Cửalồng được liên kết với các đèn báo đỏ xanh để báo trạng thái cho người thí nghiệm biết Tiếp địa - Khi thực hiện quá trình thí nghiệm, thiết bị phải được tiếpđất - Dây tiếp địa tối thi
và đo lường điện áp xoay chiều
Mục tiêu
Điện áp AC là cần thiết cho việc kiểm tra điện cao áp, có thể thực hiện trực tiếp hoặc dùng để tạo ra điện cao áp một chiều và điện áp xung Thí nghiệm dưới đây sử dụng bộ biến áp cao áp Terco Test Transformer.
Tài liệu tham khảo
Thiết bị sử dụng
Biến áp cao áp HV9105 1
Bát kết nối trên HV9109 1
Bát kết nối dưới HV9110 1
Cài đặt
Để tiến hành thí nghiệm, cần chuẩn bị một biến áp cao áp, một tụ đo lường, một bát kết nối trên, một bát kết nối dưới và các thiết bị đo trên bàn điều khiển như hình minh họa.
Giới thiệu
1.5.1 Cài đặt thí nghiệm cao áp Điện áp AC được tạo ra trong phòng thí nghiệm sử dụng biến áp thử nghiệm 220V/100KV (HV9105), điện áp ra được điều khiển bởi bàn điều khiển (HV9103) Các thí nghiệm cao áp phải được đặt trong khu vực có rào chắn, lồng bảo vệ Bàn điều khiển được cài đặt với các mạch bảo vệ và đo lường bằng cách thiết bị đạt tiêu chuẩn Để đo lường điện áp, có một thiết bị đo lường (instrument) điện áp sơ cấp của máy biến áp và một vôn kế AC đo giá trị đỉnh HV9150 Người làm thí nghiệm nên tìm hiểu cách hoạt động của bàn điều khiển trước khi tiến hành thí nghiệm Thí nghiệm dưới đây được thực hiện khi đã có sẵn sàng nguồn cấp cho bàn điều khiển và cửa đã được đóng an toàn
1.5.2 Phương pháp đo lường điện cao áp xoay chiều Điện cao áp xoay chiều có thể đo lường bằng các phương pháp khác nhau
Regulated Voltage HV 9110 Đềến bàn điềều khi ể n Đo l ư ờ ng đ ầều vào AC
• Đo giá trị Urms sử dụng điện áp sơ cấp đầu vào và tỷ số của máy biến áp
• Đo Û với Vôn kế đỉnh AC (HV9150) sử dụng tụ đo lường (HV9141)
• Tính toán bởi điện áp đánh thủng Ûd của khe hở cầu
• Tính toán Û dùng mạch Chubb and Fortescue (Không trình bày trong phần này)
Thí nghiệm dưới đây trình bày 2 phương pháp đo lường, kết quả sẽ được dùng để so sánh
Tính Urms từ điện áp sơ cấp của máy biến áp và tỷ số của máy biến áp
Bàn điều khiển HV9103 xuất điện áp từ 0 -220/230VAC qua connector Regulator Outout Voltage Đây cũng là điện áp đầu vào sơ cấp máy biến áp HV9105
Hình 2 Mạch cơ bản máy biến áp
Uout được tính qua Uin by tỷ số như sau :
Phương pháp cơ bản và phổ biến để tìm ra giá trị điện áp AC là sử dụng tụ đo lường Terco trong bộ thí nghiệm
Bàn điềều HV 9105 Máy biềến áp
Các tụ điện cao áp rất hữu ích trong việc hạ thấp điện áp xoay chiều cao xuống mức an toàn, giúp dễ dàng sử dụng các thiết bị đo lường điện áp.
Để duy trì nguồn điện áp ở mức thấp nhất, tụ điện cao áp C1 nên có giá trị nhỏ nhất có thể; trong trường hợp này, chúng tôi sử dụng tụ 100pF cho HV9141 Độ chính xác của giá trị đo lường với tụ điện C1 còn phụ thuộc vào môi trường, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của tụ Mạch dưới đây minh họa tác động của điện dung đất CE.
Hình 3(a) với tụ điện đất Ce (b) Tụ tương đương, C
Mạch đo lường là phần kết nối với phần ngõ ra điện áp thấp
Giá trị dòng điện đo được trong mạch đo lường được tính toán từ tụ C1, tuy nhiên, do ảnh hưởng của tụ đất CE, giá trị tụ cần được điều chỉnh theo công thức dưới đây:
CE bằng 2/3 tổng điện dung Ce tại C1
Với mặt cắt hình trụ, Ce có thể được tính từ 12 - 20 pF/m theo chiều cao hình trụ
Tác động của việc thay đổi điện dung phải nhỏ để đảm bảo tính chính xác của phép đo.
