấp hoạt động Sự nguy hiểm của chế độ này đối với các máy phát nhiệt điện là tua bin sẽ làm việc ở chế độ máy nén, nén lượng hơi thừa trong tua bin làm cho cánh tua bin có thể nóng quá mức cho phép Đối với các máy phát điêzen chế độ này có thể làm nổ máy

Để bảo vệ chống chế độ công suất ngược, người ta kiểm tra hướng công suất tác dụng của máy phát điện Yêu cầu rơ le hướng công suất phải có độ nhạy cao để phát hiện được luồng công suất ngược với trị số khá bé để đảm bảo an toàn cho động cơ sơ cấp Hệ thống này ngăn chặn hư hại cho động cơ sơ cấp khi chiều công suất tác dụng đảo ngược gây hư hỏng động cơ sơ cấp

Hình 1-6 Bảo vệ công suất ngược cho máy phát xoay chiều đồng bộ

(Hình 1-6) là sơ đồ đơn giản của một hệ thống bảo vệ công suất ngược cho máy phát Trong sơ đồ này, dòng điện của một pha và điện áp pha đo được đi qua một biến dòng và một biến điện áp để giảm giá trị dòng và áp đưa vào rơ le Dòng điện và điện áp được dùng để xác định độ lớn và chiều của công suất trên một pha của hệ thống Tác động của bảo vệ có hướng phụ thuộc vào hai yếu tố: dòng điện

và hướng của công suất chạy qua bảo vệ Khi công suất tác dụng ngược đủ lớn, rơ

le sẽ tác động và loại bỏ máy phát ra khỏi hệ thống điện

Trang 20

từ của máy phát để dừng việc phát điện, sự cố được loại bỏ.

Mở công tắc tơ CR3 để ngăn chế độ hoạt động của hệ thống bảo vệ công suất ngược Máy phát cung cấp cho hệ thống, giảm điện áp trên động cơ sơ cấp để tạo sự cố giả trên động cơ Điều này cho phép ta có thể quan sát được sự hoạt động của hệ thống bảo vệ Đóng công tắc tơ CR3 để cho phép hệ thống bảo vệ hoạt động trở lại Tạo lại sự cố giả trên động cơ sơ cấp để quan sát sự tác động của hệ thống bảo vệ công suất ngược

2.3.Thiết bị thí nghiệm

Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometter, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Potential Transformer, Power Diodes, Synchronous Module, Three-Phase Wattmeter/Varmeter, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmeter/ Ammeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station, dây đai, dây cáp

2.4.Trình tự thí nghiệm

1 Nối nguồn của Protective Relaying Control station với nguồn điện ba pha.Đưa các công tắc sự cố trên AC/DC Current Sensitive Relay về vị trí 0 (off) sau đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station

2 Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometter, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Potential Transformer, Power Diodes, Synchronous Module, Three-Phase Wattmeter/Varmeter, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmeter/ Ammeter lên trên EMS Workstation

Dùng dây đai để liên kết cơ khí giữa Synchronous, Motor/ Generator và Primer Mover/ Dynatometter

Trang 21

Trên Current Transformers, chắc chắn rằng tất cả các công tắc được đặt ở ví trí 1 (close) để ngắn mạch phía thứ cấp của các máy biến dòng.

3 Kết nối ngõ vào LOW POWER INPUT của Primer Mover/ Dynatometter tới ngõ ra 24V của Power Supply

Bảo vệ công suất ngược cho máy phát đồng bộ

Kết nối các thiết bị như (hình 1-7 và 1-8)

Trang 22

Công tắc EXCITER……… ……….1 (close)Nút vặn EXCITER………… …… ……….vị trí giữa (mid)Trên Primer Mover/ Dynatometer

Công tắc MODE……… PRIME MOVERCông tắc DISPLAY………SPEEDTrên Transmission Grid (A)

Công tắc S1 và S2……….O (open)Trên Synchronous Module

Công tắc S1 ……… …….O (open)Các biến dòng phải được nối như trong hình MĐ 36-01-07 và MĐ 36-01-08, sau đó chỉnh máy biến dòng CT1 trên Current Transformer ở vị trí O (open)

