Giáo trình Bảo vệ Rơ le (Nghề Điện Công nghiệp - Trình độ Cao đẳng): Phần 1 - CĐ GTVT Trung ương I

Giáo trình Bảo vệ Rơ le gồm có 7 bài học và được chia thành 2 phần, phần 1 gồm có các bài: Bài 1 - Bảo vệ so lệch và dòng công suất ngược cho máy phát xoay chiều đồng bộ; 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; Bài 3 - Bảo vệ quá tốc độ, quá dòng cho máy phát xoay chiều đồng bộ-hòa đồng bộ máy phát điện.

Trang 1

_BQ GIAO THONG VAN TAL

TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI G ƯƠNG I GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE

RINH DQ CAO DANG

: DIEN CONG NGHIEP

uyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày

lu trưởng Trường Cao đắng GTVT Trung ương I

Trang 3

2

MỤC LỤC

LỜI GIỚI THIỆU

MO DUN: BAO VE RO LE

BAI 1: BAO VE SO LECH VA DONG CONG SUAT

PHAT XOAY CHIÈU ĐÒNG BỘ

1 Bảo vệ so lệch cho máy phát xoay chiều đẳng b 1.1 Mục đích của thí nghiệm 1.2 Tóm tắt lý thuyết § 1.3 Thiết bị thí nghiệm 1.4 Trình tự thí nghiệm 1.5 Kết luận 2 Báo vệ công suất ngược cho máy phát xoay chiều đồng bộ 2.1 Mục đích của thí nghiệm “ 2.2 Tóm tắt lý thuyết 17 2.3 Thiết bị thí nghiệm 2.4 Trình tự thí nghiệm 2.5 Kết luận 7

BAI 2: BAO VE SU CO CHAM DAT ROTOR, CHONG MAT KicH TU

vA BAO VE QUA AP CHO MAY PHAT XOAY CHIEU DONG BO

1 Bao vé su cé cham dat rotor cua may phat dién xoay chiéu đồng bộ 1.1 Mục đích thí nghiệm 1.2 Tóm tắt lý thuyết 1.3 Thiết bị thí nghiệm 1.4 Trình tự thí nghiệm 1.5 Kết luận 2 Báo vệ chống mắt kích từ cho máy phát điện xoay chiều đông bộ 2.1 Mục đích thí nghiệm 2.2 Tóm tắt lý thuyết 2.3 Thiết bị thí nghiệm 2.4 Trình tự thí nghiệm 2.5 Kết luận

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

BÀI 3: BẢO VỆ QUÁ TÓC ĐỘ, QUÁ DÒNG CHO MÁY PHÁT XOAY

CHIÈU ĐÒNG BỘ - HÒA ĐÒNG BỘ MÁY PHÁT ĐIỆN -

Trang 4

29.K©LlUAH cac n6 nc nSn B757 sẽ 3 Hòa đồng bộ máy phát điện 3.1 Mục đích thí nghiệm 3.2 Tóm tắt lý thuyết 3.3 Thiết bị thí nghiệm 3.4 Trình tự thí nghiệm 3.5 Kết luận

BÀI 4: PHÓI HOP BAO VE MAY PHAT DIEN XOAY CHIEU DONG BO.66

1 Muc dich thi nghiém

2 Tóm tắt lý thuyết

3 Thiết bị thí nghiệm 4 Trình tự thí nghiệm

5 Kết luận

BÀI 5: THÍ NGHIỆM HIỆN TƯỢNG NHẢY VỌT TỪ HÓA, LECH VA CHONG CHAM DAT CHO MAY BIEN AP

Trang 5

2.4; Trình tự thí HghHÌ Ho sdoaltdkoai66i8130064600894G6G0055G0).00010 80408308 104

2.5 Kết luận ¿2s 2s 2E 32211221117111711271111211.111.11.11.11.1E111 1 tr 109

BAI 7: THi NGHIEM BAO VE SU CO CUON DAY QUAN STATO QUA

Trang 6

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình Bảo vệ rơle được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đưn/

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:

Bài 1 Báo vệ so lệch và dòng công suất ngược cho máy phát xoay chiều đồng bộ

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

Bài 3 Bao vệ quá tốc độ, quá dòng cho máy phát xoay chiều đồng bộ-hòa đồng

bộ máy phát điện

Bài 4 Phối hợp bảo vệ máy phát điện xoay chiều đồng bộ -

Bài 5: Thí nghiệm hiện tượng nhấy vọt từ hóa, bảo vệ so lệch và chống chạm đất

Cho máy biên áp

Bài 6: Thí nghiệm bảo vệ quá dòng và phối hợp bảo vệ cho máy biến á áp

Bài 7.Thí nghiệm bảo vệ sự cô cuộn dây quân Stato, qua dong va 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

Trang 7

MO DUN: BAO VE RO 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 xây 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:

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

- Kiêm 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 tiên kha thi

- Rèn luyện tính cần thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và dam bao an toàn

cho người và thiết bị

Nội dung của mô đun:

Số Thời gian (giờ)

