Trong đợt thực tập tốt nghiệp này , với sự giúp đỡ và chỉ bảo nhiệt tình của cácgiáo viên trong bộ môn , đặc biệt là thầy Nguyễn Bình Thành và thầy Trần Văn Tuấn em đã đợc tiếp xúc với n
Trang 1Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Lời nói đầuTrong quá trình học tập , ngoài những giờ lên lớp , thảo luận trong nhóm thìnhững đợt thực tập cũng là hết sức cần thiết nhằm giúp cho sinh viên tiếp xúc đợc vớithực tế , hiểu rõ hơn về những gì đã học ở trên lớp Ngoài ra cũng là dịp để chúng tatiếp xúc với những tiến bộ kỹ thuật đang đợc áp dụng trên thế giới cũng nh ở ViệtNam
Trong đợt thực tập tốt nghiệp này , với sự giúp đỡ và chỉ bảo nhiệt tình của cácgiáo viên trong bộ môn , đặc biệt là thầy Nguyễn Bình Thành và thầy Trần Văn Tuấn
em đã đợc tiếp xúc với những vấn đề cụ thể thực tế giúp em hiểu rõ hơn về các lĩnh vựctrong ngành hệ thống điện , các ứng dụng của điện tử , vi xử lý trong công nghiệp
Ngoài ra , với sự giúp đỡ của các cán bộ phân xởng tự động tại nhà máy thuỷ
điện Hoà Bình đã giúp em thực hiện đợt thực tập có chất lợng hơn
Qua đợt thực tập em đã tìm hiểu đợc về chế độ bù của máy điện đồng bộ ba phathực hiện thiết kế chế tạo đợc rơle số cách điện và hiểu rõ nguyên lý của máy đo PQ
số , máy đo độ dãn nở sứ do thầy Nguyễn Bình Thành thiết kế
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô các cán bộ ở nhà máy thuỷ điện Hoà Bình cùngcác bạn trong lớp đã tận tình giúp đỡ em
Sinh viên
phần 1 Chế độ bù của máy phát điện đồng bộ
Trang 2Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình có 8 tổ máy sử dụng tuabin nớc , mỗi tổ máy cócông suất là 240MW Tổng công suất của toàn nhà máy là 1920MW Nhà máy giữ vaitrò điều tần trong hệ thống lới điện quốc gia
Máy phát điện đồng bộ làm việc ở chế độ bù gọi là máy bù đồng bộ dùng đểphát công suất phản kháng cho lới điện nhằm bù hệ số công suất ( cos ) và ổn định
điện áp
1) Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ ba pha
Cấu tạo của máy điện đồng bộ ba pha gồm stato mang dây quấn ba pha , rotomang dây quấn kích từ một chiều
Cho dòng điện kích từ vào dây quấn kích từ sẽ tạo lên từ trờng roto F0 Khi totoquay bằng động cơ sơ cấp từ trờng của roto sẽ cắt các dây quấn phần ứng stato và cảmứng ra sức điện động xoay chiều hình sin có trị số hiệu dụng là :
E0=4,44.F.W1.Kdq.F0Khi dây quấn stato nối với tải trong dây quấn có dòng điện ba pha Dòng điện
ba pha sẽ tạo nên từ trờng quay với tốc độ là n1=60.f/p đúng bằng tốc độ của roto
2) Phản ứng phần ứng
Suất điện động E0 cảm ứng ra sẽ chậm pha so với từ thông F0 một góc 900 Dâyquấn stato nối với tải sẽ tạo ra dòng điện I cung cấp cho tải Dòng điện I sẽ tạo ra từ tr-ờng quay phần ứng F, quay đồng bộ với từ thông roto F0
Với tải thuần trở góc lệch pha y=0 , E0 và I cùng pha Từ thông phần ứmg Fcùng pha với I , có hớng ngang trục , làm méo từ trờng cực từ gọi là phản ứng phần ứngngang trục
Với tải thuần cảm góc lệch pha y=900 , từ thông phần ứng F ngợc chiều với F0 ,gọi là phản ứng phần ứng dọc trục khử từ , có tác dụng làm giảm từ trờng tổng
Trang 3Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Với tải thuần dung góc lệch pha y=-900 dòng điện sinh ra từ thông phần ứng Fcùng chiều với F0 gọi là phản ứng phần ứng dọc trục trợ từ , có tác dụng làmtăng từ tr -ờng tổng
Với tải bất kỳ ta phân tích dòng điện I thành 2 thành phần :