Các bước tiến hành thí nghiệm
1.6.1 Kiểm tra cài đặt trước khi thí nghiệm Đọc kỹ và hiểu sơ đồ của bàn điều khiển, các mạch bảo vệ, các đầu connector, các thiết bị đo lường
Các biện pháp đảm bảo an toàn và phòng chống tai nạn điện cần được nghiên cứu kỹ lưỡng Việc tuân thủ các quy định an toàn theo Phụ lục A của tài liệu này là rất quan trọng.
1.Đảm bảo đã đọc kỹ và hiểu cách sử dụng bàn điều khiển HV
9103 và vôn kế đo giá trị đỉnh AC HV 9150
Kiểm tra điểm tiếp địa là rất quan trọng Đảm bảo rằng kết nối tiếp địa có chất lượng tốt nhất và đủ không gian cho tất cả các thiết bị kết nối Hình ảnh dưới đây minh họa một thanh tiếp địa đạt tiêu chuẩn chất lượng được gắn vào tường.
Hình 4 Thanh busbar tiếp địa
Khi sử dụng các tấm nền tiếp địa, cần kiểm tra tất cả các kết nối giữa chúng và sau đó kết nối trực tiếp đến thanh busbar tiếp địa.
Đảm bảo rằng biến áp được kết nối đúng cách theo hình dưới đây, với dây màu đỏ nối với Ub, dây màu đen nối với Va, và dây xanh nối tiếp với địa Hãy chắc chắn rằng hai jumper được kết nối như trong hình ảnh.
Hình 5 HV 9105 - Sơ đồ đấu nối máy biến áp
Để đảm bảo kết nối ổn định, hãy sử dụng cáp hoặc dây kết nối phù hợp Đầu tiên, nối tiếp dây địa trước, sau đó kết nối đến các dây pha Đối với dây tiếp địa, nên thực hiện kết nối theo kiểu vòng tròn để tránh tình trạng mất kết nối.
Kết nối biến áp cao áp với bàn điều khiển bằng cách sử dụng cáp phù hợp Một đầu của cáp được cắm vào phần REGULATED VOLTAGE ở phía sau bàn điều khiển, trong khi đầu còn lại gồm 3 dây màu đỏ, đen và xanh được đấu nối với máy biến áp cao áp như hình 5.
Lắp tụ đo lường ở vị trí thích hợp là rất quan trọng Đầu tiên, hãy sử dụng bát kết nối dưới HV9110 đặt cách biến áp khoảng 60 cm trên sàn Sau đó, đặt tụ điện HV9141 vào bát kết nối dưới, đảm bảo rằng mũi tên và chữ UP trên tụ điện hướng lên trần nhà, trong khi tín hiệu output (phần lồi ra được khoanh tròn) nằm ở phía dưới.
Hình 8 Các thiết bị sử dụng trong bài đo lường điện áp AC
7 Kết nối tụ đo lường với máy biến áp bằng thanh kết nối HV9108 Đặt bát kết nối trên HV9109 ở phần trên của tụ, sau đó kết nối với máy biến áp bằng HV9108
Lưu ý ! Nếu bạn không sử dụng tấm nền Aluminum tiếp địa, thì bạn cần kết nối bát kết nối dưới HV9110 với Busbar tiếp địa như hình 4
8 Kết nối đầu ra của tụ đo lường vào đầu vào HV9150 phía sau của bàn điều khiển
Hình 9 Ngõ ra tụ đo lường Hình 10 Ngõ vào Vôn kế AC
Chú ý : Phần dây dư ra nên để treo trên lồng thí nghiệm, trách dẵm phải gây tai nạn và làm hỏng dây
9 Đảm bảo đã kết nối tiếp địa với busbar cho bàn điều khiển
10 Kiểm tra lại một lần nữa tất cả các kết nối và đảm bảo rằng các thiết bị đã được tiếp địa tốt Sau đó, có thể cấp nguồn cho bàn điều khiển
11 Mặt sau của bàn điều khiển được kết nối dây cơ bản như hình dưới đây, lưu ý là phần connector cho cửa là dây màu trắng.( Lưu ý :Thiết bị lắp đặt tại hiện trường không cần dây nối cửa vào đây do đã kết nối cửa với phần nguồn vào )
Hình 11 Bàn điều khiển sẵn sàng kết nối để đo lường điện áp AC
Khi rời khỏi lồng thí nghiệm, hãy đặt thanh tiếp địa HV9107 cắt ngang cửa ra vào Điều này giúp nhắc nhở người thí nghiệm sử dụng HV9107 để kiểm tra điện áp dư trên các thiết bị thí nghiệm, đảm bảo an toàn trong quá trình lắp đặt.