3 | Thí nghiệm bảo vệ qua tốc độ, quá | 20 5 14 1 dòng cho máy phát xoay chiều đồng

bộ hòa đồng bộ máy phát điện

4 |Thí nghiệm phôi hợp bảo vệ máy | 12 3 8,5 0,5 phát xoay chiêu đông bộ

5 | Thí nghiệm hiện tượng nhảy vọt từ | 20 5 14 1

hóa bảo vệ SỐ, lệch va chong cham

dat cho may bién ap

Trang 8

7

Thí nghiệm bảo vệ quá dong và phối

hợp bảo vệ cho máy biến áp

Thí nghiệm bảo vệ sự cễ cuộn dây

quan stato, quá dòng và chống hiện

Trang 9

BÀI 1: BẢO VỆ SO LỆCH VÀ DÒNG CÔNG SUÁT NGƯỢC CHO MÁY PHAT XOAY CHIEU DONG BO

Mã bài : 19-01

Giới thiệu:

Khi ngắn mạch giữa các pha trong các cuộn dây của máy phát dòng ngắn mạch có thé 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 thé

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 nôi tắt nên dòng điện trong cuộn dây sẽ tăng lên, làm dây

dẫn bị đốt nóng và làm mất đối xứng của từ trường đo 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 le hoạt động, khi đó sự cố sẽ bị loại bỏ Hình MĐ 36-01-01 là sơ đồ đơn

giản của hệ thống bảo vệ so lệch một pha

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 thông bảo vệ so lệch và bảo vệ công suất ngược dùng để bảo

vệ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ

- Rèn luyện tính cần thận, tỉ mi, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn

1 Bảo vệ so lệch cho máy phát xoay chiều đồng bộ Mục tiêu: - Lap ráp, vận hành được hệ thống tự động bảo vệ so lệch cho máy phát xoay chiều đồng bộ - Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện mạch điện bảo vệ 1.1 Mục đích của thí nghiệm

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

1.2 Tóm tắt lý thuyết

Trang 10

9

công suất lớn, người ta đặt nhiều loại bảo vệ khác nhau để ngăn ngừa các sự cố và chế độ làm việc bất thường như: ngắn mạch nhiều pha, ngăn mạch giữa các vòng đây, ngắn mạch chạm massae, chế độ không đối xứng và chế độ quá tải

của stator

Khi ngắn mạch giữa các pha trong các cuộn dây của máy phát dòng ngắn mạch có thê 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 đòng ngắn mạch thể hiện qua sự đốt nóng lõi thép và các cuộn đây 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 ngẤn, mạch chạm massae tại hai điểm thì phần cuộn dây giữa hai điểm này bị nỗi tắt nên đòng điện trong cuộn dây sẽ tăng lên, làm dây dẫn bị đốt nóng và làm mắt đối xứng của từ trường đo 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 quần stator cua may phat dign 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

Bắt 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 —> I, out —>_ Máy biến dòng - Máy biến dòng I, in + Thiết bị bảo vệ * tị lạ = Isin = lsout —> —> Is in I; out

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 (T,i› và 1,our) được cảm ứng

Trang 11

10

vệ các dòng sơ cấp /„iz va I,out bang nhau và các dòng điện phía thứ cấp các

máy biến dòng cũng bằng nhau r,i= 7;øw 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 (7„ =0) Khi có sự cố xảy ra ở thiết bị được bảo

vệ, các dòng /„ và /,ø⁄ không bằng nhau nữa dẫn tới các dòng thứ cấp

Tsi và 1,our cũng không bằng nhau Dòng điện được tạo ra do sự sai lệch của các dòng J,in va I,out sé chay trong cudn day cua ro le Nếu dòng này đủ lớn

làm rơ le tác động thì sự cố sẽ bị loại bỏ

(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 hinh MD 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 đây 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 cé cham pha — pha

„ Các cuộn dây stat0 ,

Máy biến dòng máy phát đồngbộ Máy biến dòng Điện trở [ Ae ak noi dat Cac role bao vé (Thiết bị loại 87)

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

Trong thực tế, dòng điện 7„ trong cuộn dây của các rơ le bảo vệ của một hệ thống bảo vệ so lệch không hãm không bang 0 trong điều kiện không có sự có Do các máy biến dòng luôn có những sai số nhất định nên các đòng thứ cấp I,inva I,out khong hoan toàn bằng nhau Do đó luôn có một giá trị dòng chạy trong cuộn dây của rơ le và dòng đó được gọi là dòng không cân bằng

Tự =Tsin—Isowr và dòng này thường rất nhỏ (khi mạch không có sự cố) nhỏ

Trang 12

11

ra dòng ngắn mạch chạy qua thiết bị được bảo vệ, dòng điện này có thể tăng lên

đáng kể Để tránh cho hệ thống bảo vệ tác động trong trường hợp này thì giá trị

đặt của rơ le phải được chỉnh định tăng lên, do đó độ nhạy của bảo vệ bị giảm

đáng kể Để khắc phục được vấn đề này, các rơ le bảo vệ được mắc thêm cuộn

hãm Các dòng này có tác dung 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