6 Điều chỉnh giá trị đặt và thời gian trì hoãn của rơ le công suất ngược lần lượt là 2% và 0s

Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vị trí O (open) để mở công tắc tơ CR3 Nó sẽ ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ công suất ngược và cho phép rơ le công suất ngược hoạt động để quan sát

Trang 23

7 Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp để động cơ

sơ cấp quay ở tốc độ nhỏ hơn 50 vòng/phút so với tốc độ định mức của máy phát điện xoay chiều đồng bộ

Bóng đèn trên Synchronizing Module chớp tắt đồng bộ cho biết máy phát mắc đúng thứ tự pha với nguồn ba pha Nếu không tắt nguồn và đổi đầu hai cực 4

và 5 của Synchronous Module, sau đó mở nguồn

8 Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp sao cho bóng đèn trên Synchronizing Module chớp tắt đồng bộ đến khi sự chớp tắt diễn ra rất chậm Điều này cho thấy tần số của máy phát đồng bộ gần bằng với nguồn

Trên Synchronizing Module, bật công tắc S1 tại vị trí 1 (close) để nối máy phát với nguồn ba pha Máy phát bây giờ được hòa đồng bộ với nguồn ba pha

9 Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp theo chiều kim đồng hồ đến khi dòng điện I1 xấp xỉ gần bằng giá trị đầy tải của máy phát Công suất tác dụng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter phải là giá trị dương,

có nghĩa là máy phát cung cấp (phát) cho nguồn ba pha

Trên Synchronous Motor/ Generator, chỉnh núm EXCITER sao cho công suất phản kháng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter bằng 0

10 Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp theo hướng ngược chiều kim đồng hồ để giảm điện áp cấp vào động cơ sơ cấp bằng 0 và coi như động cơ sơ cấp bị sự cố Trong chế độ này ta quan sát đèn LED ( tín hiệu tác động của rơ le) trên Reverse Power Relay và công suất tác dụng trên Three-Phase Wattmeter/Varmeter

Miêu tả hiện tượng xảy ra khi động cơ bị sự cố

-

-11 Trên Power Supply, chỉnh núm điều chỉnh điện áp sao cho công suất tác dụng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter là dương và dòng điện của máy phát đồng bộ xấp xỉ bằng giá trị định mức

Chỉnh định giá trị đặt trên Reverse Power Relay khoảng 16%

Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp theo hướng ngược chiều kim đồng hồ để giảm điện áp cấp vào động cơ sơ cấp bằng 0 Trong khi làm thì quan sát đèn LED trên Reverse Power Relay và công suất tác dụng trên Three-Phase Wattmeter/Varmeter

Trang 24

Miêu tả hiện tượng xảy ra khi động cơ bị sự cố Giải thích ngắn gọn

-

-12 Trên Reverse Power Relay giảm từ từ giá trị đặt xuống 2% đồng thời quan sát tín hiệu LED mô tả hiện tượng xảy ra:

-

-Điều đó có phù hợp với sự giải thích phần trước không?

13 Trên Power Supply, chỉnh núm điều chỉnh điện áp sao cho công suất tác dụng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter là dương và dòng điện của máy phát đồng bộ xấp xỉ bằng giá trị định mức

Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, ấn nút RESET của rơ le điều khiển CR1 để khởi động lại hệ thống bảo vệ công suất ngược

Trên Transmission Grid (A), đặt công tắc S3 ở vị trí 1 (close) để đóng công tắc tơ CR3 Điều này cho phép hệ thống bảo vệ công suất ngược hoạt động để và rơ

le công suất ngược hoạt động để quan sát

Chỉnh thời gian trì hoãn của Reverse Power Relay xấp xỉ 2 giây

14 Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp theo hướng ngược chiều kim đồng hồ để giảm điện áp cấp vào động cơ sơ cấp bằng 0 và coi như động cơ sơ cấp bị sự cố Đồng thời quan sát LED trên Reverse Power Relay và công suất tác dụng trên Three-Phase Wattmeter/Varmeter