12 Khi các thiết bị đã sẵn sàng, tính toán giá trị điện áp
AC theo phương pháp dùng tỷ số biến áp và điện áp sơ cấp biến áp, ghi giá trị kết quả vào bảng bên dưới
13 Để bắt đầu đo lường, gạt Main Switch sang ON, cấp điện cho bàn điều khiển, sau đó gạt Control Switch sang ON như mục A hình 12
14 Đảm bảo các nút vặn hay nút gạt để ở vị trí thích hợp, sẵn sàng cho việc đo lường
Nếu cần thiết, bấm nút Reset để reset giá trị hiển thị hiện tại
(Để biết thêm thông tin, vui lòng xem tài liệu hướng dẫn HV9150 )
15 Bắt đầu đo lường Bấm nút ON Primary màu xanh, sau đó nhấn nút ON Secondary ( màu xanh ) như mục B
16 Tăng giá trị điện áp sử dụng các nút kiểu vặn như mục (C) Có hai nút vặn, một nút vặn MAXIMUM cho tốc độ tăng áp lên nhanh nhất, còn nút vặn VARIABLE cho tốc độ vừa phải được xác định bởi biến trở vặn Regulating Speed trên bàn điều khiển
Ghi giá trị đo được vào bảng như bên dưới
17 Vặn giảm điện áp về 0
18 Tắt nguồn bàn điều khiển
Lưu ý ! Khi vào khu vực lồng thí nghiệm, luôn luôn sử dụng HV9107 để xả điện áp dư trên nguồn điện
và đo lường điện áp xoay chiều dùng khe hở cầu
Tham khảo
Terco HV 9150 Digital AC Voltmeter Manual
Terco HV 9103 Control Desk Manual
Terco HV 9133 Measuring Sphere Gap Manual
Biến áp cao áp HV9105 1
Vôn kế AC đo giá trị đỉnh HV9150 1
Bộ đo khoảng cách phóng điện HV9133 1
Thanh kết nối HV9108 2 Điện trở sạc HV9121 1
Bát kết nối trên HV9109 2
Bát kết nối dưới HV9110 1
Cài đặt theo sơ đồ tương tự bài trước, lưu ý bổ sung thêm thiết bị điện trở sạc HV9121 và HV9133
Hình 13 Mạch đo lường dùng khe hở cầu
Thí nghiệm phải được thực hiện trong khu vực dành riêng cho thí nghiệm cao áp, với hàng rào bảo vệ
1.5.2 Phương pháp đo lường điện cao áp xoay chiều Điện cao áp xoay chiều có thể đo lường bằng các phương pháp khác nhau :
• Đo giá trị Urms sử dụng điện áp sơ cấp đầu vào và tỷ số của máy biến áp
• Đo Û với Vôn kế đỉnh AC (HV9150) sử dụng tụ đo lường (HV9141)
• Tính toán bởi điện áp đánh thủng Ud của khe hở cầu
• Tính toán Û dùng mạch Chubb and Fortescue (Không trình bày trong phần này)
Trong bài thí nghiệm này, chúng ta sử dụng bộ Terco
HV9133, bộ đo khoảng cách phóng điện sẽ tính toán ra điện áp đánh thủng Điện áp đánh thủng Ûd của khe hở cầu
Tới HV9150, Vốn kềế AC, m t sau bàn ặ
Tới connector HV9133 m t sau bàn ặ
Tại điện áp cao, mọi vật liệu, kể cả không khí, đều có khả năng dẫn điện, điều này được minh chứng qua hiện tượng tia sét Điểm mà tại đó chất khí hoặc chất cách điện trở thành dẫn điện được gọi là điểm đánh thủng cách điện Điện áp gây ra hiện tượng này được gọi là điện áp đánh thủng (Breakdown Voltage).
Luật Paschen mô tả mối quan hệ giữa điện áp đánh thủng và khoảng cách giữa các điện cực cũng như áp suất của khí xung quanh Điện áp đánh thủng cần thiết để tạo ra tia lửa trong không khí là một hằng số, phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể về khoảng cách và áp suất.
• V là điện áp đánh thủng tính bằng Vôn
• p là áp suất không khí tính bằng atphotphe
• d là khoảng cách khe hở tính bằng mét
Giá trị hằng số a và b phụ thuộc vào không khí, với không khí tại điều kiện áp suất tiêu chuẩn a = 43600000 and b 12.8
Trong thực tế, ở điều kiện áp suất thấp và khoảng cách ngắn ( dưới 5.7 mm) thì công thức trên không còn đúng nữa
Trước tiên, tiến hành kết nối biến áp cao áp với bàn điều khiển như trong bài thí nhiệm trước
1 Đọc kỹ tài liệu hướng dẫn sử dụng của HV9103, HV9133, HV9150
3 Kiểm tra điểm tiếp địa Luôn luôn đảm bảo chắc chắn rằng phần kết nối tiếp địa đạt chất lượng tốt nhất có thể, và đảm bảo đủ chỗ cho tất cả các thiết bị có thể được kết nối Hình dưới đây trình bày một thanh tiếp địa đạt tiêu chuẩn chất lượng được gắn vào tường
Để đảm bảo an toàn, hãy kiểm tra tất cả các kết nối giữa các tấm nền tiếp địa trước khi kết nối trực tiếp đến thanh busbar tiếp địa như hình 14.
