Giáo trình Bảo vệ Rơ le (Nghề Điện Công nghiệp - Trình độ Cao đẳng): Phần 2 - CĐ GTVT Trung ương I

Giáo trình Bảo vệ Rơ le (Nghề Điện Công nghiệp - Trình độ Cao đẳng) - Phần 2 gồm có các bài học sau: Bài 4 - Phối hợp bảo vệ máy phát điện xoay chiều đồng bộ; Bài 5 - Thí nghiệm hiện tượng nhảy vọt từ hóa, bảo vệ so lệch và chống chạm đất cho máy biến áp; Bài 6 - Thí nghiệm bảo vệ quá dòng và phối hợp bảo vệ cho máy biến áp; Bài 7 - 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

66

BAI 4: PHOI HOP BAO VE MAY PHAT DIEN XOAY CHIEU DONG BO

Mã bài: 19-04 Giới thiệu:

Hệ thống bảo vệ máy phát điện phải bảo vệ được nhiều loại sự cố khác nhau Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, khi phối hợp bảo vệ cho một máy phát điện cụ thé thi không thể bảo vệ hết tất cả các sự cỗ do có sự tính toán về kinh tế Hiểu được các nguy cơ rủi ro trong lúc máy phát vận hành là cần thiết

Vậy bài học này trang bị cho học viên kiến thức và kỹ năng phối hợp bảo vệ

máy phát điện xoay chiều đồng bộ Mục tiêu:

- Kết nói, điều chỉnh và kiểm tra được hệ thống bảo vệ máy phát điện xoay chiều

đồng bộ

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

cho người và thiết bị 1 Mục đích thí nghiệm

Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm này, học viên có thể kết nối, điều

chỉnh và kiêm tra hệ thông bảo vệ máy phát điện xoay chiêu đông bộ

2 Tóm tắt lý thuyết

- Bảo vệ so lệch cuộn dây quấn stato ( có hãm và không hãm) dùng chung cho bảo vệ cuộn dây quấn stato của máy phát Bảo vệ này đã thay thế cho việc bao vệ sự có chống chạm đất của cuộn dây quan stato khi đầu dây trung tính của

máy phát điện xoay chiều đồng bộ bị phá vỡ cách điện

- Bảo vệ liên tục âm là cần thiết khi bảo vệ tua bin máy phát điện bởi vì khi tải không cân bằng thì máy phát điện xoay chiều đồng bộ gia tăng hệ số

nhiệt nhanh chóng

- Sự cố rotor chạm đất được tính tới sự ngăn chặn sự cố chạm đất thứ hai

trên cuộn dây kích từ từ nguyên nhân gây ra những vấn đề nghiêm trọng nhất

Thêm vào bắt kì hệ thống bảo vệ nào khác để bảo vệ dự trữ máy phát phụ thuộc vào sự tính toán kinh tế cũng như những kết luận của việc nghiên cứu các nguy cơ rủi ro liên quan đến sự hoạt động của máy phát điện xoay chiều đồng

bộ

* Tóm tắt thí nghiệm

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 36-04-01, MĐ 36-04-02,

Trang 2

67

cố được loại bỏ Khi sự cố chạm đất xảy ra trên cuộn dây quấn kích từ, hệ thống

bảo vệ rotor chống chạm đất sẽ tác động

Phần thứ ba khởi động và hòa đồng bộ máy phát điện Sau đó ta điều chỉnh điện áp của động cơ sơ cấp để máy phát cung cập công suất tác dụng tới nguồn Cuối cùng ta điều chỉnh dòng kích từ máy phát đề hệ số công suất không đôi

Phần thứ tư của bài thí nghiệm, ta kiểm tra sơ đồ bảo vệ máy phát bởi

những sự cố khác nhau như đã giới thiệu trong mạch điện

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, Potential Transformers, Resistor Loads, Power Diodes, Synchronizing Module, Three- Phase Wattmeter/Varmeter, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/

Ammeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station, day dai, day

cap

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 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 như sau:

TL THỜI bia ffT NGà Hossekkstksioagaskeesdieidsguävee2044644x6xeiSl SSTI thời gian tạm nghỉ

SST2 thời gian tạm nghỉ

3 Lap dat Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module,

Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Potential Transformers, Resistor Loads, Power Diodes, Synchronizing Module, Three- Phase Wattmeter/Varmeter, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/

Ammeter lén trén EMS Workstation

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

Mover/ Dynatometer

Kiểm tra nguồn cung cấp phải đang tắt và núm chỉnh điện áp chỉnh vé vi tri 0

Trên Current Transformers đưa tất cả các công tắc vé vi tri 1 (close) dé

ngắn mạch phía thứ cấp của các máy biến dòng

Nối kết và lắp đặt các thiết bị

4 Kết nối ngõ vào LOW POWER INPUT cia Primer Mover/

Dynatometter tới ngõ ra 24V của Power Supply

Trên Power Supply bật nguồn 24V AC

5 Kết ndi Interconnection Module da dugc nap đặt trên EMS Workstation tdi

Interconection Panel cua Protective Relaying Control Station bang cac day cap

Trang 3

68

EMS WORKSTATION (PARTI)

PRIME MOVER’ SYNCHRONOUS DYNAMOMETER MOTOR/GENERATOR 1 PRIMI Mover PS z INPUT + + TOCTS2.CT4 + UFM SHUNT POINT 2 FAULT POINT 1 UEM re => + TOFAUT POINT ~—r+—+—_ j KEA j 1OR2 ị

Hình 4-1 Sơ đồ kết nói của thiết bị trên EMS Workstation (phần 1)

6 Đặt sẵn các thiết bị như sau:

Trên Synchronous Motor/ Generator

Công tác EXCHIER: :::-::c:scs2 0y 6nnee 1

(close)

Nút vặn

EXCTTE:u cocc 06 20056626261662561/26602666006 3ã MAX

Trên Primer Mover/ Dynatometer

Trang 4

Cổng lc ŠÏ zsssouseooogetdrovarvoareavneawoi O (open) Trén Transmission Grid (A) Công tắc S3 iccccecccssccecsssecessseesessseeessstssesensees 1 (close) „ Cong tac Sl và S2 O (open) Trên AC/DC Current Sensitive Relay 0015: 8n 50001776 1A Công tắc MODE - Trên AC/DC Voltage Sensitive Relay Công tắc INPUT - - + 22c 22223 23k c+sssrx xe Công tắc MODE VOLTAGE

Trén Universal Fault Module

Nut INITIATE FAULT

Céng tac FAULT DURATION

EMS WORKSTATION (PART 2) SYNCHRONIZING TGA | MODULE TO CTSI-CT4 TO FIXED-VOLTAGE THREE-PHASE POWER SOURCE TO CTSI-CTS TO CTSI-CT6

DIEN AP CTI-CT6 | VTI RI, R4 | R2, R3 | H, 12, 13,14] 15,16 | 17 | EI,E2,E3 | E4

(V) | (Q) (Q) (A) (A) | (A) | (V) (V) 0.5:5A | 380:120 2 0 (5 VA) V 2 10 44 00 | 3 5 0 | vộ 5 00 4 00

PS = Power Supply; FT = Faultable Transformers; PD = Power Diodes; CTS1, 2 = Current

Transformers 1, 2; VTS = Voltage Transformers; UFM = Universal Fault Module; TGA =

Trang 5

70

Hình 4-2 Sơ đồ kết nói của thiết bị trên EMS Workstation (phan 2)