Tắt nguồn Power Supply

Miêu tả hiện tượng xảy ra khi động cơ bị sự cố

-

-15 Trên Power Supply, tắt nguồn 24V AC

Tắt nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station

Tháo rời tất cả các dây nối và cáp

2.5.Kết luận

Qua bài thực tập này ta biết được bảo vệ công suất ngược cho máy phát là cần thiết Bảo vệ công suất ngược có thể thực hiện với một rơ le công suất ngược,

Trang 25

một biến dòng và một biến điện áp Khi máy phát nhận công suất ngược từ hệ thống, rơ le công suất ngược tác động và cắt máy phát ra khỏi hệ thống để tránh hư hỏng cho động cơ sơ cấp

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Trình các bước thí nghiệm bảo vệ so lệch không hãm cho máy phát xoay chiều đồng bộ ?

2 Trình bầy các bước thí nghiệm bảo vệ chống lại các sự cố pha chạm đất và sự cố chạm pha – pha ?

3.Trình bầy các bước thí nghiệm bảo vệ công suất ngược cho máy phát đồng bộ?

Trang 26

BÀI 2:BẢO VỆ SỰ CỐ CHẠM ĐẤT ROTOR, CHỐNG MẤT KÍCH TỪ

VÀ BẢO VỆ QUÁ ÁP CHO MÁY PHÁT XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ

Mã bài:19-02 Giới thiệu:

Mạch kích từ của máy phát điện xoay chiều đồng bộ là một mạch DC độc lập, nó không cần phải nối đất Khi sự cố chạm đất xảy ra cuộn dây kích từ bị nối tắt, dòng điện chạy qua chỗ cách điện bị đánh thủng có thể rất lớn làm hỏng cuộn dây và phần thân của rotor bị sự cố

Vì vậy bài học này trang bị cho học viên những kiến thức và kỹ năng về bảo

vệ sự cố chạm đất Rotor, chống mất kích từ và bảo vệ quá áp cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ

Mục tiêu:

- Trình bày được các biện pháp bảo vệ khác nhau dùng để bảo vệ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ

- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ chống lại các sự cố chạm đất chống mất kích

từ và chống lại sự cố quá điện áp dùng để bảo vệ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

1.Bảo vệ sự cố chạm đất rotor của máy phát điện xoay chiều đồng bộ

1.2 Tóm tắt lý thuyết

Mạch kích từ của máy phát điện xoay chiều đồng bộ là một mạch DC độc lập, nó không cần phải nối đất Khi sự cố chạm đất xảy ra ở cuộn dây kích từ ( hình 2-1a) không có dòng điện sự cố, máy phát vẫn có thể tiếp tục làm việc Tuy nhiên khi xảy ra chạm đất tại điểm thứ hai ( hình 2-1b), một phần của cuộn dây kích từ bị nối tắt, dòng điện chạy qua chỗ cách điện bị đánh thủng c ó thể rất lớn làm hỏng

Trang 27

cuộn dây và phần thân của rotor bị sự cố Ngoài ra có thể dẫn đến một số hậu quả xấu khác như:

- Dòng điện mạch kích từ tăng cao

- Từ trường của rotor bị méo làm cho sóng điện áp do máy phát tạo nên không còn dạng hình sin và làm máy bị rung

- Từ thông không đối xứng làm cho trục máy bị từ hóa

- Dòng điện chạy trong thân rotor có thể khép mạch qua ổ trục và gối đỡ, có thể làm hỏng các bộ phận này và

Hình 2-1 Chạm đất tại 1 điểm, 2 điểm

- Trong một số trường hợp có thể ảnh hưởng đến cả tuabin

(Hình 2-1) Sự cố chạm đất trên cuộn dây kích từ của máy phát điện

Có ba phương pháp được sử dụng để phát hiện ra sự cố chạm đất trên cuộn dây rotor như sau:

