2. Phối hợp bảo vệ máy biến áp điện lực ba pha
KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA Mã bài: 19-
Giới thiệu
Bảo vệ quá dòng thường được sử dụng để bảo vệ động cơ không đồng bộ ba pha chống lại các sự cố chạm pha tại cực từ của động cơ như ngắn mạch, bắn tia lửa điện trong cực động cơ… Dòng điện khi sự cố lớn hơn rất nhiều lần so với chế độ làm việc thông thường của động cơ. Khi động cơ rơi tốc trong lúc đang vận hành hoặc động cơ không thể khởi động do quá tải, dòng điện trong cuộn dây quấn stato sẽ tăng đến giá trị dòng điện hãm động cơ và động cơ phát nóng do tổn hao đồng tăng cao. Làm cho động cơ quá nhiệt nhanh chóng.
Vậy bài học này cung cấp cho học viên các kiến thức và kỹ năng cơ bản về thí nghiệm bảo vệ sự cố cuộn dây quấn stator quá dòng và chống hiện tượng rơi tốc cho động cơ không đồng bộ ba pha
Mục tiêu:
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ các sự cố về điện bên trong cuộn dây stato động cơ cảm ứng.
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ quá dòng, bảo vệ chống lại hiện tượng rơi tốc của động cơ.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
1.Bảo vệ sự cố cuộn dây quấn stato
Mục tiê:
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ sự cố cuộn dây quấn stato
- Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện trong mạch. 1.1.Mục đích thí nghiệm
Thực hiện bài thí nghiệm học viên làm quen được với các hệ thống được sử dụng để bảo vệ động cơ không đồng bộ ba pha chống lại các sự cố về điện bên trong cuộn dây stato.
1.2.Tóm tắt lý thuyết
Trong các cuộn dây quấn stato của động cơ ba pha có thể xảy ra các sự cố chạm đất, chạm pha – pha và sự cố chạm các vòng dây quấn với nhau.. Tuy nhiên, sự cố này có thể được bảo vệ dễ dàng bằng cách sử dụng hệ thống bảo vệ chống chạm đất thông thường như (hình 7-1).
Hình 7-1. Hệ thống bảo vệ chống chạm đất các cuộn dây quấn stato của động cơ ba pha
Phía thứ cấp của các máy biến dòng được nối song song để lấy vec tơ tổng của các dòng điện dây pha. Khi không có sự cố xảy ra trên bất kỳ cuộn dây quấn stato nào thì vec tơ tổng này xấp xỉ bằng 0. Rơ le bảo vệ có thể là rơ le quá dòng tức thời. Sự cố chạm pha – pha của các cuộn dây stato của động cơ ba pha ít xảy ra
Hình 7-2. Hệ thống bảo vệ so lệch cho các cuộn dây quấn của động cơ ba pha
hơn do có lớp cách điện tốt giữa các cuộn dây quấn. Hơn nữa, sự cố chạm pha – pha có thể trở thành sự cố chạm đất do các cuộn dây quấn stato được nối tới vỏ kim loại nối đất. Kết quả là làm cho hệ thống bảo vệ chống chạm đất cũng có thể tác động trong trường hợp này. Tuy nhiên đối với các động cơ có công suất lớn và quan trọng thì thường sử dụng hệ thống bảo vệ so lệch để bảo vệ sự cố chạm pha – pha trước khi chúng biến thành sự cố chạm đất, điều này sẽ làm giảm bớt tổn hại đối với các cuộn dây stato. Hình 7-2 ; miêu tả sơ đồ đơn giản của hệ thống bảo vệ so lệch bảo vệ các cuộn dây stato của động cơ ba pha.
Sự cố chạm các vòng dây quấn với nhau bên trong cuộn dây stato của động cơ thường khó bảo vệ, do đó các thiết bị bảo vệ yêu cầu cần thiết tương đối phức tạp. Vì lý do này mà hệ thống bảo vệ chống sự cố chạm các vòng dây quấn với nhau thường không được sử dụng.
٭ 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 7-3) và ( hình7-4). Trong mạch này động cơ ba pha có nối hệ thống nối đất được bảo vệ bằng một hệ thống bảo vệ chống chạm đất. Khi sự cố chạm đất trong bất kỳ cuộn dây quấn stato nào, dòng rò chạy ra từ các cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng được kết nối song song và rơ le quá dòng sẽ tác động. Nó tạo ra dòng điện chạy trong rơ le điều khiểnCR1. Công tắc tơ CR1-C đóng để ghi nhân sự cố và nút reset tương ứng sáng lên. Công tắc tơ CR1-B mở để hở mạch CR1 để loại bỏ động cơ ra khỏi nguồn cung cấp.
Ta sẽ lần lượt tạo ra các sự cố pha chạm đất và sự cố chạm pha – pha, quan sát hoạt động của hệ thống bảo vệ chống chạm đất. Sau đó tháo rời điện trở nối đất và lặp lại các sự cố trên để quan sát sự hoạt động của hệ thống bảo vệ.