PROTECTIVE RELAYING CONTROL STATION AC/DC CURRENT SENSITIVE RELAY CONTROL RELAYS | p - 4 l ue oureuT| ees ee a ea ere ee ee 4 AI Ơ ' [ T H + + T + T + T † 0 Bì | Ị n "R2 n n ! INPUT : == CRIC CR2C CR%C CRéC i ele Ị i} | Ị |

tra com TL | i cua 1 DC POWER

I Ị ‘ EF RESET RESET RESET RESET i SUPPLY os acne 5 \ \ All | @) Ị HE CRB | I 7 ¿1 | © ||@ | † © B2 py ps b -+4-} -4-4 -}4 -} 4 REVESE POWER RELAY ——/! ma —¬¬ AS oO OUTPUT | Ì CURRENT tr —— | INPUT ells i A6 + ——e—' T | Ị A1 | ' VOLTAGE l | INPUT I Ị 1 AR 1s Doe eee 4 +

THREE-PHASE OVER CURRENT RELAY AC/DC VOLTAGE SENSITIVE RELAY

ph a] | | INPUTS ourruT_| germ INPUTS nn ae OUTPUT LÌ Ị L | aks Ị [peas coM C? C3 C4 C5 eee Hình 4-3 So dé két néi cua thiét bi trén Protective Relaying Control Station

7 Chắc chắn các máy biến dòng được nối như (hình 4-1), (4-2) và (hình 4-3),

sau đó bật tất cả các công tắc trên hai Current Transformers ( CTS1, CTS2) sang vị trí O (open)

8 Điều chỉnh giá trị đặt dòng điện của Three-Phase Overcurrent Relay

xAp xi 150% dong day tai định mức của máy phát điện xoay chiều đồng bộ, dựa

vào tính toán của những tỉ số của máy biến đổi dòng

Đặt thời gian trì hoãn của Three-Phase Overcurrent Relay xấp xi 5s

9 Chinh dinh gia tri dat ap va sai số của AC/DC Voltage Sensitive Relay lần

Trang 6

71

Bat nguén DC Power Supply ciia Protective Relaying Control Station

Hoa dong bộ máy phát

10 Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S4 sang vị trí O (open) để mở công tác tơ CR4 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ công suất ngược Bật nguồn Power Supply va 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

Chỉnh giá trị điện trở R1 sao cho điện áp pha của máy phát đồng bộ xắp xi 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 4 và

5 của Synchronizing Module, sau đó mở nguôn trở lại

11 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 chậm Điều này cho thay tần số của máy phát đồng bộ gần bằng với 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

12 Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp theo chiều kim đồng hồ đến khi dòng điện II x4p xi gan bang 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 công suất cho nguồn ba pha

Điều chỉnh giá trị điện trở R1 để cong suất phản kháng được chỉ bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter có thể bằng 0

13 Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S4 sang vi tri 1 (close) đề

mở công tắc tơ CR4 làm cho hệ thống bảo vệ công suất ngược hoạt động

Kiểm tra và vận hành hệ thống phối hợp bảo vệ máy phát

14 Nối công tắc tơ KI-A của Universal Fault Module tới điểm sự cố 1 như trên hình MĐ 36-04-01

Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tao ra su cố

chạm đất tại đầu âm của cuộn kích từ Cùng lúc đó, quan sát giá trị điện áp được

chỉ thị bởi Volt kế DC E4 và sự hoạt động của hệ thống bảo vệ

Miêu tả hiện tượng xảy ra:

Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, nhấn nút

RESET cia ro le điều khiển CR1 để khởi động lại hệ thống bảo vệ sự cố chạm

đất rotor

15 Nối công tắc tơ KI-A của Universal Fault Module tới điểm sự cố 2 như trên hình MĐ 36-04-01

Trén Universal Fault Module, 4n nat INITIATE FAULT để tạo ra sự cố pha

Trang 7

72

dòng điện trên các dây pha và dây trung tính của máy phát và sự hoạt động của

hệ thống bảo vệ

Tat nguon Power Supply

Hệ thống bảo vệ so lệch không hãm có hoạt động như mong muốn không?

16 Trên Synchronizing Module, bật công tắc S1 tại vị trí O

Trén Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT ở vi tri nha Chỉnh giá trị điện trở R1 như giá trị được chỉnh trên (hình 4-2)

Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, nhắn nút RESET

của rơ le điều khiển CR1 để khởi động lại hệ thống bảo vệ so lệch không hãm

Lặp lại các bước 10 và 13 để khởi động và hòa đồng bộ máy phát điện xoay chiều đồng bộ

17 Trên Power Supply, vặn núm điều chỉnh điện áp để giảm điện áp cấp cho

động cơ sơ cấp tới 0V để mô phỏng sự cố của động cơ sơ cấp Trong lúc đó

quan sát công suất tác dụng được chỉ bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter và

sự hoạt động của hệ thống bảo vệ

Tắt nguồn Power Supply

Hệ thống bảo vệ so lệch không hãm có hoạt động như mong muốn không?

18 Trên Synchronizing Module, bật công tắc SĨ tại vị trí O

Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả Chỉnh giá trị điện trở R1 như giá trị được chỉnh trên (hình 4-2)

Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, nhắn nút RESET của rơ le điều khiển CR2 để khởi động lại hệ thống bảo vệ chống dòng công suất ngược

19 Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vị trí O (open) để mở công tắc tơ CR3 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ so lệch không hãm

Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố pha

chạm đất xảy ra gần đầu cuối của cuộn đây quấn stato Cùng lúc đó quan sát các

dòng điện trên các dây pha và dây trung tính của máy phát và sự hoạt động của

hệ thống bảo vệ

Trang 8

20 Trên Synchronizing Module, bat céng tac S1 tai vi tri O

Trén Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT 6 vi tri nha

Chỉnh giá trị điện trở R1 như giá trị được chỉnh trên (hình 4-2)

Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, nhắn nút RESET

của rơ le điều khiển CR2 để khởi động lại hệ thống bảo vệ chống đòng công suất

ngược

21 Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 và S4 sang vi tri O (open) để mở công tắc tơ CR3 và CR4 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ so lệch không hãm và bảo vệ chống dòng công suất ngược

Trên Universal Fault Module, chỉnh công tắc FAULT DURATION tới vị trí 0,3

— 30s Sau đó ấn nit INITIATE FAULT để tạo ra sự cố pha cham đắt xảy ra gần đầu cuối của cuộn dây quấn stato Cùng lúc đó quan sát các dòng điện trên các dây pha và dây trung tính của máy phát và sự hoạt động của hệ thông bảo vệ

Miêu tả hiện tượng xảy ra

2 Tắt nguồn Power Supply

Tắt nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station

Tháo rời tất cả các dây nối và cáp

5 Kết luận

Trong bài thí nghiệm này chúng ta nhận thấy rằng máy phát xoay chiều đồng bộ không được bảo vệ chống lại tất cả Các sự có Do cần nhiều hệ thống bảo vệ nên

giá thành của toàn bộ hệ thống sẽ rất đất tiền Ta cũng thấy được rằng việc

nghiên cứu những nguy cơ lien quan tới sự hoạt động không bình thường của máy phát là quan trọng để xác định những hệ thống bảo vệ cân thiết dùng trong sơ đồ bảo vệ máy phát

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Trình bay phương pháp kết nối, điều chỉnh hệ thống bảo vệ máy phát điện xoay chiêu đông bộ?