- Phương pháp cầu chia điện thế

- Phương pháp dùng nguồn phụ AC

Trang 28

giữa cầu phân áp và đất Các điện trở R1 và R2 có giá trị bằng nhau Khi xảy ra sự

cố chạm đất, điện áp một chiều đi qua rơ le bảo vệ, rơ le tác động

Hình 2-2 Sơ đồ hệ thống bảo vệ chống chạm đất

Giá trị điện áp đặt trên rơ le phụ thuộc vào vị trí của điểm chạm đất trên cuộn dây kích từ Điện áp này đạt cực đại khi sự cố xảy ra tại các đầu cuộn dây và bằng

0 khi sự cố xảy ra ở giữa cuộn dây Do đó một vùng ở giữa cuộn dây khi có sự cố

sẽ có điện áp không đủ lớn để rơ le bảo vệ tác động Vì vậy vùng này không được bảo vệ Để đảm bảo sự cố được loại bỏ trên toàn cuộn dây, người ta sử dụng phương pháp chủ yếu là thay thế vùng không được bảo vệ bằng cách thay đổi các điện trở R1 và R2 Điều này làm di chuyển vùng không tác động của bảo vệ tới các đầu của cuộn dây quấn Sự thay thế vùng không được bảo vệ này có thể thực hiện bằng tay trong khoảng thời gian đều đặn bởi các nhân viên giám sát, hoặc một cách

tự động bằng các phương tiện điện tử

٭ Tóm tắt thí nghiệm

Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như (hình 2-3 và 2-4) Trong mạch này máy phát đồng bộ cung cấp công suất cho một tải trở ba pha cân bằng Máy phát điện được trang bị hệ thống bảo vệ chống chạm đất rotor gồm có hai điện trở ( R5 và R6 ) và một rơ le cảm ứng điện áp Khi sự cố xảy ra trên cuộn dây kích từ, điện áp đặt trên rơ le xuất hiện Rơ le bảo vệ tác động khi điện áp này đủ lớn Nó tạo ra dòng điện chạy trong rơ le điều khiển CR1, công tắc CR1-C đóng, ghi nhận sự cố Nút RESET sáng lên để tạo báo động

Ta sẽ tạo một sự cố chạm đất tại đầu âm của cuộn dây kích từ và quan sát vận hành của hệ thống bảo vệ rotor chống chạm đất

Trang 29

1.3 Thiết bị thí nghiệm

Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Current Transformers, Resistor Loads, Power Diodes, AC Ammeter,

AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station, dây đai, dây cáp

1.4 Trình tự thí nghiệm

2 Đặt trên Universal Fault Module như sau:

TD1 thời gian trì hoãn……….~1 sSST1 thời gian tạm nghỉ……… ~3 sSST2 thời gian tạm nghỉ………~10 s

3 Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Current Transformers, Resistor Loads, Power Diodes, AC Ammeter,

AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter lên trên EMS Workstation

4 Kết nối ngõ vào LOW POWER INPUT của Primer Mover/ Dynatometer tới ngõ ra 24V của Power Supply

Trên Power Supply bật nguồn 24V AC

Bảo vệ sự cố chạm đất rotor của máy phát điện đồng bộ

Kết nối các thiết bị như hình MĐ 36-02-03 và MĐ 36-02-04

Trang 30

Hình 2.3 Sơ đồ kết nối của thiết bị trên EMS Workstation

Trang 31

Hình 2.4 Sơ đồ kết nối của thiết bị trên Protective Relaying Control Station

Công tắc EXCITER……… ……….1 (close)Nút vặn EXCITER………… …… ……….vị trí MAXTrên Primer Mover/ Dynatometer

Công tắc MODE……….…….……… PRIME MOVERCông tắc DISPLAY……….………SPEEDTrên AC/DC Current Sensitive Relay

Công tắc INPUT……… … ACCông tắc MODE………OVER CURRENTTrên Universal Fault Module

Nút INITIATE FAULT……….vị trí nhảCông tắc FAULT DURATION……….0,05 – 5s

7 Điều chỉnh giá trị đặt dòng điện và sai số của AC/DC Current Sensitive Relay lần lượt là 30V và 5%

8 Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp để Primer Mover quay ở tốc độ xấp xỉ với tốc độ định mức của máy phát điện xoay chiều đồng bộ

Trang 32

Điện áp dây của máy phát điện đồng bộ phải thấp hơn giá trị định mức Dòng điện pha phải thấp hơn dòng điện đầy tải định mức của máy phát điện.