Trong phần thứ ba của bài thí nghiệm ta sẽ thay đổi cách kết nối các thiết bị để trở thành hệ thống bảo vệ so lệch. Ta sẽ tạo ra các sự cố tương tự và quan sát hệ thống bảo vệ hoạt động trong cả hai trường hợp có và không có điện trở nối đất của động cơ ba pha.
1.3.Thiết bị thí nghiệm
Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Four-Pole Squirrel-Cage Induction Motor, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station, dây đai, dây cáp.
1.4. Trình tự thí nghiệm
1. Nối nguồn của Protective Relaying Control station với nguồn điện ba pha và DC Power Supply của Protective Relaying Control Station đang tắt.
Đưa các công tắc sự cố trên AC/DC Current Sensitive Relay về vị trí 0 (off) sau đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station.
2. Đặt trên Universal Fault Module như sau:
TD1 thời gian trì hoãn………..…..……….~1 s SST1 thời gian tạm nghỉ………..……..………..~3 s SST2 thời gian tạm nghỉ………~10 s 3. Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Four-Pole Squirrel-Cage Induction Motor, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC Ammeter, AC Volmeter lên trên 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 vị trí 1 (close) để ngắn mạch thứ cấp cho máy biến dòng.
Bảo vệ chống chạm đất các cuộn dây quấn của động cơ không đồng bộ ba pha
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 7-3. Sơ đồ kết nối thiết bị trên EMS Workstation 5. Đặt sẵn các thiết bị như sau:
Trên Faultable Transformers Trên Transmission Grid (A)
Công tắc S1 ……….………. 0 (open) Trên AC/DC Current Sensitive Relay
Công tắc INPUT………..……...…...AC Công tắc MODE………..….. OVER CURRENT Trên Universal Fault Module
Nút INITIATE FAULT……….………….vị trí nhả Công tắc FAULT DURATION……….0,05 – 5s Chắc chắn các máy biến dòng được nối như hình MĐ 36-07-03, sau đó bật các công tắc CT1, CT2, CT3 trên Current Transformers sang vị trí 0 (open).
6. Trên AC/DC Current Sensitive Relay chỉnh định giá trị đặt dòng điện và sai số lần lượt là 1,2A và 5%. Điều này tạo cho AC/DC Current Sensitive Relay tác động ngắt khi dòng rò đạt đến giá trị xấp xỉ bằng 20% dòng đầy tải định mức của động cơ.
Mở nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station.
Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí 0 để mở công tắc tơ CR2 làm ngăn chặn hoạt động của hệ thống bảo vệ chống chạm đất và cho phép AC/DC Current Sensitive Relay hoạt động để quan sát.
7. Bật nguồn Power Supply trong khi đang quan sát giá trị dòng điện được chỉ thị bởi AC Ammeter và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay. Động cơ ba pha sẽ bắt đầu quay.
8. Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố chạm đất trên một pha của các cuộn dây quấn động cơ. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay.
Miêu tả hiện tượng xảy ra
--- --- ---
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả. 9. Tắt nguồn cung cấp Power Supply.
Trên Universal Fault Module, tháo kết nối giữa công tắc tơ K1-A với đất sau đó nối nó với điểm sự cố 2.
Bật nguồn Power Supply. Động cơ ba pha sẽ bắt đầu quay.
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố chạm pha – pha trong các cuộn dây quấn động cơ. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay.
Miêu tả hiện tượng xảy ra
--- --- ---
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả. 10. Tắt nguồn cung cấp Power Supply.
Trên Universal Fault Module, tháo kết nối giữa công tắc tơ K1-A với điểm sự cố 2, sau đó nối với đất.
Bật nguồn Power Supply. Động cơ ba pha sẽ bắt đầu quay.
Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí 1 để đóng công tắc tơ CR2. Hệ thống bảo vệ chống chạm đất hoạt động.
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố chạm đất trên một pha của các cuộn dây quấn động cơ. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay.
Miêu tả hiện tượng xảy ra
--- --- ---
Hình 7-4. Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station 11. Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT ở vị trí nhả. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí 0 để mở công tắc tơ CR2 làm ngăn chặn hoạt động của hệ thống bảo vệ chống chạm đất.
Tắt nguồn Power Supply tháo rời hệ thống nối đất khỏi điểm trung tính của các cuộn dây sơ cấp của Faultable Transformers. Động cơ lúc này không được nối với hệ thống nối đất.
Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, nhấn nút RESET của rơ le điều khiển CR1 để khởi động lại hệ thống bảo vệ.
12. Bật nguồn Power Supply. Động cơ ba pha sẽ bắt đầu quay.
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố chạm đất trên một pha của các cuộn dây quấn động cơ. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay.
Miêu tả hiện tượng xảy ra
--- ---