3 Kết nối biến áp cao áp với bàn điều khiển như trong bài thí nghiệm số 1
4 Đặt tụ đo lường HV9141 lên bát kết nối dưới HV9110, lưu ý chữ UP và mũi tên hướng lên trên, phần trên của tụ đo lường, đặt bát kết nối trên HV9109
5 Kết nối phần ngõ ra tụ đo lường với bàn điều khiển (Xem ở bài thí nghiệm số 1)
6 Đặt điện trở sạc HV 9121 giữa biến áp HV9105 và tụ đo lường HV 9141 như hình bên dưới
7 Bây giờ, đặt bộ đo khoảng cách phóng điện vào vị trí thích hợp Dùng bát kết nối trên HV9109 đặt ở trên như hình phía dưới, sau đó dùng thanh kết nối HV9108 kết nối với tụ đo lường ( Để biết thêm chi tiết, vui lòng xem thêm hướng dẫn của HV9133 ) Đặt bát nối HV9109 lên đây Hình 17 Setup step 3
8 Đặt bát nối trên HV9109 vào bộ đo khoảng cách phóng điện HV9133 và kết nối với tụ đo lường bằng HV9108
Lưu ý! Bộ đo khoảng cách phóng điện yêu cầu được nối đất riêng biệt
9 Kết nối dây tiếp địa theo kiểu o-ring connector, điểm bắt tiếp địa gần phần nền của HV9133 như hình dưới, điểm còn lại nối với tiếp địa busbar
Hình 18 Nối tiếp đất cho HV9133 với Busbar tiếp địa
10 Sử dụng bộ cáp đi kèm với HV9133 , trên một đầu cáp có ghi rõ HV9133 Measure Sphere Gap, kết nối 1 đầu vào HV9133, đầu còn lại nối vào mặt sau của bàn điều khiển như hình dưới đây ( Lưu ý là ở tủ điều khiển phiên bản mới, hình dạng connector cho HV9133 có hình dạng khác với hình dưới đây ) Sau khi kết nối thì ta có thể sử dụng bàn điều khiển để điều khiển motor của HV 9133 , qua đó thay đổi được khoảng cách giữa 2 quả cầu
11 Sau khi kết nối xong, kiểm tra lại tất cả các kết nối một lần nữa, sau đó đảm bảo tất cả mọi người đều ra ngoài khu vực lồng thí nghiệm Khi ra ngoài, người cuối cùng cầm HV 9107 đặt ngang cửa ra vào lồng thí nghiệm, và đóng chặt cửa
12 Bật nguồn cho bàn điều khiển, đèn xanh phải sáng sau khi đóng cửa ra vào
13 Để thay đổi khoảng cách giữa 2 quả cầu, dùng nút vặn điều khiển khoanh đỏ “Measure Sphere Gap” như hình dưới để thay đổi khoảng cách khe hở cầu
Hình 20 Switch vặn thay đổi khoảng cách khe hở cầu
14 Đảm bảo vôn kế AC HV 9150 được cài ở chế độ đo giá trị đỉnh, có thể bấm nút reset nếu cần thiết
15 Bấm nút HORN để phát ra âm thanh, cảnh báo mọi người ra ngoài và cách xa khu vực thí nghiệm
16 Tăng dần điện áp bằng nút vặn VARIABLE, lưu ý để tốc độ tăng chậm, ghi kết quả điện áp đánh thủng với khoảng cách theo như bảng bên dưới Lặp lại khoảng cách một vài lần để cải thiện độ chính xác của kết quả
17 Khi có sự cố đánh thủng xảy ra, giảm điện áp cho đến khi mất tia lửa
18 Tiếp tục để đánh thủng 1 lần nữa,thay vì giảm điện áp, lần này, chúng ta cho tăng khoảng cách để ngắt đánh thủng Sau đó, trả lời 5 câu hỏi phía dưới đây
và đo lường điện cao áp 1 chiều
Mục tiêu
Mục tiêu của bài thí nghiệm là tạo ra điện áp cao áp một chiều và đo lường cao áp một chiều sử dụng bộ thiết bị của Terco
Khi thực hiện thí nghiệm điện cao áp 1 chiều, cần kiểm tra kỹ lưỡng vì các tụ điện cao áp có thể giữ điện áp lâu sau khi ngắt kết nối Việc tuân thủ quy định về tiếp đất là rất quan trọng, ngay cả các tụ không còn sử dụng cũng có thể gây nguy hiểm.