2 Các cuộn dây stato :

Máy biển dòng máy phát đồng bộ Máy biến dòng * = A œ ` FA > m /YY \ HE > Điện trở ñ ‡ † nối đất oan : LYY Tu oj ôoc: +âO =| Cun hãm

Các rơle bảo vệ Các cuộn

(Thiết bị loại 87) QC hoat déng

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

Phan thứ hai, nối kết các thiết bị như hinh MD 36-01-04 va MD 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 đây quan stator của máy phát, một điện

Trang 13

12

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 dan toi thay đổi độ lớn của dòng so lệch bằng cách thay đôi giá trị của điện trở R4 Điều này sẽ mô phỏng được các sự cô cuộn dây chạm đất xảy ra tại các vị trí khác nhau của các

cuộn dây quấn sfator 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, day dai, day

cap

1.4 Trình tự thí nghiệm

1 Nối nguồn của Protective Relaying Control station voi nguồn điện ba pha và DC Power Supply của Protective Relaying Control Station đang tắt

Đưa các công tắc sự cô 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 :

TDI thoi, giant tri HOãTHsz:zioxsz6tevrst6s91590000100040996i0888/ 8808998 ~ls SSTI thời gian tạm nghỉ ‹ << << << 5< ~3s SST2 thời gian tạm nghỉ: :: ¿¿› ¿z2 22585252 vý58%596000960556108 58 ~10s

3 Lap dat 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 Jén trén EMS Workstation

Dùng dây đai để liên kết cơ khi gitta Synchronous, Motor/ Generator va Primer

Mover/ Dynatometer

Kiểm tra Power Supply va num chỉnh điện áp chỉnh về vi tri 0

Trén Current Transformers, chic chắn rằng tắt cả các công tắc được dat 6 vi tri 1 (close) để ngắn mạch phía thứ cấp của các máy biến dòng

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

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

5 Kết nối Interconnection Module đã được nap đặt trén EMS Workstation tdi Interconection Panel ctia Protective Relaying Control Station bang cac day cap

Trang 14

13 EMS WORKSTATION PRIME MOVER/ SYNCHRONOUS DYNAMOMETER MOTOR/GENERATOR PRIME PS tá MOVER INPUT UFM SHUNT I_C—¬ @ ĐIỆN ÁP cri.cp | ÑbR2& | R4 |H,D| B | HM | E1 [E2 (VY) (Q) Q | A | A | (A) | @) | @W) 220 0.5:5 A (5 VA) 1467 1100 | 15 5 1.5 | 500 | 400

PS = Power Supply; FT = Faultable Transformers; PD = Power Diodes; CTS = Current Transformers;

UFM = Universal Fault Module; TGA = Transmission Grid “A”; RL1,2 = Ressistive Load 1,2

Trang 15

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 - 2s 5c S22 s sẻ 1 (close)

Nút vặn EXCITER - vị trí giữa (mid)

Trén Primer Mover/ Dynatometer

Công tắc MODE - 52555552 Primer Mover Công tắc DISPLAY - ¿522cc +22 + ccssxx SPEED

Trên Transmission Grid (A)

Công tắc S1 và S2 cà c2 csec O (open)

Trên AC/DC Current Sensitive Relay

Công tắc INPUT AC

Công tắc MODE c 2c cc: OVER CURRENT

Trên Universal Fault Module

Nut INITIATE FAULT Vị tri nha

Công tắc FAULT DURATION 0,05 — 5s

Cac bién dòng phải được nối như trong (hinh1-4), sau đó đặt tat 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 sé ctia AC/DC Current Sensitive

Relay lần lượt đà 1A và 5%

Bật nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station

Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vi tri O (open) để mở

công tắc tơ CR3 Nó sẽ ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ không hãm

Trang 16

15

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

Chinh núm điều chỉnh EXCITER của Synchronous Motor/ Generator dé

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 = 4400 ( sử dụng Resistor Load 2 )

11 Trên Universal Fault Module, an nit INITIATE FAULT dé tao ra sy

cố dây pha chạm đất xảy ra gần đầu cuối đây trung tính của cuộn đây 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 sỹ ra, giải thích ngắn ngọn tại sao

Bảo vệ chống lại các sự cố pha chạm đất và sự cố chạm pha — pha

12 Trên Universal Fault Module, chinh nut INITIATE FAULT 6 vi tri nha

Trén Control Relay 1 trén 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

Chinh 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

Trang 17

Sự cố có được loại bỏ jean toan bang bis vệ so lệch không hãm không?