Thành phần dọc trục Id = I sinyThành phần ngang trục Iq = I sinyDòng điện I sinh ra từ trờng phần ứng vừa có tính chất ngang trục vừa có tínhchất dọc trục trợ từ hay khử từ tuỳ thuộc vào tính chất của tải ( tính chất điện cảm hoặctính chất điện dung )
3) Các phơng trình cơ bản của máy điện đồng bộ
a-Máy cực lồi
Ů=Ě0–j.İd .Xd – j İq.Xq
Trang 4Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
b-Máy cực ẩn
Ů=Ě0–j.İ.Xdb
c-Công suất tác dụng
P=m.U.I.cosfTrong đó
Từ giản đồ véc tơ Q =
db
X
U m E
U
m cos 2
4) Điều chỉnh công suất tác dụng và công suất phản kháng
a-Điều chỉnh công suất tác dụng
Muốn điều chỉnh công suất tác dụng ta phải điều chỉnh công suất cơ đa vàoroto Đối với máy điện đồng bộ sử dụng tuabin nớc , việc điều chỉnh công suất cơ đợc
Trang 5Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
thực hiện bằng cách thay đổi độ mở của cánh hớng hoặc thay đổi độ nghiêng của cánhtuabin
Khi Q> 0 máy phát công suất phản kháng cung cấp cho tải ta nói máy quá kíchtừ
Muốn thay đổi công suất phản kháng của máy ta phải thay đổi E0 nghĩa là phải
điều chỉnh dòng điện kích từ ở roto Muốn tăng công suất phản kháng phát ra thì phảităng kích từ
Trong trờng hợp máy điện đồng bộ làm
việc thiếu kích từ dòng điện İ chậm pha sau điện
cơ làm việc ở chế độ này vì động cơ sẽ tiêu thụ
công suất phản kháng của lới điện làm giảm hệ
số công suất của lới Trong công nghiệp ngời ta
cho động cơ làm việc ở chế độ quá kích từ dòng
điện I sẽ vợt trớc pha điện áp U , động cơ vừa
tạo ra cơ năng đồng thời phát ra công suất phản
kháng đó chính là chế độ bù của máy điện đồng
bộ có tác dụng nâng cao công suất phản kháng
cho lới điện
II- thực hiện việc vận hành chế độ bù của máy phát điện đồng
Trang 6Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Máy phát muốn làm việc ở chế độ bù thì phải đang đợc hoà với lới Ngời ta sẽtăng kích từ của máy để nó làm việc ở chế độ quá kích từ khi đó máy sẽ phát ra côngsuất phản kháng Trong chế độ bù rôto vẫn quay với tốc độ đồng bộ với tần số điện l-
ới Để máy không tiêu tốn công suất phản kháng của lới ta phải dùng khí nén nớc trongbuồng tuabin để làm giảm sức cản của nớc lên cánh tuabin
Mức nớc trong buồng tuabin sẽ đợc đo theo nguyên lý chênh áp Chế độ bù củamáy sẽ gọi là không thành công và đợc kết thúc nếu công suất cơ ở chế độ bù lớn hơn5MW
PHầN II: THIếT Kế RƠLE số CáCH ĐIệN
I-Tổng quan về sự phát triển của Rơle số
Trang 7Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Trớc những năm 70 các thiết bị đo lờng và bảo vệ là những rơle điện từ tuychúng có thể bảo vệ thiết bị điện khỏi sự cố nhung còn mang nhiều nhợc điểm :
+Từ sau những năm 90 :Vi xử lý , vi điều khiển đợc đa vào thiết bị đo và bảo vệ ,
đã tạo nên những bớc ngoặt trong sự phát triển của các thiết bị trên
- Đo nhanh tác động nhanh chính xác cao tin cậy cao
- Có thể thu thập dữ liệu và lu trữ chúng với dung lợng lớn
- Khả năng biểu diễn thông tin đa dạng phong phú ( hiển thị trên LCD ,LED , ghi và vẽ đồ thị về giá trị trạng thái của quá trình )
- Có thể thực hiện cùng một lúc nhiều chức năng bảo vệ cho một đối ợng đợc bảo vệ ( Tính thành bộ cao )
t Truyền tin đợc với phòng điều khiển trung tâm
- Về kết cấu có thể tích thu gon rất nhiều : Một rơle số có thể thay thế 1
tủ rơle cũ