9 Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố chạm đất tại đầu âm của cuộn kích từ ( cực số 8 trên Synchronous Motor/ Generator) Cùng lúc đó, quan sát giá trị điện áp DC cấp cho ngõ vào INPUT của AC/DC Current Sensitive Relay ( được chỉ thị bởi Volt kế E4) và tín hiệu tác động ( LED đỏ) trên AC/DC Current Sensitive Relay

-

-10 Trên Universal Fault Module, chỉnh nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả.Trên Universal Fault Module, nhấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố chạm đất tại đầu âm của cuộn dây kích từ Cùng lúc đó quan sát giá trị của dòng điện kích từ ( được chỉ thị bởi I4), điện áp dây và dòng điện pha của máy phát

Sự cố chạm đất trên cuộn dây quấn kích từ ảnh hưởng như thế nào đến quá trình vận hành của máy phát đồng bộ?

-

-11 Trên Universal Fault Module, chỉnh nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả.Trên Control Relay 1 Protective Relaying Control Station, nhấn nút RESET của rơ le điều khiển CR1 để khởi động lại hệ thống bảo vệ sự cố chạm đất rotor

12 Chỉnh giá trị trở kháng của điện trở R6 là 629Ω Điều này làm cho vùng không được bảo vệ di chuyển tới đầu âm của cuộn kích từ

13 Trên Universal Fault Module, nhấn nút INITIATE FAULT để tạo ra

sự cố chạm đất tại đầu âm của cuộn dây kích từ Cùng lúc đó quan sát giá trị của điện áp DC cấp cho ngõ vào INPUT của AC/DC Current Sensitive Relay và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay

Tắt nguồn Power Supply

-

-Sự cố chạm đất có được phát hiện không?

Trang 33

-14 Trên Power Supply nguồn 24V AC

Tháo rời tất cả các cáp và dây nối

le nhạy với điện áp) Tuy nhiên phương pháp này vẫn có một vùng của cuộn kích từ không được bảo vệ, và vùng này có thể dịch chuyển được nhờ cách thay đổi giá trị của một trong hai điện trở trên bộ phân áp

2.Bảo vệ chống mất kích từ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ

tự động điều chỉnh điện áp, thao tác sai của nhân viên vận hành…

Khi máy phát bị mất kích từ thường dẫn đến mất đồng bộ, tốc độ động cơ vượt quá tốc độ đồng bộ,

Trang 34

gây ra phát nóng cục bộ ở stato và rotor Nếu hở mạch kích thích có thể gây quá điện áp trên cuộn dây rotor nguy hiểm cho cách điện của cuộn dây Ở chế độ làm việc bình thường khi công suất phát vào hệ thống P > 0 và Q > 0, đặc tính tổng trở của máy phát nằm ở góc phần tư thứ nhất, khi mất kích từ máy phát nhận công suất phản kháng từ hệ thống ( P > 0 và Q < 0) nên đặc tính tổng trở chuyển sang góc phần tư thứ tư Điện kháng của máy phát sẽ thay đổi từ xd ( điện trở đồng bộ) đến x’d ( điện trở quá độ) và có thể giảm tới giá trị 2 x d' nên để phát hiện sự mất kích

từ người ta có thể sử dụng rơ le điện trở với đặc tính vòng tròn có tâm nằm trên trục tung của mặt phẳng tổng trở phức Điểm a ứng với trường hợp ngắn mạch kích từ khi máy phát đầy tải, điểm b ứng với trường hợp không tải Đối với máy phát cỡ lớn thường được bảo vệ bằng rơ le bảo vệ với trở kháng ở cuộn dây stator của máy phát Rơ le phát hiện ra tình trạng trở kháng giảm và cắt ngay máy phát ra khỏi hệ thống hoặc đưa ra những tín hiệu cảnh báo