14 Trên Universal Fault Module, chỉnh nút INITLATE FAULT ở vị trí nhả

Trên Control Relays của Protective Relaying Control Station, nhấn nút Reset

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

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 Trén Universal Fault Module, chinh nit INITIATE FAULT 6 vi tri nha

Trén Control Relays cia Protective Relaying Control Station, nhan nit Reset

Tháo rời đường dẫn ngắn mạch CR2

17 Lặp lại bước 8 để khởi động máy phát

cham 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 đây 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 tắt cả các cáp và đây nối

1.5 Kết luận

Trang 18

17

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 Mục tiêu: - Lap ráp, vận hành được hệ thống tự động bảo vệ công suất ngược cho máy phát xoay chiều đồng bộ - Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện mạch điện bảo vệ 2.1 Mục đích của thí nghiệm

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

Máy phát đồng bộ là một phần của hệ thống điện ba pha gồm nhiều máy phát nôi song song, nó được hòa đồng bộ với hệ thống ngay cả khi động cơ sơ cập 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 lam cho canh tua bin có thể nóng quá mức cho phép Đối với các máy phát điêzen chế độ này có thể làm nỗ máy

Để bảo vệ chống chế độ công suất ngược, người ta kiêm tra hướng công suất tác dụng của máy phát điện Yêu cầu ro le hướng công suất phải có độ nhạy cao để phát hiện được luồng công suất ngược với trị số khá bé để đám 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

Trang 19

18

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 Tơ 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 thông điện

* Tóm tắt bài thí nghiệm

Phần đầu của bài thực hành, lấp đặ các thiết bị lên EMS Workstation và

Protective Relaying Control station

Phần thứ hai, nói kết các thiết bị như hình MĐ 36-01-07 va MD 36-01-08

Trong sơ đồ này máy phát đồng bộ được nối với nguồn ba pha Hệ thống bảo vệ công suất ngược bao gôm một biến dòng, một biến điện áp và một Tơ le bảo vệ công suất ngược Khi công suất tác dụng đổi chiều, rơ le công suất ngược tác động Quá trình cắt dòng điện trong cuộn phụ của rơ le bắt đầu và làm cho công

tắc tơ CR1 và CR2 mở, kéo theo làm mắt kết nối từ máy phát điện tới tải và hở

mạch kích từ của máy phát dé đừng 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 so cap 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 cô giả trên động cơ sơ cấp để quan sát sự tác động của hệ thống bảo vệ công suất ngược

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, day dai, day cap

2.4 Trinh ty thi nghiém

1 Nối nguồn cua Protective Relaying Control station voi ngudn điện ba pha

đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station

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

Trang 20

19

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

Mover/ Dynatometter

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

Trén Current ‘Transformers, chắc chắn rằng tất cả các công tắc được đặt ở ví trí 1 (close) dé 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

Bao vệ công suất ngược cho máy phát đông bộ

4 Kết nối Interconnection Module da được nap đặt trén EMS Workstation tdi Interconection Panel ctia Protective Relaying Control Station bằng các dây cáp

Kết nối các thiết bị như (hình 1-7 và 1-8) EMS WORKSTATION PRIME MOVER: SYCHRONOUS VTS DYNAMOMETER MOTOR/GERNERATION SYNCHRONIZING MODULE DIEN AP ; (V) CTI VTI (A) (A) | (A) Il 2518 El, E2, E3 | (V) E4 220 0.5:5A (SVA) |380:120V[025 5 | 15 500 | 400

PS = Power Supply; FT = Faultable Transfomers; PD = Power Diodes; CTS = Current Transfomers

VTS = Voltage Transfomers; UFM = Universal Fault Module; TGA = Transmission Grid “A”

Trang 21

20

PROTECTIVE RELAYING CONTROL STATION

REVERSE POWER RELAY

Hình 1-8 Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station

Công tắc EXCITER ccc cccs s22, 1 (close)

Nutevan- EXCITER: osc.uesswresveneevenewewsawens vị trí giữa (mid) Trên Primer Mover/ Dynatometer

Công tắc MODE ++ PRIME MOVER

Công tắc DISPLAY : 2-2 2222 ‡+x+c+++ SPEED

Trén Transmission Grid (A)

Công tắc S1 và S2 cà cà csec O (open)

Trên Synchronous Module

Công tắc S1 22c n S2 nh sehereerrei O (open) Các biến dòng phải được nối như trong hinh MD 36-01-07 va MD 36-01- 08, sau d6 chinh may biến đòng CTI trên Current Transformer 6 vi tri O ) (open)

6 Diéu chinh giá trị đặt và thời gian trì hoãn của rơ le công suất ngược

lần lượt là 2% và 0s

Trén Transmission Grid (A), chỉnh công tac S3 sang vi tri O (open) dé 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

7 Bật nguôn Power Supply và điều chinh nim điệu chỉnh điện áp dé dong 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

Chinh núm điều chỉnh EXCITER của Synchronous Motor/ Generator để điện áp dây của máy phát đồng bộ gần bằng giá trị định mức

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

Trang 22

21

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 rat cham Diéu nay cho thay tần số của máy phát đồng bộ gân bằng voi

nguồn

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

9 Trén Power Supply, diéu chính nhẹ núm điều chỉnh điện áp theo chiều kim đồng hồ đến khi dòng điện II xấp xỉ gần bằng giá trị đầy tải của máy phát Công suất tác đụng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter phải là giá trị dương, có nghĩa là máy phát cung cấp (phát) cho nguồn ba pha

Trén Synchronous Motor/ Generator, chinh nim EXCITER sao cho céng suất phan kháng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter bang 0

10 Trén Power Supply, diéu chinh nhe nom 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 có 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 xi bằng giá trị định mức

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

Trên Power Supply, điều chính 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

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:

Điêu đó có phù hợp với sự giải thích phân trước không?