Tham khảo
Tài liệu hướng dẫn HV 9103
Tài liệu hướng dẫn vôn kế AC HV 9150
Tài liệu hướng dẫn vôn kế DC HV 9151
Thiết bị sử dụng
Tên thiết bị Mã thiết bị Số lượng
Biến áp cao áp HV9105 1
Tụ là phẳng HV9112 1 Điện trở đo lường HV9113 1
Bát kết nối trên HV9109 5
Bát kết nối dưới HV9110 5
Thanh kết nối dưới HV9119 4
Bộ chuyển mạch tiếp địa HV9114 1
Vôn kế DC HV9151 1 Điện trở HV9121 1
Cài đặt
AC Meas HV Transform Rect昀椀caton DC Meas
Hình 21 Sơ đồ mạch thí nghiệm tạo và đo lường điện cao áp một chiều
3.5 Thiết bị bổ trợ khuyên dùng
Giới thiệu
3.6.1 Phát điện áp cao áp một chiều Điện cao áp một chiều cần thiết cho thí nghiệm được tạo ra từ điện áp xoay chiều thông qua thiết bị chỉnh lưu, và một số thiết bị cần thiết khác như tụ điện là phẳng Để lấy mức điện áp cao hơn, ta cần một mạch nhân đôi điện áp, một trong các cách đó là sử dụng mạch nhân đôi
Greinacher, tuy nhiên mạch này nằm ngoài phạm vi tài liệu hướng dẫn cơ bản này, để biết thêm chi tiết, vui lòng đọc cuốn thí nghiệm cao áp
Trong phần này, điện áp xoay chiều được chỉnh lưu nhờ 2 thiết bị chỉnh lưu HV 9111 đặt nối tiếp nhau Tụ điện HV
Điện áp sau chỉnh lưu của 9112 là phẳng nửa sóng Trên tụ điện HV 9112, chúng ta lắp đặt điện cực HV 9138 để bộ HV 9114 có thể chuyển mạch tiếp địa tiếp xúc tốt với đầu trên của tụ điện.
Bộ phận nối đất tiếp xúc với điện cực khi máy biến áp mất dòng, có nhiệm vụ xả điện cho tụ điện Tình huống này cũng có thể xảy ra khi tắt nguồn bàn điều khiển hoặc khi cửa an toàn mở ra trong quá trình thí nghiệm.
Chú ý! Do điện thế có thể gây nguy hiểm đến tính mạng, thanh tiếp địa HV 9107 luôn được đặt chắn ngang cửa khi vào khu vực thí nghiệm cao áp Điện cao áp một chiều, sau khi được làm phẳng, sẽ được đo lường bằng điện trở HV 9113 để đảm bảo an toàn.
27 hiển thị trên đồng hồ HV 9151 DC Volt meter trên mặt trước của bàn điều khiển HV 9103
Các bước tiến hành thí nghiệm
Để tối ưu hóa không gian trong quá trình thí nghiệm, thiết bị nên được sắp xếp theo hình chữ "L" Đo điện áp AC ở bên trái, sau đó đặt thiết bị chỉnh lưu vuông góc 90 độ bên phải.
Hình 22 Direct Voltage Measurement Setup
Lưu ý rằng nếu không sử dụng tấm nền tiếp địa, cần phải đảm bảo rằng tất cả các thiết bị được nối tiếp địa theo hình tròn “o-ring” để tránh nguy cơ mất kết nối gây ra những tình huống nguy hiểm.
1 Trước tiên, lắp mạch đo lường AC như trong bài thí nghiệm số 1 như hình 23
Hình 23 AC Voltage Measurement Setup
2 Đặt bát sàn HV 9110 như hình 24 , sau đó đặt thanh cách điện HV 9124
3 Đặt 1 thiết bị chỉnh lưu HV9111 nối từ biến áp qua như hình 24
4 Lại đặt một bát sàn HV 9110, sau đó đặt phần vòng tròn của HV 9114 lên phía trên của bát sàn HV9110, tiếp theo đặt tụ HV 9112 lên trên
5 Đặt điện cực HV 9138 lên trên tụ HV 9112, sau đó đặt bát kết nối HV 9109 lên như hình 25
Hình 24 minh họa thiết đặt chỉnh lưu HV 9111 và cách điện HV 9124 Lưu ý rằng không nên cầm hai tay vào hai đầu tụ điện do có thể vẫn còn điện áp Trước khi chạm vào tụ, cần phải xả tụ bằng cách sử dụng dây cáp hoặc thanh xả HV.