- Giá thành rẻ hơn thiết bị truyền thống : Ví dụ một tủ rơle truyền thốngbảo vệ một đờng dây phân phối cùng với tủ giá khoảng 3500 USD Trong khi đó mộtrole số bảo vệ đờng dây phân phối giá khoảng 1500 USD , tối đa là 2000 USD Nếusản xuất trong nớc thì giá chỉ còn một nửa đến 2/3 giá trên thậm chí nếu đa vào sảnxuất hàng loạt giá chỉ còn 1/3
II-Nhiêm vụ của role số cách điện cho nhà máy phân đạm HàBắc
Rơle có nhiệm vụ luôn theo dõi điện trở cách điện giữa stato và vỏ máy của mộtmôtơ bơm ngâm chìm trong bể amoniac Môtơ thuộc loại không đồng bộ ba pha cótrung tính không nối đất Sẽ rất nguy hiểm khi xảy chạm điện với vỏ bị mát
nhiệm vụ th :
+Canh đo điện trở cách điện của môtơ chu kỳ đo mỗi giây một lần Nếu
Rcd>600K thì một ngày ghi lại một lần Nếu Rcd thuộc khoảng 500-600K thì một giờghi lại một lần ( ghi giá trị nhỏ nhất ) Nếu Rcd<500K thì tác động rơle cắt môtơ ra khỏilới ghi lại sự cố này cùng thời điểm xảy ra sự cố vào EEPROM
+Hiển thị trên màn hình LCD và LED
+Có thể lập trình thông số bằng một bàn phím chức năng gồm 4 phím
+Truyền tin với phòng điều khiển trung tâm của hệ thống thu thập quản lý và
điều khiển dữ liệu của nhà máy qua cổng truyền thông RS232 và RS485 , giúp ngời vậnhành có thể đối thoại với role từ phòng điều khiển trung tâm
+Sử dụng Real Time Clock ( RTC ) để biết thời điểm xảy ra sự cố
Sơ đồ khối của rơle
Trang 8Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
rs232 & rs485 cổng truyền thông
phím chức năng eeprom 2817a
rtc 12887
lcd led
D
6 5
4 3
2 1
2200nF/400V
MOTOR
150V/1W ZENER3 150V/1W ZENER3
Quan hệ giữa Rcd và Irò :
Irò = 300/(Rp+Rcd)Rcd =300/Irò – Rp = 300/Irò – 740Một u điểm cần chú ý của mạch đo trên là ngăn chặn đợc nguy hiểm khi xảy rachạm vỏ của điện áp cấp cho rôto sẽ gây ra một điện áp xoay chiều gần bằng điện áp
pha đặt trên Rcd xuất hiện dòng rất lớn phống ngợc ra phá hỏng mạch điện tử Đó là
do tác dụng của tụ chặn
Trang 9Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
A B C
D
6 5
4 3
2 1
OP07
Vcc Ref in - Ref cap - Ref cap + Ref in +
In hi
In low Common Int Az Buf Ref out -V Send Run/Hold Buf osc out Osc sel Osc out Osc in Mode CE/LOAD HBEN LBEN Test B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 Or Pol Status GND
ICL7109
100k 330nF
1u
10nF 150nF
1M
+5V
100pF 220k
-5V ZENER
6 4
Phím INC : dùng để tăng giá trị của thông số đợc cài đặt
Phím DEC : dùng để giảm giá trị của thông số đợc cài đặt
Phím OK : khi đã đồng ý giá trị của thông số đợc cài đặt ta nhấn phím OK giái trị
mới ấy sẽ đợc update vào EEPROM
Bàn phím chức năng sử dụng vi mạch mã hoá u tiên 74148Mã của các phím:
FUNC KEY 000 INC KEY 001 DEC KEY 010
OK KEY 011
Trang 10Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
A B C
D
6 5
4 3
2 1
File: D:\TAILIE~1\Quyen\BAOCAO~1\RLCD_H~1.DDB Drawn By:
10u/50V FUNC KEY
GS 14
10u/50V DEC KEY 10K
10u/50V
OK KEY
10K
+5V +5V
P3.3(INT1) P1.2 P1.1 P1.0
4)Màn hình hiển thị LCD
Trong chế độ run màn hình này hiển thị giá trị đo đợc của Rcd cùng với thời gianthực giá trị của Rcd đợc đo và update lên LCD mỗi giây một lần
Ngoài ra LCD cùng với bàn phím chức năng đợc dùng cho việc đối thoại giã Rơle
và ngời vận hành tại hiện trờng khi muốn cài đặt
Trang 11§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
A B C
D
6 5
4 3
2 1
P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 GND
X1 X2 P3.7(RD) P3.6(WR) P3.5(T1) P3.4(T0) P3.3(INT1) P3.2(INT0) P3.1(TxD) P3.0(RxD) Reset P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 R?