Trang 23

2

Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, an nut RESET cia ro 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 xắp 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 có Đồng thời quan sát LED trên Reverse Power

Relay va cong | 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 tắt 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, một biến dòng và một biến điện á 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 bây các bước thí nghiệm bảo vệ chồng lại các sự cô pha cham dat va sy

cố chạm pha — pha ? „ `

3.Trình bây các bước thí nghiệm bảo vệ công suât ngược cho máy phát đông bộ?

BÀI 2: BẢO VỆ SỰ CÓ CHẠM ĐÁT ROTOR, CHÓNG MÁT KÍCH TỪ

VA BAO VE QUA AP CHO MAY PHAT XOAY CHIEU DONG BO Mã bài:19-02

Trang 24

23

Mạch kích từ của máy phát điện xoay chiều đồng bộ là một mạch DC độc lập, nó không cần phải nói 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 cô chạm đất Rotor, chống mắt 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

- Lap 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 cần thận, tỉ mi, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn

1 Báo vệ sự cố chạm đắt rofor cúa máy phát điện xoay chiều dong bộ Mục tiêu: - Lap đặt được hệ thống bảo vệ sự cố chạm đất rotor của máy phát điện xoay chiều đồng bộ - Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện mạch điện bảo vệ 1.1 Mục đích thí nghiệm

Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm này, giúp người học làm quen với hệ thống bảo vệ cuộn quấn kích từ của máy phát điện đồng bộ chống lại các sự cố

chạm đất

Mạch kích từ của máy phát điện xoay chiều đồng bộ là một mạch DC độc

lập, nó không cần phải nói đất Khi sự cô chạm đất xảy ra ở cuộn dây kích từ (

hình 2-1a) không có dong điện sự cố, máy phát vẫn có thể tiếp tục làm việc Tuy

nhiên khi Xây ra cham dat tai diém thir hai ( hình 2-Ib), một phần của cuộn dây

kích từ bị nôi tắt, dòng điện chạy qua cho cach điện bị đánh thing c 6 thé rat lớn làm hỏng 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

Trang 25

24

i CỐ ~) Diem cham mem Điểm chạm đất

a) Chạm đất tại một điểm b) Chạm đất tại hai điểm

Hình 2-1 Chạm đất tại 1 điểm, 2 điểm

Trong một số trường hợp có thé ảnh hưởng đến cá 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 Phương pháp dùng nguồn phụ DC

Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng Trong bài thí nghiệm này chúng ta sử dụng phương pháp cầu chia điện thế

(Hình 2-2).Miêu tả sơ đồ đơn giản của một hệ thống sử dụng phương pháp cầu phân thế để bảo vệ cuộn dây rotor của máy phát điện chống lại sự cô

chạm đất Hệ thống bảo vệ gồm một cầu phân áp bằng điện trở ( R1 và R2 ) được nối song song với cuộn dây kích từ và rơ le cảm ứng điện áp ( loại rơ le

quá áp) được nôi giữa cầu phân á áp và đất Các điện trở R1 và R2 có giá trị bằng

nhau Khi xảy ra sự có chạm đất, điện áp một chiều đi qua rơ le bảo vệ, rơ le tác

Trang 26

25 RI =R2 Role bao vé (loai 64) Hinh 2-2 So dé hé 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 có sẽ có điện áp không đủ lớn dé ro le bao vệ tác động Vi 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 đối 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 thê 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

Workstation và Protective Relaying Control station

Phan 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 (

RŠ và R6 ) và một rơ le cảm ứng điện áp Khi sự có 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 ro le điều khiển CR1, công tắc CR1-C đóng, ghi

nhận sự cô Nút RESET sáng lên để tạo báo động

Ta sé tao mot 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

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,

day dai, day cap

1.4 Trình tự thí nghiệm

Trang 27

26

Đưa các công tắc sự cô trên AC/DC Current Sensitive Relay vé vi tri 0 (off) sau đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station

2 Đặt trên Universal Fault Module như sau:

TDĨ thời gian trị hOấN::s:ss:szszx/6206062i99095901009895/6/8008i0984 ~1s§ SSTI thời gian tạm nghỉ ‹ << << << 5< ~3s SST2 thời gian tạm nghỉ - -‹- << <<<<- ~10s

Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Current Transformers, Resistor Loads, Power Diodes, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter lên trén EMS Workstation

Dùng day đai để liên kết cơ khi gitta Synchronous, Motor/ Generator va Primer

Mover/ Dynatometer

4 Kết nối ngõ vào LOW POWER INPUT của Primer Mover/ Dynatometer tới

ngõ ra 24V của Power Supply

Trên Power Supply bật nguôn 24V AC

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

5 Kết nối Intereonnection Module đã được nap dat trén EMS Workstation téi Interconection Panel ctia Protective Relaying Control Station bang cac day cap

Trang 28

27 EMS WORKSTATION PRIME MOVER/ SYNCHRONOUS DYNAMOMETER MOTOR/GENERATOR 2 UFM SHUNT ĐIỆN ÁP | RI, R2, R3 R4 RS5,R6 | I, 12, 13 14 El E4 @) (Q) (Q) (Q) (A) (A) wv) (Vv) 220 1467 629 4400 0.25 1.5 500 400