2 Trình bầy phương pháp kiểm tra hệ thống bảo vệ máy phát điện xoay chiều đồng bộ ?

BÀI 5: THÍ NGHIỆM HIỆN TƯỢNG NHAY VOT TU HOA, BAO VE SO LECH vA CHONG CHAM DAT CHO MAY BIEN AP

Trang 9

74

Giới thiệu:

Trong cuộn sơ cấp của máy biến áp luôn có một dòng điện chạy qua, ngay cả khi cuộn thứ cấp hở mạch Dòng điện này tạo ra từ thong ® đề máy biến á áp hoạt động nên được gọi là dòng kích từ hoặc dòng từ hoá Iụ_ Đó là lý do hầu hết các máy biến áp được thiết kế sao cho lõi thép gần bão hòa khi từ thông có giá trị gần bằng -®„„„ hoặc +, Dòng từ hóa của máy biến áp là một thành phần quan trọng của dòng không cân bằng, thay đổi một cách đột biến khi U tăng đột ngột (khi đóng máy cắt máy biến áp hoặc sau khi loại bỏ sự cố ngắn mạch) Giá

trị của nó có thể đạt tới 6 + 8 lần dòng định mức của máy | biến áp Ngoài đặc điểm tắt dần theo thời gian, dòng từ hóa còn chứa thành phần không chu kỳ và

các sóng hai bac cao Để giảm giá trị của đòng từ hóa cần phải áp dụng các biện pháp đặc biệt như sử dụng máy biến áp bão hòa nhanh có tác dụng hạn chế thành phần không chu kỳ của dòng điện

Bài học này cung cấp cho học viên các kiến thức, kỹ năng cơ bản về thí nghiệm hiện tượng nhây vọt từ hóa, bảo vệ so lệch và chống cham dat cho may biến áp Mục tiêu: - Trình bày được hiện tượng nhảy vọt từ hố, một hiện tượng thơng thường của tất cả các máy biến á áp - Lắp đặt được hệ thống bảo vệ so lệch, bảo vệ chống chạm đất cho máy biến áp điện lực ba pha

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

cho người và thiết bị

1 Hiện tượng nhảy vọt từ hoá máy biến áp

Mục tiêu: „

- Trình bày được hiện tượng nhảy vọt từ hoá của tât cả các máy biên áp

1.1 Mục đích thí ngiệm

Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm này, học viên biết được hiện tượng

nhảy vọt từ hóa là một hiện tượng thong thường của tât cả các máy biên áp

1.2 Tóm tắt lý thuyết

Trang 10

75

Hình 5-1 Dạng sóng của điện áp, dòng từ hóa và từ thông trong máy biến áp

Ta thấy từ thống thay đổi từ giá trị cực âm (-®„„;) sang giá trị cực dương

(+®m„¿;) trong nửa chu kỳ đầu của điện ap và ngược lại Mặt khác, giá trị biến

thiên của từ thông trong nửa chu kỳ của sóng điện áp bằng hai lần giá trị từ thơng cực đại (2®max) (hinh 5-1) cho thay dong từ hóa tăng nhanh khi từ thông tiến đến gần giá trị cực đại Đó là lý do hầu hết các máy | biến áp được thiết kế

sao cho lõi thép gần bão hòa khi từ thông có giá tri gan bằng -®Đmax hoặc +(Đmạx (Hình 5-2) chi ra tir thong +@®max hodc -Omax thi nam trong vùng bão hòa trên

Trang 11

76

Hình 5-2 Đặc tính từ hóa của máy biến áp

(Hình 5-1) và (hình 5-2) cho thấy từ thông không giảm tới 0 khi giá trị của dòng từ hóa giảm tới 0 Giá trị từ thông này được gọi là từ dư (®a) Giá trị từ dư phụ thuộc vào đặc tính từ hóa của máy biến áp Khi công suất đặt vào cuộn sơ cấp, từ thơng ®, c6 thể âm hoặc đương phụ thuộc vào thời điểm đóng máy biến áp

Hình 5-3 thể hiện sự nhảy vọt dòng từ hóa trong máy biến áp khi máy biến áp được cấp nguồn Trong thí dụ này, điện áp đặt vào ngay nửa chu kỳ dương của sóng điện áp và lúc đó từ dư đang có giá trị dương Trong suốt nửa chu kỳ dương của sóng điện áp, từ thông tăng thấp hơn 2®„zx (do tôn thất trong mạch tăng), do đó giá trị lớn nhất nhỏ hơn (2®„„„ + ®¿) Đây là giá trị lớn nhất của từ thông làm cho lõi thép máy biến áp bão hòa và giá trị dòng từ hóa tăng đột ngột,

vì đặc tính từ hóa của máy biến á áp nằm từ cùng chuyển tiếp đến vùng bão hòa Trong nửa đầu chu kỳ âm của sóng điện áp, từ thông giảm bằng 2 max va dong

từ hóa cũng giảm Giá trị từ thông nhỏ hon , va dòng từ hóa xấp xi bằng 0

Trang 12

7

Hình 5-3 Nhảy vọt dòng từ hóa trong máy biến áp

Do tổn thất trong mạch, từ thông và dòng từ hóa từ từ trở về ' trạng thái cân bằng Máy biến áp lớn, tỷ lệ tổn thất thấp hơn và thời gian yêu cầu dài hơn để trở lại trạng thái cân bằng (Hình 5-4) thể hiện sự giảm dần của dòng từ hóa tới giá trị ở trạng thái thường trực trong khoảng 10 chu kỳ của sóng điện áp cấp cho máy biến á áp Tuy nhiên, trong thực tế thời gian yêu cầu dé dòng từ hóa ổn định là 1s

đối với máy biến áp nhỏ và nhiều giây đối với máy biến áp lớn MAGNETIZING CURRENT INRUSH STEADY-STATE CONDITIONS “—* GHADUAL DECREMENT OF 9 FO TNT 5 “ I XH ý

INSTANT AT WHIGH POWER IS APPLIED TO TRANSFORMER

Hình 5-4 Sự giảm dần của dòng từ hóa trong máy biến áp

Hiện tượng nhảy vọt từ hóa máy biến áp là một hiện tượng tức thời rất thườn xảy ra mỗi khi máy biến áp được cung cấp điện Cường độ của dòng từ hóa phụ thuộc vào từ dư và góc pha của dạng sóng điện áp tại thời điểm máy biến áp được cấp điện Hai thông số này sẽ xác định được mức độ tăng cao của từ thông và đòng điện từ hóa khi máy biến áp được cấp điện Trường hợp xấu nhất khi hai thông số từ dư và góc lệch pha của dạng sóng điện áp thích hợp dẫn đến dòng nhảy vọt từ hóa khá cao Các trường hợp còn lại đều dẫn đến cường độ của

dòng từ hóa nahyr vọt thấp hơn Do đó biên độ của dòng từ hóa tại thời điểm

máy biến áp được cấp điện là không biết trước Khi hiện tượng nhảy vọt từ hóa thâp, nó giông như dòng từ hóa ở trạng thái thường trực Mặt khác, dòng từ hóa

có thể lớn hon 10 hoặc 100 dòng Iụ khi dòng điện từ hóa là đáng kẻ

Tóm tắt thí nghiệm

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

Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như (hình 5-5) Trong mạch này, cuộn sơ

Trang 13

78

trị dòng sơ cấp của máy biến áp, so sánh dòng đỉnh từ hóa với dòng từ hóa định mức và dòng định mức của máy biên áp

1.3 Thiết bị thí nghiệm

Power Supply, Faultable Transformers, AC Ammeter, AC Volmeter,

EMS Workstation, Interconnection Module, oscilloscope, Protective Relaying

Control Station, day dai, day cap 1.4 Trình tự thí nghiệm

1 Lắp đặt các thiết bị Power Supply, Faultable Transformers, AC

Ammeter, AC Volmeter lên EMS Workstation

Chắc chắn nguồn tắt và núm điều khiển điện áp ở vị trí 0 Nối Power

Supply với nguồn ba pha

2 Lắp mạch như (hình 5-5)

Trén Faultable Transformers, két néi OUTPUT TO SCOPE cia

CURRENT SENSOR véi oscilloscope FAULTABLE TRANSFORMERS PORWER he SUPPLY i CURRENT SENSOR i 020-3A ĐIỆN ÁP I E V A V 220 0.25 500

Hình 5-5 Sơ đồ kết nói thiết bị trên Protective Relaying Control Station 3 Mở nguồn Power Supply