Trang 12§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
A B C
D
6 5
4 3
2 1
File: D:\TAILIE~1\Quyen\BAOCAO~1\RLCD_H~1.DDB Drawn By:
MOT 1 NC 2 NC 3 AD0 4 AD1 5 AD2 6 AD3 7 AD4 8 DA5 9 AD6 10 AD7 11 GND
RWNC 1516
ResetIRQ 1819
100 100SQWVcc 2324 R?
DS12887
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE PSEND P2.7 Vcc
P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 GND
X1 X2 P3.7(RD) P3.6(WR) P3.5(T1) P3.4(T0) P3.3(INT1) P3.2(INT0) P3.1(TxD) P3.0(RxD) Reset P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 R?
A
2 C 3 GA 4 GB 5 G 6 Y7 7 GND 8
6) Ngo¹i vi EEPROM (2817A)
Trang 13§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
A B C
D
6 5
4 3
2 1
14 D3D4 1516
D5 17D6 18D7 19
CE 20A10OE 2122
NCA9 2324 A8 25
NC 26
WE 27Vcc 28
R?
2817A
OE 1 I1 2 I2 3 I3 4 I4 5 I5 6 I6 7 I7 8 I8 9 GND
10 O8LE 1112
O7 13O6 14O5 15O4 16O3 17O2 18O1 19Vcc 20
74573
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE PSEND P2.7 Vcc
P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 GND
X1 X2 P3.7(RD) P3.6(WR) P3.5(T1) P3.4(T0) P3.3(INT1) P3.2(INT0) P3.1(TxD) P3.0(RxD) Reset P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
Vcc 16Y0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9
4011 B NAND
1 2
3 5
+5V
+5V
7) HiÓn thÞ trªn LED
Trang 14Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
Để thuận tiện cho việc quan sát Rcd từ khoảng cách xa giá trị Rcd đợc đa ra hiểnthị trên màn hình LED 3
D
6 5
4 3
2 1
HEADER 4
+5v
A564 A564
10K 10K
+5V +5V
1 2 3 4 JP?
