CHIỀU ĐỒNG BỘ - HÒA ĐỒNG BỘ MÁY PHÁT ĐIỆN
Mã bài:19-03 Giới thiệu:
Hiện tượng quá tốc độ có thể dẫn đến hư hỏng về cơ, về điện khi quá tốc làm cho điện áp do máy phát tăng cao, kết quả là bị quá áp. Bảo vệ chống quá tốc độ, quá dòng cho máy phát xoay chiều đồng bộ- hòa đồng bộ máy phát điện là rất cần thiết.
Vì vậy bài học này cung cấp cho học viên kiến thức và kỹ năng về bảo vệ chống quá tốc độ, quá dòng cho máy phát xoay chiều đồng bộ- hòa đồng bộ máy phát điện .
Mục tiêu:
- Trình bày được các biện pháp bảo vệ khác nhau dùng để bảo vệ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ.
- Trình bày được cách hòa đồng bộ máy phát điện vào hệ thống.
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ quá tốc độ và quá dòng cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
1. Bảo vệ quá tốc độ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ
Mục tiêu:
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ quá tốc độ cho 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
Bài thí nghiệm giúp học viên làm quen với hệ thống bảo vệ quá tốc độ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ.
1.2.Tóm tắt lý thuyết
Tốc độ quay của máy phát đồng bộ được điều chỉnh bởi máy điều tốc để tần số phát ra bằng với giá trị định mức. Máy điều tốc điều chỉnh lượng công suất cơ cho động cơ sơ cấp nhằm ngăn dòng tải thay đổi để tần số luôn ổn định. Trong trường hợp hoạt động bình thường, tốc độ và tần số phải xấp xỉ giá trị định mức.
Tuy nhiên, hiện tượng quá tốc có thể xuất hiện khi máy phát mất tải. Hiện tượng này phụ thuộc vào quán tính của hệ thống, giá trị của tải và khả năng điều chỉnh của máy điều tốc.
Hiện tượng quá tốc độ có thể dẫn đến hư hỏng về cơ. Hơn nữa, có thể gây hư hỏng về điện khi quá tốc làm cho điện áp do máy phát tăng cao, kết quả là bị quá áp. Bảo vệ chống quá tốc độ có thể dùng rơ le quá tần số như (hình 3-1)
Hình 3-1. Bảo vệ quá tốc cho máy phát dùng rơ le quá tần số
Rơ le quá tần số dùng để kiểm tra tần số của điện áp máy phát. Nó nối với hai đầu cực của máy phát qua một máy biến điện áp. Khi tần số vượt quá giá trị định trước, rơ le quá tần số tác động. Công suất của động cơ sơ cấp bắt đầu bị cắt và làm giảm quá tốc độ.
٭ Tóm tắt lý thuyết
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 3-2. và hình 3-3). Trong mạch điện này, máy phát đồng bộ được bảo vệ chống quá tốc cung cấp công suất tác dụng cho bộ nguồn ba pha. Hệ thống bảo vệ quá tốc bao gồm một rơ le quá tần số được nối với máy phát qua một máy biến điện áp. Khi tần số điện áp phát ra vượt quá giá trị định trước, rơ le quá tần số sẽ tác động. Bắt đầu có dòng điện trong rơ le điều khiển CR1. Công tắc tơ CR1-C đóng để ghi nhận hư hỏng và nút RESET sáng lên. Công tắc tơ CR1-B mở để mở công tắc tơ CR2, do đó công suất cấp cho động cơ sơ cấp bị cắt nhằm giảm quá tốc.
Mở công tắc tơ CR3 để ngăn hoạt động của hệ thống bảo vệ quá tốc. Máy phát ba pha cung cấp một phần công suất cho tải, ta xác định được lượng công suất cung cấp cho động cơ sơ cấp, mở công tắc tơ CR1, đột ngột cắt tải ra khỏi máy phát (nguồn ba pha), quan sát hiện tượng xảy ra. Lặp lại các thao tác trên với máy phát hoạt động đầy tải. So sánh kết quả và ảnh hưởng của tải tới tình trạng quá tốc. Đóng công tắc tơ CR3 cho phép hệ thống bảo vệ hoạt động. Cho máy phát cung cấp đầy tải, mở công tắc tơ CR1 và quan sát 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), Resistor Load, Power Diodes, Synchronizing Module, Three-Phase Wattmeter/Varmeter, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station, dây đai, dây cáp.
1.4. Trình tự thí nghiệm
1. Nối nguồn của Protective Relaying Control station với nguồn điện ba pha và DC Power Supply của Protective Relaying Control Station đang tắt.
Đưa các công tắc sự cố trên AC/DC Current Sensitive Relay về vị trí 0 (off) sau đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station.
2. Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Synchronous Motor/ Generator, Primer Mover/ Dynatometer, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Resistor Load, Power Diodes, Synchronizing Module, Three-Phase Wattmeter/Varmeter, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter lên trên EMS Workstation.
Dùng dây đai để liên kết cơ khí giữa Synchronous, Motor/ Generator và Primer Mover/ Dynatometer.
Kiểm tra Power Supply và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí 0.
3. Kết nối ngõ vào LOW POWER INPUT của Primer Mover/ Dynatometer tới ngõ ra 24V của Power Supply.
Trên Power Supply bật nguồn 24V AC. Bảo vệ quá tốc độ cho động cơ 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.