Ghi lai gia tri dong tir hoa của máy biến áp:

Dòng từ hóa: - A

4 Trên Ampe kế AC, chỉnh giải đo là 1,5A

5 Mớ nguồn Power Supply trong khi đó quan sát dòng điện cuộn sơ cấp

máy biến á áp ở Ampe kế II

6 Lặp lại các thao tác trên ít nhất 10 lần

Trang 14

7 Lap lai thao tác 5 ít nhất 10 lần Mỗi lần ghi lại giá trị của dòng điện đỉnh hiền thị trên đồng hồ I1 vào (bảng 5 -2)

8 Quan sát các giá trị trong (bảng 5 -2) Có phải giá trị đỉnh của dòng điện thay đổi rất lớn khi máy biến áp vừa được cấp nguồn? Giải thích

Bảng 5-2 Dòng điện đỉnh của cuộn dây quản sơ cấp khi máy biến áp mới nạp điện

` 7 DONG DIEN ‘ = ĐỒNG ĐIỆN

LAN THỦ | pịNH Sơ CÁP (A) LAN THƯ Í nịNH sơ CÁP(A) 1 11 5 12 3 13 4 14 5 15 6 16 7 17 8 18 9 19 —— 10 20

So sánh giá trị đỉnh nhất trong (bang 5-2) với dòng điện từ hóa được ghỉ ở bước 3 và giá trị dòng điện định mức sơ cấp của máy biến áp

9 Điều chỉnh bộ oscilloscope thích hợp để quan sát dạng sóng của dòng điện sơ cắp máy biến áp khi máy biến á áp vừa được cấp nguồn

10 Mở Power Supply sau đó tắt

Quan sát dạng sóng hiển thị trén man hinh oscilloscope Biét rằng dòng điện sơ cấp được sét qua điện trở 0,2O , đánh giá giá trị dòng điện đỉnh trong chu kỳ đầu tiên của dạng sóng

11 Lập lại các thao tác trên ít nhất 10 lần Trong (hình 5-6) đến (hình 5-8)

là những dạng sóng được quan sát trên oscilloscope khi giá trị định mức của

Trang 15

80 In Figure 2-8, no magnetizing inrush occurred on transformer energization ettetcbeteteteptetetete dri

Time Base +++x++-++ 8Ú EVDIV

Hình 5-6 Dạng sóng của dòng sơ cấp máy biến áp khi được cấp nguồn

So sánh giá trị đỉnh nhọn dòng điện với quan sát được ở chu kỳ đầu tiên của sóng dòng điện sơ cấp (khi xảy ra hiện tượng nhảy vọt từ hóa máy biến áp) với giá trị dòng từ hóa được ghi ở bước 4 và dòng sơ câp định mức của máy biên áp SanslfNHV 500 mV/DIV The D6 seàecco-isiceo.cciie 50 ms/DIV

Hình 5-7 Dạng sóng dòng sơ cấp của máy biến áp khi được cấp nguồn

Trang 16

81 eens 500 mV/DIV ~‹-«„« SOmSDIV

Hình 5-8 Dạng sóng dòng sơ cấp của máy biến áp khi được cấp nguồn (không có dòng từ hóa nhảy vọt)

12 Tắt nguồn cung cấp Power Supply

Tắt nguồn DC Power Supply cua Protective Relaying Control Station Tháo rời tất cả các dây nói và cáp

1.5 Kếtluận

Bài thí nghiệm cho chúng ta biết được vẫn có dòng điện trong cuộn sơ cấp ngay cả khi tải không được kết nối với cuộn thứ cấp của máy biến áp Dòng này được biết như dòng từ hóa, sinh ra từ thông cần thiết cho máy biến áp hoạt động Ta cũng biết được rằng mỗi khi máy biến áp được đóng nguôn thì thường xảy ra hiện tượng nhảy vọt dòng điện từ hóa, cường độ dòng từ hóa thường không giống nhau trong mọi trường hợp Dòng từ hóa nhảy vọt có thể giông như dòng điện từ hóa định mức của máy biến áp khi hiện tượng này là rất chậm Nhưng

trong một số trường hợp, dòng điện nhảy vọt có thê tăng gấp hàng chục đến

hàng trăm dòng điện từ hóa định mức khi hiện tượng nhảy vọt từ hóa máy biến

áp xảy ra đữ dội

2 Bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực ba pha

Mục tiêu:

- Lap dat duoc hé thống bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực ba pha

- Kiêm tra/xác định được hư hỏng/ thay thê các linh kiện trong mạch

2.1 Mục đích thí nghiệm

Bài thí nghiệm giúp chúng ta làm quen với hệ thống bảo vệ so lệch cho

Trang 17

82 2.2 Tóm tắt lý thuyết

Bảo vệ so lệch dọc được dùng làm bảo vệ chính trong máy biến áp công suất từ 4 MVA trở lên, tuy nhiên, nhìn chung bảo vệ này cũng thường được áp dụng cho các máy biến áp khi bảo vệ quá dòng không đáp ứng được các yêu câu về độ chọn lọc và độ nhạy Các máy biến dòng được đặt ở tất cả các phí của máy

biến á áp được bảo vệ Thông thường bảo vệ so lệch dọc được thực hiện với hai rơ

le trong mạch so sánh, trong trường hợp sơ đồ với hai rơ le không đám bảo độ

nhạy cân thiệt thì sơ đồ dùng ba rơ le mới được áp dụng Các đặc điêm của bảo vệ so lệch máy biên áp

Dưới góc độ của dòng không cân bằng, bảo vệ dòng so lệch có nhiều khác

biệt so với các bảo vệ khác

Hình 5-9 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch máy biến áp ba cuộn dây

- Sự điều chỉnh hệ số biến áp làm phá vỡ sự cân bằng của dong điện ở các nhánh bảo vệ, có nghĩa là làm xuất hiện thành phần không cân bằng, đôi khi

thành phần này có giá trị khá cao

- Sự khác nhau của điện áp buộc phải chọn các máy biến dòng ở hai phía khác nhau về hệ số biến đổi dòng cũng như về chủng loại Để cân đối dòng điện trên các nhánh người ta áp dụng các sơ đồ điều chỉnh nhờ sự hỗ trợ của máy biến áp tự ngẫu hoặc máy biến dòng trung gian (hình 5-10)

Trang 18

83

EIS

RỰ

Hình 5-10 San bằng dòng điện trên các nhánh của bảo vệ so lệch máy biến áp:

a)Bằng máy biến áp tự ngẫu; b) Bằng máy biến dòng trung gian;

c) Sy dịch pha của véc tơ đòng điện trong máy biến áp với tổ nối Y/A - 11

* 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 thir hai, nối kết các thiết bị như (hình 5- 11) và (hình5-12) Trong

mạch này máy biến áp nối A/Y được bảo vệ bằng hệ thống bảo vệ so lệch gồm một rơ le quá dòng và các máy biến dòng ở các dây pha Khi sự cố sảy ra trong máy biến áp, rơ le quá đòng tác động ngất Nó làm cho ro le TD1 có điện Sau khoảng thời gian trì hỗn, cơng tac TDI —A dong dé ghi nhan su cé va nut reset

tuong tng sang lên Công tác CR1 - B mở để làm hở CR2, điều này làm đứt kết

nối giữa máy biến á áp và nguồn Ï ba pha

Mở CR3 để ngăn hệ thống bảo vệ so lệch hoạt động Kiểm tra xem hệ

thống bảo vệ so lệch có đạt được sự ổn định khi không có tải mắc vào máy biến

áp Sau đó ta sẽ điều chỉnh giá trị đặt dòng điện của rơ le quá dòng

Khi máy biến áp cung cấp công suât cho tải cân bằng ba pha, ta sẽ tạo một sự cố chạm đất tại cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp và quan sát hiện tượng xảy ra trong hệ thống bảo vệ