Đối với hệ thống bảo vệ máy phát điện cỡ nhỏ sẽ ngăn chặn tình trạng mất đồng bộ khi máy phát bị mất kích từ Một vài hệ thống được lắp ráp để cách ly máy phát hỏng ra khỏi hệ thống, trong khi những hệ thống khác thì chỉ có thể gửi tín hiệu cảnh báo tới người quản lý hệ thống để họ có thể đưa ra những quyết định kịp thời Tuy nhiên, hầu hết các rơ le dòng điện thấp được mắc nối tiếp với cuộn dây kích từ ( hình 2-5) Rơ le dòng điện thấp hoạt động càng sớm càng tốt khi dòng kích từ nhỏ hơn dòng kích từ định mức, có thể đưa ra thông báo hoặc cắt máy phát

ra khỏi hệ thống

Trang 35

Hình 2-5 Bảo vệ chống mất kích từ

٭ Tóm tắt bài thí nghiệm

Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như hình MĐ 36-02-06 và MĐ 36-02-07 Trong mạch này, máy phát đồng bộ được bảo vệ chống mất kích từ, cung cấp công suất tác dụng cho bộ nguồn ba pha Hệ thống bảo vệ chống mất kích từ bao gồm một rơ le thấp dòng được mắc nối tiếp với cuộn dây kích từ của máy phát và hai rơ

le điều khiển Khi dòng kích từ nhỏ hơn dòng kích từ định trước, rơ le thấp dòng sẽ tác động và cắt dòng điện trong rơ le điều khiển CR1 Công tắc tơ CR1-C đóng để ngăn hư hỏng và nút RESET của rơ le điều khiển CR1 sáng lên để báo hiệu Công tắc tơ CR1-A cũng đóng để cấp điện cho rơ le trì hoãn thời gian TD2 hoạt động Sau thời gian trì hoãn, công tắc tơ TD2-B mở để cắt máy phát ra khỏi hệ thống

Mở công tắc tơ CR3 để ngăn hoạt động của hệ thống bảo vệ chống mất kích

từ Máy phát ba pha cung cấp công suất cho hệ thống, ta giảm dòng kích từ và quan sát hiện tượng xảy ra khi máy phát mất kích từ Đóng công tắ tơ CR3 cho phép hệ thống bảo vệ hoạt động Giảm dòng kích từ và quan sát sự hoạt động của hệ thống bảo vệ

2.3 Thiết bị thí nghiệm

Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Resistor Loads, Power Diodes, Synchronizing Module, Three-Phase Wattmeter/Varmeter, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmeter/ Ammeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station, dây đai, dây cáp

Trang 36

2.4 Trình tự thí nghiệm

2 Trên Universal Fault Module đặt TD1 ……….………….~1 s

3 Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Resistor Loads, Power Diodes, Synchronizing Module, Three-Phase Wattmeter/Varmeter, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmeter/ Ammeter lên trên EMS Workstation

4 Kết nối ngõ vào LOW POWER INPUT của Primer Mover/ Dynatometer tới ngõ ra 24V của Power Supply

Trên Power Supply bật nguồn 24V AC

Trang 37

Trang 38

Công tắc EXCITER……….… ……….1 (close)Nút vặn EXCITER………… …… ……….minTrên Primer Mover/ Dynatometer

Công tắc MODE……… ……… PRIME MOVERCông tắc DISPLAY……… ………SPEEDTrên Transmission Grid (A)

Công tắc S1 và S2……… ……….O (open)Trên AC/DC Current Sensitive Relay

Công tắc INPUT……… …… …… … ACCông tắc MODE……… …UNDER CURRENTTrên Universal Fault Module

Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vị trí O (open) để mở công tắc tơ CR3 Nó sẽ ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ mất kích từ và cho phép quan sát những gì xảy ra khi máy phát mất kích từ

Trang 39

8 Mở nguồn và điều chỉnh điện áp sao cho động cơ sơ cấp quay với tốc độ nhỏ hơn 50 vòng/ phút so với tốc độ định mức của máy phát đồng bộ.