Hình 3-2. Sơ đồ kết nối thiết bị trên EMS Workstation Điện áp……….7-N
Trên Synchronous Motor/ Generator
Công tắc EXCITER………..……….1 (close) Nút vặn EXCITER…………..……..……….vị trí giữa (mid) Trên Primer Mover/ Dynatometer
Công tắc MODE………. Primer Mover Công tắc DISPLAY………SPEED Trên Transmission Grid (A)
Công tắc S1 ……….……….1 (close) Công tắc S2………..……….O (open) Trên Synchronizing Module
Công tắc S1 …………..………...…….O (open)
Hình 3-3. Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station 6. 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 quá tốc và cho phép quan sát hiện tượng xảy ra khi máy phát điện bị mất tải đột ngột.
Chỉnh giá trị quá tần của Under/Over Frequency Relay ~ 54Hz.
Trên Under/Over Frequency Relay chỉnh sai số ở mức thấp nhất ~ 0,1Hz. 7. Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp để động cơ sơ cấp quay ở tốc độ nhỏ hơn 50 vòng/phút so với tốc độ định mức của máy phát điện xoay chiều đồng bộ.
Chỉnh núm điều chỉnh EXCITER của Synchronous Motor/ Generator để điện áp pha của máy phát đồng bộ ( được chỉ thi bởi E1) 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 4 và 5 của Synchronizing Module, sau đó mở nguồn trở lại.
8. Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp sao cho bóng đèn trên Synchronizing Module chớp tắt đồng bộ đến khi sự chớp tắt diễn ra rất chậm. Điều này cho thấy tần số của máy phát đồng bộ gần bằng với nguồn.
Trên Synchronizing Module, bật công tắc S1 tại vị trí 1 (close) để nối máy phát với nguồn ba pha. Máy phát bây giờ được hòa đồng bộ với nguồn ba pha.
9. Trên Synchronous Motor/ Generator, chỉnh núm EXCITER sao cho công suất phản kháng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter bằng 0.
Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp theo chiều kim đồng hồ đến khi dòng điện xấp xỉ bằng 33% giá trị đầy tải định mức của máy phát. Công suất tác dụng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter phải là giá trị dương, có nghĩa là máy phát cung cấp công suất cho nguồn ba pha.
Điều chỉnh lại núm điều chỉnh điện áp và nút EXCITER sao cho dòng điện có giá trị 33% giá trị đầy tải định mức và công suất phản kháng bằng 0.
10. Ghi lại các giá trị công suất tác dụng máy phát đồng bộ sơ cấp, điện áp và dòng điện của động cơ sơ cấp ( hiển thị bằng đồng hồ Power Supply) trong trường hợp non tải:
Công suất tác dụng của máy phát:……….W. Điện áp một chiều của động cơ sơ cấp:…………..V. Dòng điện một chiều của động cơ sơ cấp:………..A.
Tính công suất tác dụng cấp cho động cơ sơ cấp:……….W.
11. Trên Transmission Grid (A), đặt công tắc S1 ở vị trí O để làm hở mạch công tắc tơ CR1, do đó làm đứt kết nối tải (nguồn ba pha) với máy phát. Quan sát tín hiệu tác động quá tần (LED đỏ) trên Under/Over Frequency Relay.
Ghi lại tốc độ của máy phát sau khi bị cắt tải:
Tốc độ quay của máy phát:………..vòng/phút. Chỉnh núm điều chỉnh điện áp về vị trí 0 và tắt nguồn.
Miêu tả hiện tượng xảy ra khi tải đột ngột bị ngắt ra khỏi máy phát:
--- --- ---
Rơ le quá tần số có tác động không? Vì sao?
--- --- ---
12. Trên Transmission Grid (A), đặt công tắc S1 ở vị trí 1 (close) để đóng công tắc tơ CR1.
Trên Synchronous Motor/ Generator chỉnh núm EXCITER ở vị trí mid. Trên Synchronizing Module đặt S1 tại vị trí O (open).
Lập lại từ bước 7 và 8 để khởi động và hòa đồng bộ máy phát.
13. 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 phải là giá trị dương, có nghĩa là máy phát cung cấp công suất cho nguồn ba pha.
Điều chỉnh lại núm điều chỉnh điện áp trên Power Supply và nút EXCITER trên Synchronous Motor/ Generator sao cho công suất phản kháng bằng 0.
14. Ghi lại các giá trị công suất tác dụng máy phát đồng bộ cấp cho nguồn, điện áp và dòng điện của động cơ sơ cấp trong trường hợp đầy tải:
Công suất tác dụng của máy phát:……….W. Điện áp một chiều của động cơ sơ cấp:…………..V. Dòng điện một chiều của động cơ sơ cấp:………..A.
Tính công suất tác dụng cấp cho động cơ sơ cấp:……….W.
15. Trên Transmission Grid (A), đặt công tắc S1 ở vị trí O để làm hở mạch công tắc tơ CR1, do đó làm đứt kết nối tải (nguồn ba pha) với máy phát. Quan sát tín hiệu tác động quá tần (LED đỏ) trên Under/Over Frequency Relay.
Ghi lại tốc độ của máy phát sau khi bị cắt tải:
Tốc độ quay của máy phát:………..vòng/phút. Chỉnh núm điều chỉnh điện áp về vị trí 0 và tắt nguồn.
Miêu tả hiện tượng xảy ra khi tải đột ngột bị ngắt ra khỏi máy phát:
--- --- ---
Rơ le quá tần số có tác động không? Vì sao?
--- ---