PS = Power Supply; FT = Faultable Transformers; PD = Power Diodes; CTS = Current Transformers; UFM = Universal Fault Module; RL1,2 = Ressistive Load 1,2

Trang 29

28 PROTECTIVE RELAYING CONTROL STATION AC/DC VOLTAGE SENSITIVE RELAY CONTROL RELAYS 1 DC POWER SUPPLY

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

Trên Synchronous Motor/ Generator Công tắc EXCITER Nút vặn EXCTTER -<- << + 1 Trén Primer Mover/ Dynatometer Công tắc MODE : +5 ++ Céng tic DISPLAY

Trén AC/DC Current Sensitive Relay

COéng tic INPUT c0cccccssececsscceesseecceseeeeessecanecesss AC

Công tắc MODE .OVER CURRENT

Trên Universal Fault Module

NEINÑIHTATE.EAULT:.:¿¿¿¿ ‹ ¿222c2222c222222csecc2 vị trí nhả

Công 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%

§ Bật nguồn Power Supply va 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 `

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, dn nit INITIATE FAULT dé tao ra su 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 câp 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

Miêu tả hiện tượng xảy ra:

Trang 30

10 Trên Universal Fault Module, chinh nit INITIATE FAULT 6 vi tri nha

Trén Universal Fault Module, nhan nit INITIATE FAULT dé tao ra su cd

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 14), 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 EAULT ở vị trí nhả

Trén Control Relay 1 Protective Relaying Control Station, nhấn nút

RESET của rơ le điều khiển CR1 dé khởi động lại hệ thống bảo vệ sự có chạm dat rotor

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

13 Trên Universal Fault Module, nhấn nut INITIATE FAULT dé tao

Ta 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 Miêu tả hiện tượng xảy ra:

14 Trên Power Supply nguồn 24V AC

Tháo rời tất cả các cáp và dây nối

1.5 Kết luận

Trang 31

30

máy phát điện đồng bộ thường được cung cấp hệ thống bảo vệ rotor chống chạm

dat Ta cũng biết được rằng bảo vệ chống chạm đất cho cuộn dây quấn kích từ

có thể được thực hiện bằng cách sử đụng phương pháp cầu chia điện thế ( gồm

có hai điện trở và một rơ le nhạy với điện áp) Tuy nhiên phương pháp nảy vẫn

có một vùng của cuộn kích từ không được bảo vệ, và vùng này có thé dich chuyén được nhờ cách thay đổi giá trị của một trong hai điện trở trên bộ phân áp 2 Bảo vệ chỗng mắt kích từ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ Mục tiêu: - Lap đặt được hệ thống bảo vệ chống mất kích từ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ - Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện mạch điện bảo vệ 2.1 Mục đích thí nghiệm

Bài thí nghiệm giúp chúng ta làm quen với việc bảo vệ máy phát điện

xoay chiêu đông bộ chồng lại sự mật kích từ

Trong quá trình vận hành máy phát điện có thể xảy ra mat kích từ do hư

hỏng trong mạch kích thích ( do ngắn mạch hoặc hở mạch), hư hỏng trong hệ thống tự động điều chỉnh điện áp, thao tác sai của nhân viên vận hành

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

vượt quá tốc độ đồng bộ,

gây ra phát nóng cục bộ ở sfato và rOtOr

Trang 32

31

của máy phát sẽ thay đổi từ xd ( điện trở đồng bộ) đến xd ( điện trở quá độ) và

có thể giảm tới giá trị /2.x, nên dé 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 mắt đồng bộ khi máy phát bị mắt kích từ Một vài hệ thống được lắp ráp để cách ly máy phát hỏng ra khỏi hệ thống, trong khi những hệ thông 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 nỗi 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 Cuộn kích từ O Hình 2-5 Bảo vệ chống mắt kích từ * 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 36-02-06 va MD 36-02-07

Trong mạch này, máy phát đồng bộ được bảo vệ chống mắt kích từ, cung cấp công suất tác dụng cho bộ nguôn ba pha Hệ thống bảo vệ chống mắt kích từ bao gồm một rơ le thấp dòng được mắc nói tiếp với cuộn dây kích từ của máy phát

và hai rơ le điều khiển Khi đòng kích từ nhỏ hon đòng kích từ định trước, rơ le

thấp dòng sẽ tác động và cắt dòng điện trong rơ le điều khiển CR1 Công tắc tơ

CRI-C đóng để ngăn hư hỏng và nút RESET của rơ le điều khiển CR1 sáng lên

để báo hiệu Công tắc tơ CRI-A cũng đóng để cấp, điện cho rơ le trì hoãn thời gian TD2 hoạt động Sau thời gian trì hỗn, cơng 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 mắt 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 tả tơ CR3 cho phép hệ thống bảo vệ hoạt động Giảm dòng kích từ và quan sát sự hoạt

Trang 33

32

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, day dai, day cap 2.4 Trinh ty thi nghiém