9107 nối phần trên ngắn mạch xuống đất
Hình 25 Phần đặt thiết bị chỉnh lưu HV9111 thứ 2 và tụ điện HV 9112
6 Đặt thiết bị chỉnh lưu HV 9112 thứ 2 lên như hình 25
7 Tiếp theo, lắp điện trở đo lường HV 9113 từ HV 9112 qua thanh kết nối HV9108 Sau đó nối dây tín hiệu đo lường về bàn điều khiển ( HV 9151/HV9131 mặt sau bàn điều khiển )
Khi lắp đặt điện trở đo lường, cần chú ý hướng tín hiệu đo phải nằm phía dưới gần sàn Nếu lắp ngược, phần điện cao áp sẽ được đưa trực tiếp về bàn điều khiển, dẫn đến nguy cơ hỏng hóc thiết bị không lường trước được.
Hình 26 Hướng lắp điện trở đo lường
8 Kiểm tra lại tất cả các đấu nối một lần nữa, sau đó rời khỏi khu vực lồng thí nghiệm, đặt thanh tiếp địa chắn ngang cửa ra vào, sau đó đóng chặt cửa lại
9 Bật công tắc nguồn bàn điều khiển, đảm bảo rằng điện áp điều chỉnh ra biến áp của bàn điều khiển đang để ở mức nhỏ nhất trước khi cấp nó cho máy biến áp
10 Reset lại đồng hồ AC nếu cần thiết, kiểm tra lại các mức cài đặt thiết bị HV 9150 và HV 9151 xem đúng chưa Với HV 9151, thiết đặt RM ở 280 megaom, ( cũng chính là giá trị điện trở HV 9113 )
Lưu ý! Trước khi bắt đầu thí nghiệm, bấm nút HORN để phát âm thanh báo mọi người ra khỏi khu vực thí nghiệm
11 Trả lời các câu hỏi ở phần sau
12 Sau khi mọi người đã ra khỏi khu vực thí nghiệm, bật nút ON Primary trên bàn điều khiển, sau đó bật nút
ON Secondary trên bàn điều khiển
13 Quan sát trên bàn điều khiển 2 đồng hồ đo giá trị
AC đỉnh HV 9150 và giá trị DC trên HV 9151, so sánh 2 kết quả đạt được ở các mức điện áp khác nhau
Lưu ý! Trước khi tắt nguồn máy biến áp từ bàn điều khiển, cần nhớ giảm giá trị điện áp ra điều chỉnh về 0
Lưu ý! Trước khi vào khu vực lồng thí nghiệm, nhớ cầm thanh tiếp địa HV 9107 để xả điện áp dư còn lại của những thí nghiệm trước.
và đo lường điện áp xung
Mục tiêu
Mục tiêu của thí nghiệm là tạo ra và đo lường điện áp xung bằng cách sử dụng thiết bị thí nghiệm của Terco Để có thêm thông tin chi tiết về thí nghiệm này, bạn có thể tham khảo cuốn Hướng dẫn thí nghiệm cao áp nâng cao.
Trong thí nghiệm tạo ra điện cao áp một chiều, các tụ điện phẳng như HV 9112 có thể giữ nguyên điện áp trong thời gian dài ngay cả khi đã ngắt kết nối Do đó, việc tuân thủ quy định về tiếp địa là rất quan trọng và cần được thực hiện một cách nghiêm ngặt.
Thiết bị sử dụng
Mô tả thiết bị Mã Số lượng
Biến áp cao áp HV9105 1
Tụ điện là phẳng HV9112 1
Thiết bị chỉnh lưu HV9111 2
Tụ sạc HV9121 1 Điện trở đầu sóng HV9122 1 Điện trở cuối sóng HV9123 1
Bộ đo khoảng cách cầu phóng điện HV9125 1 Động cơ chỉnh khoảng cách phóng điện HV9126 1
Bát kết nối trên HV9109 7
Bát kết nối dưới HV9110 6
Chuyển mạch tiếp địa HV9114 1
Thanh tiếp địa HV9107 1 Đồng hồ đo điện cao áp 1 chiều HV9151 1 Đồng hồ đo điện cao áp xung HV9152 1
Bộ chia điện áp thấp HV9130 1
Cài đặt thí nghiệm
Cài đặt thí nghiệm này dựa trên bài thí nghiệm đo lường điện cao áp 1 chiều trước đó, với sự bổ sung của điện trở HV 9121 Để thực hiện thí nghiệm, cần một không gian rộng hơn, trong đó điện trở đo lường HV 9113 được đặt tại điểm A, vuông góc với bộ chỉnh lưu HV 9111 Tại điểm A, tụ điện phẳng HV 9112 vẫn được kết nối.
