XOAY CHIỀU ĐỒNG BỘ
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 thể thì không thể bảo vệ hết tất cả các sự cố 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 nối, điều chỉnh và kiểm tra được hệ thống bảo vệ 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. Mục đích thí nghiệm
Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm này, học viên có thể kết nối, điều chỉnh và kiểm tra hệ thống bảo vệ máy phát điện xoay chiều đồng 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 bảo vệ sự cố chống chạm đất của cuộn dây quấn 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 bất 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.
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, MĐ 36-04-03. Trong mạch này, máy phát điện đồng bộ cung cấp công suất cho nguồn điện ba pha. Hệ thống bảo vệ gồm bảo vệ so lệch không hãm, bảo vệ dòng công suất ngược, bảo vệ rotor chạm đất và bảo vệ quá dòng. Khi hệ thống bảo vệ so lệch không hãm, hệ thống bảo vệ công suất ngược hay hệ thống bảo vệ quá dòng tác động do sự cố, máy phát bị cắt khỏi nguồn và mạch kích từ hở, sự 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 cấp công suất tác dụng tới nguồn. Cuối cùng ta điều chỉnh dòng kích từ máy phát để hệ số công suất không đổi.
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, dây đai, dây cáp.
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, 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 lên trên EMS Workstation.
Dùng dây đai để liên kết cơ khí giữa Synchronous, Motor/ Generator và Primer Mover/ Dynatometer.
Kiểm tra nguồn cung cấp phải đang tắt và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí 0.
Trên Current Transformers đưa tất cả các công tắc về vị trí 1 (close) để 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 của Primer Mover/ Dynatometter tới ngõ ra 24V của Power Supply.
Trên Power Supply bật nguồn 24V AC.
5. Kết nối Interconnection Module đã được nắp đặt trên EMS Workstation tới Interconection Panel của Protective Relaying Control Station bằng các dây cáp.
Hình 4-1. Sơ đồ kết nối của thiết bị trên EMS Workstation (phần 1). 6. Đặt sẵn các thiết bị như sau:
Trên Synchronous Motor/ Generator
Công tắc EXCITER………...……….1 (close) Nút vặn EXCITER…………..……..……….MAX 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) Trên Transmission Grid (A)
Công tắc S3 ……….……….1 (close) Công tắc S1 và S2………..……….O (open) Trên AC/DC Current Sensitive Relay
Công tắc INPUT………..……...…...AC Công tắc MODE………..UNDER CURRENT Trên AC/DC Voltage Sensitive Relay
Công tắc INPUT………..…...……..…...AC Công tắc MODE………...OVER VOLTAGE Trên Universal Fault Module
Nút INITIATE FAULT……….………….vị trí nhả Công tắc FAULT DURATION……….0,05 – 5s
Hình 4-3. Sơ đồ kết nối của thiết bị trên 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 xấp xỉ 150% dòng đầy tải định mức của máy phát điện xoay chiều đồng bộ, dựa vào tính toán của những tỉ số của máy biến đổi dòng.
9. Chỉnh định giá trị đặt áp và sai số của AC/DC Voltage Sensitive Relay lần lượt là 30V và 5%.
Bật nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station.
Hòa đồng bộ máy phát
10. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S4 sang vị trí O (open) để mở công tắc tơ CR4 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ công suất ngược.
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 giá trị điện trở R1 sao cho điện áp pha của máy phát đồng bộ xấp xỉ 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.
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 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.
12. Trên Power Supply, điều chỉnh nhẹ núm điều chỉnh điện áp theo chiều kim đồng hồ đến khi dòng điện I1 xấp xỉ gần bằng giá trị đầy tải của máy phát. Công suất tác dụng hiển thị bởi Three-Phase Wattmeter/Varmeter phải là giá trị dương, có nghĩa là máy phát cung cấp công suất cho nguồn ba pha.
Điều chỉnh giá trị điện trở R1 để công suất phản kháng được chỉ bởi Three- Phase Wattmeter/Varmeter có thể bằng 0.
13. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S4 sang vị trí 1 (close) để 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 K1-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 tạo ra sự 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.
--- --- --- 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 sự cố chạm đất rotor.
15. Nối công tắc tơ K1-A của Universal Fault Module tới điểm sự cố 2 như trên hình MĐ 36-04-01.
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố pha chạm đất 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 thống bảo vệ.
Tắt nguồn 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.
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, nhấn 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 S1 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, nhấn nút RESET của rơ le điều khiển CR2 để khởi động lại hệ thống bảo vệ chống dòng công suất ngược.
Lặp lại các bước 10 và 13 để khởi động và hòa đồng bộ máy phát điện xoay chiều đồng bộ.
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 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 thống bảo vệ.
Tắt nguồn Power Supply. Miêu tả hiện tượng xảy ra
---