Đóng CR3 để cho phép hệ thống bảo vệ so lệch hoạt động Kiểm tra xem

dòng từ hóa nhảy vọt máy biến áp có đạt được sự ôn định hay không Ta sẽ tạo

ra sự cô pha chạm đất và pha chạm pha với nhau trên máy biến áp và quan sát

hoạt động của hệ thống bảo vệ

Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor

Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, EMS Workstation, Protective Relaying

Trang 19

84

2.4 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

“TDĨ thời gianTi Boãn s‹ecsccooscsc00626660516025050/6066 600656 ~1s

SSTI thời gian tạm nghỉ ~5§

SST2 thời gian tạm nghỉ - ‹- << << << ~10s

Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC Ammeter, AC Volmeter lén trén EMS Workstation

4 Kết nối Interconnection Module di duoc nap đặt trên EMS Workstation téi

Interconection Panel ctia Protective Relaying Control Station bang cac day cap

Trang 20

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

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

Trang 21

86 PROTECTIVE RELAYING CONTROL STATION AC/DC CURRENT SENSITIVE RELAY CONTROL RELAYS 2 CONTROL RELAYS 1 DC POWER SUPPLY B4 BS B3

Hình 5-12 Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station

Trên Faultable Transformers

Công tic Transformer TI Fault (FSI đến 0 0 Công tac Transformer T3 Fault (FSI đến ES3))taoiptssvossvoorresU Trên Transmission Grid (A) Công thc S1 .c c2 1 (close) Công tắc S2 ccê Oo (open)

Trén AC/DC Current Sensitive Relay

Công tắc INPUT + 222cc 222223 +2 ezxxeerrrex se Công tắc MODE 5<

{ HfTeDIetpoiHossveseassesneassuai ini

lạ ƯỚNNẽNẽ" ốc

Trên Universal Fault Module

Nut INITIATE FAULT Công tắc FAULT DURATION

6 Trên Control Relay 2 của Protective Relaying Control Station, chỉnh thời gian trì hoãn của rơ le TD1 khoảng 2s

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 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ so lệch và cho phép AC/DC Current Sensitive Relay hoạt động dé quan sat

Trang 22

87

Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp dé điện áp pha của cuộn thứ cấp máy biến áp (chỉ bằng E3) xắp xi 250V

Ghỉ lại các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng trống sau: Bi M H:= A E2= M 2= A E3= Vv 3= A Hệ thống bảo vệ so lệch có ổn định không? Giải thích:

8 Điều chỉnh vị trí đặt của AC/DC Current Sensitive Relay xấp xỉ 110% dong điện (13) được đo ở bước trên Để làm được điều này vặn từ từ núm điều

chính trị đặt dòng điện theo chiều kim đồng hồ cho tới khi tín hiệu tác động (LED đỏ) của AC/DC Current Sensitive Relay tắt

Trên Resistor Load, đặt R1, R2 và R3 bằng giá trị cho như (hình 5-13)

9 Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 của máy biến áp TI sang vị trí 1 để tạo ra sự cố cham dat gần điểm giữa của cuộn sơ cấp của máy biến á áp T1 Cùòng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên

AC/DC Current Sensitive Relay

Ghi lại các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng trống sau: El= Vv n= A E2= Vv 2= A E3= Vv 3= A Trên Faultable Transformers, bat cong tắc sự cố FSI về vị trí 0 để loại bỏ SỰ CÔ

10 Trên Faultable Transformers, bật công | tắc sự cô FS3 của máy biến á áp TI sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm trung tính của cuộn thứ cấp của máy biến áp T1 Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay

Ghi lai các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng trống

Trang 23

88 El= M II= A E2= Vv 2= A E3= Vv 13 = A _ Trén Faultable Transformers, bat công tắc sự có FS3 về vị trí 0 để loại bỏ SỰ CÔ

11 Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vi tri 1 dé dong

công tắc tơ CR3, cho phép hệ thống bảo vệ so lệch hoạt động

12 Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S1sang vi tri O (open) để mở công tắc tơ CR1 và ngừng cung câp điện cho máy biến á ap

Cấp điện cho máy biến áp bằng cách dat céng tic $1 téi vi tri 1 Cùng lúc

đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trén AC/DC Current Sensitive Relay

13 Lặp lại bước trên ít nhất 10 lần

14 Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S1 sang vi tri 1 để đóng

công tắc tơ CR1 và cung cấp điện cho máy biến á ap

Trén Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 của máy biến á áp TI sang vị trí 1 để tạo ra sự có chạm đất gần điểm trung tính của cuộn thứ cấp của máy biến áp TI Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay

Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự cố 15 Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cô FS1 của máy biến áp TI sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm giữa của cuộn sơ cấp của máy biến áp T1 Cùng lúc đó quan sát đòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên

AC/DC Current Sensitive Relay Miêu tả hiện tượng xảy ra

Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự cỗ 16 Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, nhân nút

Trang 24

89

Trén Universal Fault Module, 4n nut INITIATE FAULT để tao ra su cỗ pha

chạm pha tại cuộn thứ cấp của máy biến áp Cùng lúc đó quan sát các đòng điện

trong mạch và sự hoạt động của hệ thống bảo vệ Tắt nguồn Power Supply

17 Tắt nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station

Tháo rời tất cả các dây nôi và cáp

2.5 Kết luận

Trong bài thí nghiệm này, ta nhận thấy rằng hệ thống bảo vệ so lệch có thể được sử dụng để bảo vệ các cuộn dây của máy biến áp chống lại các sự cố chạm đất và chạm pha — pha Ta cũng biết được đòng từ hóa máy biến á áp chạy trong mạch điện của hệ thống bảo vệ so lệch và nó có thê gây ra sự đứt kết nối với máy biến áp không như mong muốn Ngoài ra chúng ta cũng biết được khi them một rơ le thời gian vào hệ thống bảo vệ so lệch sẽ ngăn chặn được tác động ngắt của rơ le

ngay lúc dòng từ hóa nhảy vọt

3 Bảo vệ chạm đất cho máy biến áp

Muc tiêu:

- Lap đặt được hệ thống bảo vệ chạm đất cho máy biến áp

- Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện trong mạch

Bài thí nghiệm giúp chúng ta làm quen với hệ thống bảo vệ chống chạm đất cho máy biến áp

Trang 25

90 Máy biến áp Máy biến dòng Máy biến dòng trung tính (thiét bj loai 64) Role bao vé Điện trớ nói đất

Hình 5-13 Hệ thống bảo vệ chống chạm đất dùng bảo vệ cuộn đây máy 'biến á áp nối tam giác — sao có trung tính nối dat

Trong mạch này tổng vec tơ dòng điện tại cuộn thứ cấp của Các máy biến dòng trên ba pha của máy biến áp luôn bằng dòng điện tại cuộn thứ cấp của máy biến dòng trung tính, cho dù hệ thống ba pha có cân bằng hay không Khi nôi các máy biến dòng như hình 5 13 dòng điện trong mạch cân bằng và hệ thống bảo vệ hoạt động ôn định Tuy nhiên khi xảy ra hiện tượng chạm đất một pha cuộn dây nối sao, tổng vec tơ dòng điện cuộn thứ cấp của các máy biến dòng dây không bằng dòng điện thứ cấp của máy biến đòng trung tính Hiện tượng mất

cân bằng dòng điện trong mạch làm xuất hiện dòng chạy vào rơ le và rơ le tác

động cắt máy biến áp ra khỏi hệ thống

Khi dòng điện trong mạch hoàn toàn cân bằng, giá trị của rơ le được chỉnh định ¡thấp hon vì thế hệ thống báo vệ sẽ có độ nhạy cao Kết quá là khả năng bảo vệ tốt hơn cho các cuộn dây, đặc biệt khi điện trở nối đất có giá trị thấp Ngoài ra, hệ thống hoạt động không yêu cầu thời gian trì hoãn vì bảo vệ chống chạm dat không nhạy với dòng từ hóa nhảy vọt