Chuyển mạch tiếp địa HV 9114 được di chuyển sang bên trái tụ điện HV 9112, để tạo không gian lắp thêm thiết bị bổ sung vào
Hình 27 Mạch thiết lập đo lường điện áp xung phần 1 ( chính là mạch đo lường cao áp DC có bổ sung )
HV 9114 Đo AC Bi ềến áp Ch nh l u ỉ ư Đo DC
Hình phía dưới trình bày phần mạch kế tiếp bắt đầu từ 2 điểm A và B ở trên ( là mạch đo lường
DC) Thiết đặt tiếp như hình dưới đây để hoàn thành cài đặt đo lường điện áp xung
Hình 28 Mạch đo lường điện áp xung phần 2
Giới thiệu
4.5.1 Cách tạo ra điện áp xung Đặc tính thời gian của điện áp xung được mô tả như hình 4.2 Trong thí nghiệm này, chúng ta sẽ tạo ra điện áp xung sét ( lightning impulse ) với thời gian đầu sóng (front time) T1 = 1.2 μs và thời gian đạt nửa giá trị cực đại sóng T2 50 μs Kiểu sóng 1.2/50 μs là lựa chọn dùng cho các mục đích kiểm tra xung sét
Theo quy luật, điện áp xung được tạo ra từ hai mạch cơ bản Mối quan hệ giữa các giá trị của các phần tử trong mạch và đặc trưng của nó được mô tả qua đồ thị đường cong-thời gian, với các hằng số thời gian được tính toán như sau: \$\tau_1 \approx R_e(C_s + C_b)\$ và \$\tau_2 \approx R_d\left(\frac{C_s C_b}{C_s + C_b}\right)\$.
In the context of lightning impulse voltages of the standard form 1.2/50, the components include Cs (coupling capacitor), Cb (load capacitor), Rd (input resistance), and Re (output resistance) The calculated time constants for this standard are τ1 = 68.22 μs and τ = 0.405 μs.
Khi thiết kế mạch điện áp xung, cần lưu ý rằng điện dung của đối tượng kiểm tra được kết nối song song với Cb, điều này có thể ảnh hưởng đến giá trị thời gian đầu sóng và hiệu năng.
Hình 29 Các đặc trưng của xung kiểm tra tiêu chuẩn a) Xung sét b) Xung chyển mạch
Hình 30 Mạch tạo xung cơ bản
Qui trình thí nghiệm
4.6.1 Qui trình tạo ra điện áp xung đơn cấp Để biết chính xác giá trị điện áp xung thì giá trị hiển thị trên đồng hồ HV 9152 được so sánh với giá trị điện áp DC khi có
Trong 35 sự kiện đánh thủng xảy ra, để quan sát giá trị này một cách hiệu quả, mạch đã được bổ sung thêm một điện trở sạc HV 9121 Mục đích của việc này là kéo dài thời gian trễ khi phóng điện.
Tiến hành lắp đặt thí nghiệm
1 Lắp đặt mạch thí nghiệm AC và DC như hình bên dưới, chú ý một số vị trí có bổ sung thêm điện trở sạc HV
9121, chuyển mạch tiếp địa HV 9114 và điện trở đo lường DC HV 9113
Hình 31Cài đặt đo lường điện áp xung, bước 1
2 Ở bên phải của tụ điện HV 9112, dùng thanh nối HV
9119, lắp vào bát sàn HV 9110, ở cuối thanh nối HV
9119, nối một bát sàn khác vào Thiết bị điều chỉnh khoảng cách cầu HV 9126 được gắn lên trên thanh nối
3 Lắp đặt thiết bị động cơ điều chỉnh khoảng cách cầu, lưu ý thiết bị này được lắp trên HV 9119 ở khoảng cách xa tụ điện HV 9112 như hình 32 bên dưới
Hình 32 Cách lắp đặt HV 9126
4 Đặt điện trở cuối sóng HV 9123 lên trên bát sàn HV
9110, đầu trên của nó đặt bát trên HV 9109
5 Bây giờ, có thể lắp đặt thiết bị khe phóng điện HV 9125 vào bát trên giữa tụ điện HV 9112 và điện trở cuối sóng
Gậy nối HV 9123 được kết nối từ bộ HV 9126 lên HV 9125 Sau khi lắp đặt hoàn tất, người dùng có thể tự tay quay nhẹ để kiểm tra xem khoảng cách có thay đổi hay không.
Hình 33 Lắp đặt HV 9126 và HV 9125
6 Kết nối tín hiệu của HV 9126 vào chân connector HV
9126 Impulse Sphere Gap của mặt sau của bàn điều khiển, ở mặt sau của bàn điều khiển đã ghi rõ connector nào dành cho thiết bị nào.