1 Nối nguồn của Protective Relaying Control station voi nguén dién ba pha và DC Power Supply cua Protective Relaying Control Station dang tat

Dua cac cong tac su c6 trén AC/DC Current Sensitive Relay vé vi tri 0 (off) sau đó nắp đặt nó 1én Protective Relaying Control Station

2 Trên Universal Fault Module đặt TDI .-.-. ~ls

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

Dùng dây đai để liên kết cơ khí gitta Synchronous, Motor/ Generator va Primer

Mover/ Dynatometer

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

Bảo vệ chống mắt kích từ ở máy phát đồng bộ

5 Kết nối Interconnection Module đã được nap đặt trên EMS Workstation téi

Interconection Panel ctia Protective Relaying Control Station bang cac day cap

Trang 34

33 EMS WORKSTATION PRIME MOVER/ SYCHRONOUS DYNAMOMETER MOTOR/GERNERATOR 5 SYNCHRONIZING -s]2 212 —7 | | 1 1 | a See pa a DIEN AP (V) 220

PS = Power Supply, FT = Faultable Transfomers, PD = Power Diodes, CTS = Current Transfomers VTS = Voltage Transfomers, UFM = Universal Fault Module, TGA = Transmission Grid “A”

Trang 35

34 PROTECTIVE RELAYING CONTROL STATION AC/DC CURRENT SENSITIVE RELAY 1 CONTROL RELAYS | CONTROL RELAYS 2 Í a0s0omA ourpur Ì F 1 1 Ị TD2-A | TDzB , | | DC POWER | | | Ị I T Alo+ Su T I I I N | L -} yt : RESET All Ị I I I a À eee T B4 BS BI B2 B3

Hình 2-7 Sơ đồ kết nói thiết bị trên Protective Relaying Control Station

Công the EXCITER 1

(close)

Nút vặn

XE s25 6556620560 0650065502600169/80/69 8069080 min

Trên Primer Mover/ Dynatometer

Công tắc MODE PRIME

MOVER

Công tac

DISPLAY Ăn SPEED

Trên Transmission Grid (A) Công tắc SI và S2 c cà, O (open) Trén AC/DC Current Sensitive Relay Céng tic TNPUT .- cành ren AC Công tặc MODE UNDER CURRENT

Trén Universal Fault Module

Nut INITIATE FAULT - - + vi tri nha

7 Chỉnh dong dat va sai sé cua AC/DC Current Sensitive Relay lần lượt

là 100 mA và sai số là 5%

Trên Control Relays 2 của Protective Relaying Control Station chỉnh thời gian hoãn của rơ le trì hoãn TD2 là 30s

Trang 36

35

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

§ 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

Chinh núm điều chỉnh EXCITER của Synchronous Motor/ Generator dé điện áp dây của máy phát đồng bộ gần bằng giá trị định mức

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 gân bằng voi

nguồn

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

Trén Synchronous Motor/ Generator, chinh nim EXCITER sao cho cong

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) Điện áp đây: Dòng điện dây: Dòng điện kích từ

Công suất phản kháng oo VAT

12 Trên Universal Fault Module, nhắn 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

Ghỉ 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)

Điện 6p dâY 1s sdannaasest Dong dién da: Dòng điện kích từ Công suất phản kháng:

Van nim chỉnh điện áp về 0, sau đó tắt nguồn

Trang 37

36

Trén Synchronous Motor/ Generator chinh num EXCITER 6 vi tri min

Trén Synchronizing Module dat S1 tai vi tri O (open)

Lập lại từ bước 8 — 10 dé 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, nhắn nút INITIATE FAULT để nói tiếp điện trở R1 với cuộn đây kích từ của máy phát Để hệ thống hoạt động khoáng 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 nôi 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 su phat sinh nhiệt khác thường trong máy phát Máy phát có thể bị hư hỏng nếu nó

hoạt động như máy phát không đông bộ trong một khoảng thời gian quá lâu, thời gian này phụ thuộc vào hệ thống làm mát của máy phát

Oo máy phát nhỏ có thể bảo vệ chống mắt kích từ bằng cách kiểm tra đòng 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 thông Hệ thông bảo vệ chông mât 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: - Lap đặt được hệ thống bảo vệ quá điện áp cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ - Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện mạch điện bảo vệ 3.2 Tóm tắt lý thuyết

Hiện tượng quá điện áp của máy phát điện là hiện tượng điện áp đầu cực máy phát điện có thể tăng cao quá mức cho phép khi có trục trặc trong hệ thống

tự động điều chỉnh kích từ hoặc khi máy phát điện bị mất tải đột ngột

Khi bị mắt tải đột ngột mức quá điện áp ở các máy phát thủy điện có thể đạt tới 200% giá trị định mức, do hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ quay của

tuabin nước có quán tính lớn, khả năng vượt tốc của rotor máy phát cao hơn

nhiều so với máy phát điện tuabin hơi Ở Các máy phát nhiệt điện ( tuabin hơi

Trang 38

37

được trang bị các van STOP có thể đóng nguồn năng lượng đưa vào tua bin

trong vài mili giây khi mức vượt tốc cao hơn mức chỉnh định

Ngoài ra, các máy phát thủy điện còn nằm xa trung tâm phụ tải và bình thường phải làm việc với các mức điện á ap ở đầu cực cao hơn điện áp định mức để bù lại điện áp sụt trên đường dây truyền tải, khi mắt tải đột ngột mức quá áp