9 Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp sao cho bóng đèn trên Synchronizing Module chớp tắt đồng bộ đến khi sự chớp tắt diễn ra rất chậm Điều này cho thấy tần số của máy phát đồng bộ gần bằng với nguồn

Trên Synchronizing Module bật công tắc S1 tại vị trí 1 ( close) để nối máy phát với nguồn ba pha Máy phát bây giờ được hòa đồng bộ với nguồn ba pha

10 Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp theo chiều kim đồng hồ đến khi dòng điện xấp xỉ bằng giá trị đầy tải định mức của máy phát Công suất tác dụng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter

Trên Synchronous Motor/ Generator, chỉnh núm EXCITER sao cho công suất phản kháng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter bằng 0

11 Ghi lại các giá trị điện áp dây, dòng điện dây , dòng điện kích từ của máy phát, tốc độ quay của máy phát, công suất tác dụng, công suất phản kháng ( khi máy vận hành bình thường)

Công suất phản kháng:…… VAr

12 Trên Universal Fault Module, nhấn nút INITIATE FAULT để nối tiếp điện trở R1 với cuộn dây kích từ của máy phát Lúc này quan sát tín hiệu tác động ( LED) trên AC/DC Current Sensitive Relay

Ghi lại các giá trị điện áp dây, dòng điện dây , dòng điện kích từ của máy phát, tốc độ quay của máy phát, công suất tác dụng, công suất phản kháng ( khi máy bị mất kích từ)

Công suất phản kháng:…… VAr

Vặn núm chỉnh điện áp về 0, sau đó tắt nguồn

Trang 40

Có phải hệ thống rơ le tác động khi mắc điện trở R1 nối tiếp với cuộn dây kích từ không?

13 Dựa vào số liệu ở hai bước trên, mô tả hiện tượng xảy ra khi máy phát bị mất kích từ

14 Trên Universal Fault Module nhấn nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả.Trên Synchronous Motor/ Generator chỉnh núm EXCITER ở vị trí min

Trên Synchronizing Module đặt S1 tại vị trí O (open)

Lập lại từ bước 8 – 10 để hòa đồng bộ máy phát

15 Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vị trí 1 (close) để đóng công tắc tơ CR3 Điều này cho phép hệ thống bảo vệ hoạt động

Trên Universal Fault Module, nhấn nút INITIATE FAULT để nối tiếp điện trở R1 với cuộn dây kích từ của máy phát Để hệ thống hoạt động khoảng 45s, quan sát hiện tượng xảy ra

Chỉnh núm điều khiển điện áp về 0 và tắt nguồn

Vai trò của rơ le trì hoãn thời gian TD2 trong hệ thống bảo vệ này là gì?

16 Trên Power Supply, tắt nguồn 24V AC

Tháo rời tất cả các dây nối và cáp

2.5 Kết luận

Trong bài này ta thấy rằng khi máy phát đồng bộ mất kích từ nó sẽ hoạt động như máy phát đồng bộ Dòng điện trong rotor là nguyên nhân dẫn đến sự phát sinh nhiệt khác thường trong máy phát Máy phát có thể bị hư hỏng nếu nó hoạt động như máy phát không đồng bộ trong một khoảng thời gian quá lâu, thời gian này phụ thuộc vào hệ thống làm mát của máy phát

Ở máy phát nhỏ có thể bảo vệ chống mất kích từ bằng cách kiểm tra dòng kích từ khi lắp một rơ le thấp dòng mắc nối tiếp với cuộn kích từ của máy phát Khi dòng kích từ nhỏ giá trị chỉnh định thì rơ le tác động để cảnh báo hoặc cắt máy phát

ra khỏi hệ thống Hệ thống bảo vệ chống mất kích từ ở bài thí nghiệm này làm cả hai nhiệm vụ trên Đầu tiên hệ thống sẽ báo tín hiệu và sau đó tự động cắt máy phát

bị sự cố ra khỏi hệ thống sau khoảng thời gian trì hoãn là 30s Khoảng thời gian này cho phép nhân viên giám sát có thể điều chỉnh để máy phát hoạt động đúng mà không phải cắt ra khỏi hệ thống

3.Bảo vệ quá điện áp cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ

Mục tiêu:

Định dạng
Số trang	148
Dung lượng	11,54 MB