Tóm lại, bảo vệ chống chạm đất là bảo vệ chống hiện tượng chạm đất của máy biến áp Hệ thống không bảo vệ khi có các sự cơ ở ngồi vùng được giới hạn bởi biến dòng Vì thế hai hệ thống bảo vệ chống chạm đất được kết hợp để đảm bảo an toàn cho cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp của máy biến áp

*Tóm tắt bài thí nghiệm

Trong phân đâu của bài thực hành, lặp đặt các thiệt bị lên EMS Workstation va

Trang 26

91

Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như (hình 5-14 và( hình 5- 15) Trong

mạch này cuộn thứ cấp của máy biến áp ba pha được bảo vệ bang, hé théng bao vệ chống chạm đất với phần chính gòm ba biến dong day, mot bién dong trung tính và một rơ le quá dòng Khi sự cố chạm đất xuất hiện ở cuộn sơ cập, dòng điện trong mạch không cân bằng và rơ le quá dòng ngắt Quá trình cắt trên rơ le điều khiển CRI Công tắc tơ CR1-C đóng đề ghi hư hỏng va nut reset trong ứng sáng lên Công tắc tơ CR1-B mở để mở CR2, theo đó máy biến áp được cắt ra khỏi nguồn

Mở CR3 để ngăn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ chống chạm đất

Kiểm tra hệ thống bảo vệ có ổn định không Với máy biến áp ba pha cung cấp

công suất cho tải cân bằng, ta tạo ra chạm đât một pha trên cuộn thứ câp và quan sát hoạt động của hệ thống bảo vệ

Đóng CR3 cho phép hệ thống bảo vệ chống chạm đất hoạt động Kiểm tra

hệ thống bảo vệ có ổn định không Ta tạo ra các sự cố khác nhau và quan sát hoạt động của hệ thống bảo vệ

Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, EMS Workstation, Protective Relaying

Control Station, day cap va day dai 3.4 Trình tự thí nghiệm

TDI thời gian tì hoãn::.‹;:¿:::2¿-ss565155622506406635 63516600689 ~1s SST] thời gian 210 ĐÃ tui 0x1 6 se kdrskakhdaaU ~35 SST2 thời gian tạm nghỉ - << << << << ~10 s

Se Lap dat Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module,

Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC Ammeter, AC Volmeter lén trén EMS Workstation

Kiểm tra nguồn cung cấp phải đang tắt và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí 0

Trên Current Transformers chắc chắn tất cả các công tắc đều được đặt ở

vi tri 1 (close) để ngắn mạch thứ cấp cho máy biến dòng

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

Interconection Panel ctia Protective Relaying Control Station bang cac day cap

Kết nối các thiết bị như (hình 5-14) và (hình 5-15)

Trang 27

92 Công tắc Transformer T3 Fault (FSI đến F8S3) Trén Transmission Grid (A) Cong thc SL iccccccccccccccssccsessseesessstssseseseesseess 1 (close) Công tắc S2 cà Oo (open)

COéng thc INPUT ccccccccsececsssececscecstsseeeseessseeseesaees AC Công tắc MODE 5< OVER CURRENT

Trén AC/DC Voltage Sensitive Relay

COéng tic INPUT cccccccsccecessececseecstsecsessecesssessees AC Céng tac MODE c5 5552, OVER

VOLTAGE

Nút INITIATE FAULT - - vị trí nhả Công tắc FAULT DURATION 0,05 — 5s 6 Trên AC/DC Current Sensitive Relay chỉnh định giá trị đặt dòng điện và sai

số lần lượt là 20mA 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 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ chống chạm đắt và cho phép AC/DC Current Sensitive Relay hoạt động để quan sát

Trang 28

93 EMS WORKSTATION RL RI PS\ I | I š Hình „ ¡@@@ = 5-14 inieininnnameneY So ĐIỆN ÁP | ca ro cục |RI R2 R3 | TH,12,3 4 El, E2 E3 do (V) (Q) (A) (mA) (V) (V) ket 220 0.5:5 A (5 VA) 629 Ls 200 500 20 nôi

thiệt PS = Power Supply; FT = Faultable Transfomers; PD = Power Diodes; VTS = Voltage l ; : bi Transfomers; UFM = Universal Fault Module; TGA = Transmission Grid “A”

trén

EMS Workstation

8 Trên Faultable Transformers, bat công tắc sự cố FS3 của máy biến á áp TI sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm trung tính của cuộn thứ cấp của máy

biến á áp T1 Cùòng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên

AC/DC Current Sensitive Relay Ghi lại các giá trị dòng điện:

Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự cố 9 Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vi tri 1 dé đóng công tắc

tơ CR3, cho phép hệ thống bảo vệ chống chạm đất hoạt động

Trang 29

94

Cấp điện cho máy biến áp bằng cách dat céng tic $1 tdi vi tri 1 Cùng lúc

đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trén AC/DC Current

Sensitive Relay

11 Lặp lại bước trên ít nhất 10 lần

12 Điều chỉnh điện trở R1 = 4400O (làm mất cân bằng tải ba pha)

Ghi lại các giá trị dòng điện: = PROTECTIVE RELAYING CONTROL STATION AC/DC CURRENT SENSITIVE RELAY POT 7 CONTROL RELAYS | DC POWER SUPPLY B4 BS BI B2 B3

Hình 5-15 Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station

Hệ thống bảo vệ có nhạy với tải không cân bằng không? Giải thích

Chỉnh điện trở R1 như giá trj cho trong hình 5.14

13 Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 của máy biến ap T1 sang vi tri 1 để tạo ra sự có chạm đất gần điểm giữa của cuộn sơ cấp của máy biến áp T1 Cùng lúc đó quan sát đòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên

AC/DC Current Sensitive Relay Ghi lại các giá trị dòng điện

Il=

Trang 30

Trên Faultable Transformers, bat cong tắc sự cố FSI về vị trí 0 để loại bỏ sự cố

14 Trén Universal Fault Module, 4n nat INITIATE FAULT để tạo ra sự cỗ pha

chạm đất của máy biến áp Cùng lúc đó quan sát các dòng điện trong mạch va sự

hoạt động của hệ thống bảo vệ Mô tả hiện tượng xảy ra

Hệ thống bảo vệ chống chạm đất có hoạt động khi có sự cố ở ngoài vùng bảo

vệ? Giải thích

Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT vé vi tri nha

15 Trén Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 của máy biến ap Tl sang vi tri 1 dé tạo ra sự cố chạm đất gần điểm trung tính của cuộn thứ cấp của

máy biến á áp T1 Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay

Mô tả hiện tượng xảy ra

Sự cố có được loại bỏ khi dùng bảo vệ chống chạm đất không? „ „ Trên Faultable Transformers, bật công tặc sự cô FS3 về vị trí 0 đề loại bỏ sự cô

16 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

3.5 Kết luận

Trong bài thí nghiệm này, chúng ta thấy bảo vệ chống chạm đất là bảo vệ máy biến áp nhanh nhạy để bảo vệ cuộn dây của máy biên áp ba pha Ta quan sát

thấy răng hệ thống bảo vệ chéng chạm đất làm việc tốt khi có sự có nằm trong

vùng bảo vệ giới hạn bởi các máy biến dòng Bảo vệ chống chạm đất không

Trang 31

96

CAU HOI ON TAP

Trang 32

97

BÀI 6: THi NGHIEM BAO VE QUA DONG VA PHOI HOP BAO VE

CHO MAY BIEN AP Mã bài: 19-06

Giới thiệu:

Đối với máy biến áp ba pha có công suất lớn hơn (S > 100kVA) thông thường sử dụng sự phối hợp bảo vệ gồm bảo vệ so lệch và bảo vệ chống chạm đất Trong trường hợp này, việc ngắt máy biến áp được thông qua các thiết bị đóng cắt và có thể thêm vào rơ le quá dong trong sơ đồ bảo vệ dé cung cấp sự bảo vệ quá dòng

Mục tiêu:

- Lap đặt được hệ thống bảo vệ quá dòng cho máy biến á áp ba pha - Kết nối, điều chỉnh và kiểm tra hệ thống bảo vệ máy biến áp ba pha

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

1 Bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha

- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha

- Kiêm tra/xác định được hư hỏng/ thay thê các linh kiện trong mạch

_ Bài thí nghiệm giúp ta làm quen với hệ thống bảo vệ quá đòng của máy biên áp ba pha

Do tính toán kinh tế, máy biến áp ba pha cỡ nhỏ (S < 100kVA) thường chỉ dùng bảo vệ bằng cầu chì Cầu chì được mắc nối tiếp với cuộn sơ cấp và có tác

dụng bảo vệ máy biến áp khi có sự cố ngắn mạch hoặc quá tải kéo dài Giá trị của cầu chì phải được tính toán và lựa chọn cần thận Nó vừa phải đủ lớn để không bị “chảy” trong điều kiện quá tải ngắn hạn (khi khởi động động cơ) hoặc

khi câp nguôn cho máy biến á áp (dòng từ hóa trong máy biến áp) Nhưng nó cũng

không được quá cao để có thể bảo vệ quá dòng hiệu quả Ngoài ra dùng cầu chì để bảo vệ máy biến á ấp còn có sự bat loi là thời gian làm việc của nó quá dài khi quá dòng thấp Đây chính là độ kém tin cậy khi sử dụng cầu chì bảo vệ cho máy biên áp

Đối với máy biến áp ba pha có công suất lớn hơn (S > 100kVA) thông

thường sử dụng sự phối hợp bảo vệ gồm bảo vệ so lệch và bảo vệ chống chạm đất Trong trường hợp này, việc ngắt máy biến áp được thông qua các thiết bị

Trang 33

98

chung trong trường hợp bảo vệ chính bị sự cố Bảo vệ quá dòng được nối vào cuộn sơ cấp và điều khiển sự mắt kết nối máy biến áp

(Hình 6-1) miêu tả sự bảo vệ quá đòng cho máy biến á áp ba pha bằng ro le qua dong Trong hé thong bảo vệ quá dòng này, dòng sơ cập của máy biến áp được đo bằng ba máy biến dòng và các cuộn thứ cấp của các máy biến dòng được nối với rơ le quá dòng Khi bất kỳ rơ le quá dòng nào tác động thì máy biến áp cũng bị ngất kết ni

Các máy biến dòng được sử dụng để bảo vệ quá dong va cũng có thể được sử dụng để thực hiện bảo vệ chống chạm đất của cuộn day so cap may biến áp

(Hình 6-2) thể hiện cách kết nối điển hình của các may bién dong tdi cac ro le

bảo vệ Cuôn thứ cấp của máy biến dòng được nối song song tới rơ le chống chạm đất Sự kết nối này cho phép các rơ le quá dòng đo được dòng điện trên

Trang 34

99 MAY BIEN AP MAY BIEN DONG A ` : ĐIỆN TRỞ

CAC ROLE BAO Vb NỐI ĐẤT

(THIẾT BỊ LOẠI §Ï (THIẾT BỊ LOẠI 6) ROLE BAO VỆ

Hình 6-2 Bảo vệ quá dòng và bảo vệ chống chạm đắt cho máy biến áp ba pha

Tóm tắt bài thí nghiệm

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

Workstation va Protective Relaying Control station

Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như (hình 6-3) và ( hình 6-4) Trong

mạch này, máy biến áp được bảo vệ bằng hệ thống bảo vệ quá dòng và bảo vệ chống cham dat cho các cuộn dây sơ cập máy biến áp Các phần tử chính của hệ thống bảo vệ bao gồm ba máy biến đòng, một rơ le quá dòng ba pha, một rơ le chống chạm đất Khi dòng điện qua máy biến áp vượt quá giá trị đặt dòng điện,

rơ le quá dong ba pha sé ngắt Nó tạo ra dòng điện chạy trong rơ le điều khiển

CRI Cong tắc to CR1-C đóng để ghi nhân sự cố và nút reset tương ứng sáng lên Công tắc tơ CR1-B mo dé ho mạch CRI để làm đứt kết nối từ máy biến áp khỏi nguôn cung cấp Khi có sự cố trên bất kì cuộn dây Sơ cấp nào thì rơ le chống chạm đất cũng ngắt và loại bỏ máy biến áp ra khỏi nguồn

Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter, EMS

Workstation, Protective Relaying Control Station, day dai, day cap 1.4 Trình tự thí nghiệm

TDI thời gian trì hỗn c7 5535 sxẻ ~l§

Trang 35

SS12 thoi gian tạifi1iEhHlazzszszzv6z2aysztrsvsvosjp9iVöRniySiftssigãg)3sk8S/ed ~10s

Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter lén trén EMS

Workstation

Kiểm tra nguồn cung cấp phải đang tắt và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí 0

Trén Current Transformers chic chắn tất cả các công tắc đều được đặt ở

4 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 6-3) và (hình 6-4)

Công tac Transformer TI Fault (FSI đến

Công tic Transformer T3 Fault (FSI đến S5) Trén Transmission Grid (A) Công tắc SL ieccccccccccccscccesseeeessstteseesseeeessaees 0 (open)

COng tic INPUT cccccccccsccccsscesecscecstseeesssesseessessees AC

Công tắc MODE 55-+ se OVER CURRENT Trên Universal Fault Module

Nút INITTIATE EFAULT -. - vị trí nhả

Công tắc FAULT DURATION 0,3 — 30s

Chắc chắn các máy biến dòng được nối như (hình 6-3) và (hình 6-4), sau

đó bật các công tắc CTI, CT2, CT3 trén Current Transformers sang vị trí 0

(open)

6 Điều chỉnh giá trị đặt dòng điện của Three-Phase Overcurrent Relay xắp xi 200% dòng đầy tải định mức của máy biến áp

Đặt thời gian trì hoãn của Three-Phase Overcurrent Relay xấp xi 5s

Chỉnh định giá trị dòng điện và sai số của AC/DC Current Sensitive Relay lần

lượt là 100mA và 5%

Trang 36

101 Hình 6-3 Sơ đồ kết nói thiết bị trên EMS Workstation EMS WORKSTATION TGA TỶ cts 1 CRI | ct T—t— r 1 1 ! 1 I \ iy 1, | “A PS † +† \ 1 ~ a } yt rt ! 1 r - J I 1 1 B3 i Ị BIO | “ ° ! n9 B4 @ @ TC ro B2O+ | l 4 0°80 AI A2 A3 4 ĐIỆN ÁP CTI.CT2,CT3 R1, R2, R3 Il, 12, 13 EI, E2 (V) (Q) (A) (V) 220 1:5 A 6 VA) 489 1:5 500

PS = Power Supply; FT = Faultable Transformers; CTS = Current Transformers; TGA = Transmission Grid “A”; RLI = Ressistive Load1; RL2 = Ressistive Load2

Trén Transmission Grid (A), chinh céng tac S2 sang vi tri O (open) để mở

công tắc tơ CR2 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ và cho phép các rơ le bảo vệ hoạt động để quan sát

§ Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp đến vị trí 100% Dòng dây sơ cấp (I1) phải x4p xi bằng dòng đầy tải định mức của máy

biến áp

Trén Universal Fault Module, 4n nut INITIATE FAULT dé tao ra su cé ngan mạch trên một pha của tải Cùng lúc đó quan sát các dòng điện trong mạch và sự hoạt động của hệ thống bảo vệ

Ghi lai các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng trống sau:

Trang 37

6-4 Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station

9 Trén Faultable Transformers, bat công tắc sự cố FSI của máy biến áp T1 sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm giữa của cuộn sơ cấp của máy biến áp T1 Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay và Three-Phase Overcurrent Relay

Ghi lai các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng trống sau: Miêu tả hiện tượng xây Ta ra khi một trong các cuộn dây sơ cấp của máy biến áp bị sự cố chạm đất Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FSI về vị trí 0 để loại bỏ sự cô

Trang 38

103

11 Trên Universal Fault Module, 4n nit INITIATE FAULT 4é tạo ra sự cố

ngắn mạch trên một pha của tải Cùng lúc đó quan sát các dòng điện trong mạch

và sự hoạt động của hệ thống bảo vệ

Miêu tả hiện tượng xảy ra khi một pha của tải bị ngắn mạch

Dòng điện sự cố có bị loại bỏ bởi hệ thống bảo vệ không?

Trén Universal Fault Module, An nit INITIATE FAULT vé vi tri nha

12 Trén Control Relay 1 ctta Protective Relaying Control Station, nhấn nút

RESET của rơ le điều khiển CR1 để khởi động lại hệ thống bảo vệ

Trên Faultable Transformers, bật công tac su cé FS1 của may biến áp T1 sang vi

tri 1 dé tao ra sự cố chạm đất gần điểm giữa của cuộn sơ câp của máy biến áp

T1 Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay và Three-Phase Overcurrent Relay

Trên Faultable Transformers, bat cong tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự cố

13 Tắt nguồn Power Supply

Tắt nguôn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station Tháo rời tất cả các dây nối và cáp

1.5 Kết luận

Trong bài thí nghiệm này chúng ta nhận thấy rằng các máy biến áp cỡ lớn

(S > 100kVA) thường được bảo vệ bằng rơ le bảo vệ và các máy cắt tự động Ta

cũng biết được rằng các rơ le quá dòng được tăng cường cho hệ thống bảo vệ máy biến áp để làm nhiệm vụ bảo vệ quá dòng Và khi dòng điện chạy qua máy biến áp vượt qua giá trị đặt của rơ le quá dòng trong khoảng thời gian đặt trước máy biến áp sẽ được loại bỏ ra khỏi hệ thống Chúng ta cũng nhận thấy rằng rơ le chống chạm đất có thê bao gồm hệ thống bảo vệ qua dong để tăng cường khả năng cắt nhanh và tăng độ nhạy chống lại sự chống chạm đất bên phía sơ cấp máy biến áp

2 Phối hợp bảo vệ máy biến áp điện lực ba pha

Mục tiêu: „ „

Trang 39

104

Bài thí nghiệm này giúp chúng ta có thể kết nói, điều chỉnh và kiểm tra hệ thống bảo vệ máy biến áp ba pha

Xác định cấp độ bảo vệ cho máy biến áp phụ thuộc vào giá trị và tầm quan trọng của nó trong hệ thống điện Ví dụ đối với máy biến áp cỡ nhỏ có thể sử dụng câu chì để bảo vệ, máy biến áp cỡ lớn thì phải dùng các thiết bị bảo vệ tốt hơn, tin cậy hơn

Bảo vệ so lệch và bảo vệ chạm đất thường được kết hợp với nhau khi bảo

vệ cho máy biến áp ba pha Bảo vệ so lệch có thể bảo vệ cho các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp Bảo vệ chống chạm đất được dùng thêm khi có

yêu cầu cao về độ nhạy, thường là trong trường hợp trung tính của cuộn sao nối đất thông qua điện trở nối đất Hơn nữa bảo vệ quá dòng còn được sử dụng để bảo vệ dự trữ trong trường hợp bảo vệ chính bị sự cô

Một vấn đề phát sinh khi kết hợp bảo vệ so lệch và bảo vệ chống chạm đất Bên cuộn đấu sao cla may biến áp, trong bao vệ so lệch cuộn thứ cấp của các máy biến dòng cần, được nôi tam giác Mặt khác trong bảo vệ chống chạm đất yêu cầu cuộn thứ cấp của máy biến dòng phải nối song song Đây chính là

vấn đề mâu thuẫn vì hai loại bảo vệ yêu cầu hai cách nối khác nhau

Vấn đề này được giải quyết băng cách sử dụng hai chế độ điều chỉnh biến dòng bên cuộn nối sao của máy biến áp Cách này rất đắt nhưng hoạt động của

hai loại bảo vệ được đảm bảo độc lập nhau Một cách giải quyết khác là một chế

độ điều chỉnh trên biến dòng và dùng máy biến đòng phụ phía sao của máy biến áp

* Tóm tắt bài thí nghiệm

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

Phan thir hai, nối kết các thiết bị như (hình 6- -5), (hinh 6-6),(hinh 6- -7)

Trong mạch này máy biến áp được kết nối với nguồn có thể thay đổi cung cấp cho tải điện trở cân bằng Sơ đồ bảo vệ của máy biến áp bao gồm bảo vệ so lệch,

bảo vệ chạm đất và bảo vệ quá dòng Khi bảo vệ so lệch, bảo vệ chạm đất hoặc

bao vệ qua dong tác động, máy biến áp được cắt ra khỏi nguồn làm việc

Phần thứ ba, kiểm tra lại sơ đồ bảo vệ máy biến áp đo các sự cố khác nhau

trong mạch đã được trình bày trước đó

Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor

Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, EMS Workstation, Protective Relaying

Control Station, dây cáp và dây đai

2.4 Trình tự thí nghiệm

1 Néi nguén cia Protective Relaying Control station voi nguén điện ba pha và

Trang 40

105

Dua các công tắc sự cố trên AC/DC Current Sensitive Relay, Three-Phase Overcurrent Relay va AC/DC Voltage Sensitive Relay về vị trí 0 (off) sau đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station

TDI thời gian trì hoãn - 55- 55+ cs# SSTI thời gian tạm nghỉ

SST2 thời gian tạm nghỉ

3 Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module,

Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, lên trén EMS Workstation

Kiểm tra nguồn cung cắp phải đang tắt và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí 0

Trên Current Transformers chắc chắn tất cả các công tắc đều được đặt ở

4 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 hinh MD 36-06-05, MD 36-06-06 va MD 36-06-07

Công tắc Transformer TI Fault (FSI đến

Công tac Transformer T2 Fault (FSI đến

FS3)‹: ¿: 2.220

Trên Transmission Grid (A)

Ons TAG SL, say nan nan ae 0 (open) Công tắc S2 Ăccccsc 1 (close) Trên AC/DC Voltage Sensitive Relay Công tắc INPUT AC Công tắc MODE OVER VOLTAGE

NOPINITIATE PAUL cascnesussneisencinerosecssented vi tri nha Công tắc FAULT DURATION 0,3 — 30s

Chắc chắn các máy biến dong được nối như hinh MD 36-06-05, MD 36-

06-06 và MĐ 36-06-07, sau đó bật các công tắc CT1, CT2, CT3 trên Current Transformers sang vị trí 0 (open)

6 Trên AC/DC Current Sensitive Relay được dùng để bảo vệ so lệch chính định

giá trị đặt dòng điện và sai số lần lượt là 1A và 5%

7 Chỉnh định giá trị đặt áp và sai số của AC/DC Voltage Sensitive Relay lần lượt là 1V va 5%

8 Diéu chinh giá trị đặt dòng điện cla Three-Phase Overcurrent Relay

xắp xi 200% dòng đầy tải định mức của máy biến áp

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	22,8 MB