lại càng cao

Quá áp ở máy phát điện có thể gây ra tác hại cho cách điện cuộn dây của các thiết bị đấu nối ở đầu cực máy phát, còn đối với máy phát điện làm việc hợp bộ với máy biến áp sẽ làm bão hòa từ của máy biến áp tăng, kéo theo nhiều tác dụng xấu Quá điện áp kéo dài có thể gây hư hỏng khi điện áp phát ra tăng cao hơn điện áp định mức một lượng đủ lớn Bảo vệ chống lại hiện tượng quá điện áp kéo dài có thê đạt được bởi việc dò tìm sự quá áp trong giai đoạn đầu của quá trình gia tăng điện áp và nhanh chóng điều chỉnh lại

Hình 2-§ miêu tả sơ đồ đơn giản của hệ thông bảo vệ máy phát chống lại hiện tượng quá điện áp Hệ thống bảo vệ quá áp bao gồm một rơ le quá điện áp ba pha được nối tới may phat thong qua các máy máy biến áp đo lường

Khi điện áp phát ra vượt quá giá trị định trước, rơ le quá áp sẽ tác động ngắt

Điều này làm cho dòng điện kích từ của máy phát giảm Do đó điện áp phát ra không còn tăng nữa, thậm chí có thê giảm thâp hơn giá trị định mức

Các cuộn stato của máy phát đông bộ LT để tạo dòng sử dụng kích từ Role bảo vệ Hình 2-8 Bảo vệ máy phát điện đồng bộ chống lại sự quá áp * Tóm tắt bài thí nghiệm

Trang 39

38

Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như (hình 2-9 và 2-10) Trong mạch này,

máy phát đồng bộ được bảo vệ chống quá áp, cung cấp công suất tác dụng tới một nguồn điện ba pha Hệ thống bảo vệ quá áp bao gồm một rơ le quá điện áp ba pha được nối với máy phát thông qua các máy biến điện áp Khi xảy ra hiện tượng tăng điện áp với một lượng đủ lớn, rơ le quá điện áp sẽ tác động Điều này sẽ tạo ra đòng điện chạy trong cuộn rơ le điều khiển CR1 Công tắc CRI-C đóng lại để : ghi nhận sự cô và làm nút khởi động tương ứng sáng lên Công tác CR1-B mở để công tắc tơ CR2 hở mạch, khi đó điện trở R1 được mắc nối tiếp với cuộn dây quân kích từ để giảm dòng kích từ, dẫn tới điện áp phát ra giảm

Mở công tắc tơ CR3 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ quá điện áp Khi máy phát điện xoay chiều đồng bộ cung cấp công suất tới nguồn ba pha, ta mở công tắc to CRI và quan sát hiện tượng xảy ra khi tải đột ngột đứt kết nối khỏi máy phát Đóng công tắc tơ CR3 để cho hệ thống bảo vệ quá áp hoạt động Khi máy phát điện xoay chiều đồng bộ cung cấp công suất tới nguồn điện ba

pha, ta mở công tắc CR1 và quan sát sự hoạt động của hệ thống bảo vệ chống

quá áp

Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Potential Transformers, Resistor Loads, Power Diodes, Synchronizing Module, AC Ammeter, AC Volmeter, DC

Volmetter/ Ammeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station,

day dai, day cap

3.4.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

đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station

Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Potential Transformers, Resistor Loads, Power Diodes, Synchronizing Module, AC Ammeter, AC Volmeter, DC

Volmetter/ Ammeter lén trén EMS Workstation

Dùng dây đai dé liên kết cơ khí gitra Synchronous, Motor/ Generator va Primer

Mover/ Dynatometer

Kiém tra nguôn cung cấp phải đang tắt và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí 0

3 Kết nối ngõ vào LOW POWER INPUT của Primer Mover/

Dynatometter tới ngõ ra 24V của Power Supply

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

4 Kết nối Interconnection Module đã được nắp đặt trên EMS Workstation tới

Interconection Panel của Protective Relaying Control Station bằng các dây cáp

Trang 40

39 EMS WORKSTATION PRIME MOVER/ SYNCHRONOUS VIŠ DYNAMOMETER MOTOR/GENERATOR 1 f oo PRIME, i PS MOVER - INPUT Ị ©A4 1 SYNCHRONIZING TGA MODULE UFM SHUNT ĐIỆN ÁP ` VTI, VT2, VT3 RI [1,2,B] To 14 |EILE2| : E3 @) (Q) (A) (A) | @) | @) 220 380:120 V 629 0.25 15 500 | 400

PS = Power Supply; FT = Faultable Transformers; PD = Power Diodes; VTS = Voltage Transformers;

UFM = Universal Fault Module; TGA = Transmission Grid “A”; RL = Ressistive Load;

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	31,6 MB