HEADER 4
P2.5 DATA
DATA CLK
8) Truyền thông với máy tính trung tâm qua RS232 &RS485
Trang 15§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
A B C
D
6 5
4 3
2 1
1 6 2 7 3 8 4 9 5
DB9
RO 1 RE 2 DE 3 Din
D0/RDVcc 78
C1-4 C2- 5
TO1 14 RI1 13
GNDVcc 1516
MAX232
LM339
4.7K 6.8K
10K
220nF
3.3K 2.2K
A564
+5V +5V
+5V
3 12
+5V
10u
RS485 RS485 +5V
9) M¹ch in
Maincard
Trang 16§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
Top layer of Maincard
Bottom layer of MainCard
Trang 17§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
Source Card
Commponent
Trang 18§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
Bottom layer of SOURCECEARD
Trang 19§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
KEY CARD
Trang 20§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
LED Display CARD
Top layer
Trang 21§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
Bottom layer
Máy phát
Trang 22§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
C¸c ph¬ng tr×nh c¬ b¶n cña m¸y ®iÖn
Trang 23Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
b-Máy cực ẩn Ů=Ě0–j.İ.Xdb
c-Công suất tác dụng P=m.U.I.cosf
Trong đó U là điện áp pha
I là dòng điện pha
m là số pha d-Công suất phản kháng
Q=m.U.I.sinf Q=m.U.I.sin (-)
Từ giản đồ véc tơ Q =
db
X
U m E
U
m cos 2
Sơ đồ khối
Trang 24§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
Trang 25§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
3
2 6
R 3
V 1 7
+ -
3
2 6
3
2 6
3
2 6
3
2 6
3
2 6
Trang 26§¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o thùc tËp tèt nghiÖp
A B C
D
6 5
4 3
2 1
B Date: 3-Feb-2004 Sheet of File: D:\TAILIE~1\Quyen\BAOCAO~1\RLCD_H~1.DDB Drawn By:
Rdo 1K 2200nF/400V
1K 10K OP07
Vcc Ref in -
-V Send Run/Hold
Buf osc out
Osc sel
Osc out
Osc in
Mode CE/LOAD
1u 10nF 150nF
1M
+5V
100pF 220k
-5V ZENER
-12V
10k
+12v
3.3k 10K 10u/50V
+5v
10u/50V FUNC KEY
10K
I7 4I6 3I5 2I4 1
I3 13I2 12I1 11I0 10EO 5
GS 14 EI
489 A0A1
10u/50V DEC KEY 10K
10u/50V
OK KEY 10K
+5V +5V
12 CSAS 13
14
RWNC 1516
DS 17ResetIRQ 1819
98 98
99 99
100 100SQWVcc 2324
R?
DS12887
Busy 1 NC 2 A7 3 A6 4 A5 5 A4 6 A3 7 A2 8 A1 9 A0 10 D0 11 D1 12 D2 13 GND
14 D3D4 1516D5 17D6 18D7 19
CE 20A10OE 2122
NCA9 2324 A8 25
NC 26
WE 27Vcc 28
R?
2817A
+5v
OE 1 I1 2 I2 3 I3 4 I4 5 I5 6 I6 7 I7 8 I8 9 GND
10 LEO8 1112O7 13O6 14O5 15O4 16O3 17O2 18O1 19Vcc 20
74573
P0.0 P0.2 P0.4 P0.6 EA ALE PSEND P2.7 Vcc
P2.6 P2.4 P2.2 P2.0 GND
X1 P3.7(RD) P3.6(WR) P3.5(T1) P3.3(INT1) P3.1(TxD) P3.0(RxD) Reset P1.7 P1.5 P1.3 P1.1
R?
89C52
10K +5V
A564 PNP C2383
NPN 4.7K
6.8K
+12V
1A DIODE NC
NO
+5V
1 2 3 4 5
75176 10u
10u
10u
C1+
1 V+ 2
3 C2+
C1-4 C2- 5 V- 6TI1 11RO1 12TO1 14 RI1 13 GND 15Vcc 16
MAX232
LM339 4.7K 10K
220nF 3.3K
2.2K
A564
+5V +5V
+5V
3 12
+5V
10u 10u +5V
+5V
RS485 RS485
11.0592MHz 33p 33p
+5V
A564 A564
A564
+5v
R?
33K C?
10u
+5V
10K 10K
+5V +5V
8 x 560 om
1 3
JP?
HEADER 4
1 3
Vcc 16Y0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9
JP?
74138
+5V +5V
4011 B NAND
1 2
3
4
6 5
+5V +5V+5V
+5V +5V +5V +5V
7912
Vin 1
2200u/25V
470u/16V 470u/16V
470n/16V 220nF
220nF
220nF 220nF
220nF +5V
-12V
+12V
0V
MOTOR
Sơ đồ nguyên lý của rơ le cách điện
Trang 27Đại học bách khoa hà nội Báo cáo thực tập tốt nghiệp
sơ đồ khối của rơle cách điện
rs232 & rs485 cổng truyền thông
phím chức năng eeprom 2817a
rtc 12887
lcd led
vi xử lý
số hoá
mạch đo