7 Lắp tụ điện tải HV 9120 vào bát sàn HV 9110 cuối cùng, chú ý lắp đặt sao cho tiết kiệm không gian trống nhất, sau đó đặt bát trên HV 9109 lên trên
Lưu ý! Vị trí lắp đặt của HV 9130 gần sàn thí nghiệm
8 Lắp đặt HV 9130 vào HV 9120 như hình trên
9 Nếu có nhiều hơn 1 bộ chia HV 9130, thì hãy kiểm tra thông số bộ chia tụ có tương ứng hay không
10 .Phần cuối cùng, lắp đặt điện trở đầu sóng HV
Hình 34 Lắp đặt hoàn thành thí nghiệm điện áp xung
11 Lắp đặt giống như hình bên trên.Để đảm bảo thiết bị hoạt động lâu dài, các đoạn dây dài thừa ra nên được treo lên như hình bên dưới
Hình 35 Dây cáp nối vào bàn điều khiển
12 Kiểm tra lại các kết nối đến thiết bị một lần nữa, rời khởi khu vực lắp đặt, nhớ cài thanh tiếp địa trước cửa ra vào thí nghiệm, sau đó đóng cửa lại
13 Bật nguồn bàn điều khiển, nhớ để điện áp ra cho máy biến áp thấp nhất trước khi cấp điện áp này vào máy biến áp
14 Kiểm tra xem HV 9126 có hoạt động không, dùng tay vặn chuyển mạch như hình bên dưới, chuyển mạch có chữ Impulse Sphere Gap
Hình 36 Chuyển mạch điều khiển khe hở cầu
15 Reset lại các đồng hồ nếu cần thiết, kiểm tra lại vị trí các chuyển mạch trên các đồng hồ xem đúng chưa
Lưu ý! Trước khi bắt đầu thí nghiệm, bấm nút HORN để phát âm thanh báo mọi người ra khỏi khu vực thí nghiệm
16 After sounding the horn, power may be provided to the transformer primary and secondary sides Sau khi phát âm thanh và mọi người đã rời khỏi khu vực thí nghiệm, bấm nút ON Primary trên bàn điều khiển, sau đó bấm nút ON Secondary trên bàn điều khiển
17 Thay đổi khoảng cách khe hở cầu như bảng bên dưới bằng nút vặn IMPULSE SPHERE GAP từ 10mm đến 60mm, sau đó tăng dần điện áp ra bằng nút VARIABLE, ghi lại kết quả giá trị điện áp DC và điện áp xung vào bảng
Lưu ý! Trước khi tắt nguồn bàn điều khiển, nhớ giảm điện áp ra cho máy biến áp về 0
Lưu ý! Khi vào lồng thí nghiệm, nhớ cầm thanh tiếp địa
HV 9107 xả hết điện áp dư còn tồn lại của thí nghiệm trước đó
điện áp xung với quả cầu lấy mẫu HV 9132
Mục tiêu
Mục tiêu của bài thí nghiệm là tìm hiểu về cách hoạt động của quả cầu lấy mẫu HV9132
Tham khảo
Tài liệu hướng dẫn HV 9132 Trigger Sphere, HV 9131 Trigger Unit
Thiết bị sử dụng
Các thiết bị được sử dụng tương tự như trong bài thí nghiệm số 4, với sự bổ sung của quả cầu lấy mẫu HV 9132 Trigger Sphere và sợi cáp quang HV 9131 Optical Trigger.
Cài đặt
Quá trình cài đặt tương tự như bài thí nghiệm số 4, nhưng trong bài này, chúng ta thay thế quả cầu của HV 9125 bằng quả cầu trigger HV 9132 Lưu ý rằng HV 9125 có 2 quả cầu.
1 quả cầu cố định, một quả cầu di chuyển thì ta sẽ thay quả cầu ở vị trí cố định ( quả cầu gần biến áp hơn ) như hình dưới đây
Hình 37 Quả cầu lấy mẫu và cáp quang kết nối
Giới thiệu
5.5.1 Lấy mẫu điện áp xung Để nghiên cứ được về điện áp xung chặt chẽ hơn, chúng ta cần một điều khiển để theo dõi được thời gian đánh thủng Vì thời gian xảy ra điện áp xung là cực ngắn nên chúng ta sẽ rất khó có thể nắm bắt được thông tin
Quả cầu trigger sphere không chỉ cho ta biết khi nào xảy ra sự cố đánh thủng mà còn cho ta biết đặt tính đánh thủng đó.
Các bước tiến hành thí nghiệm
5.6.1 Phương pháp tạo ra phát xung đơn
Mặt trước bàn điều khiển có nút Trigger cho quả cầu Trigger Sphere Khi bấm nút, một xung ánh sáng được truyền qua dây cáp quang đến quả cầu, kích hoạt mạch điện tử bên trong để tạo ra tia lửa Tia lửa này cung cấp điện áp cần thiết để đánh thủng khe hở không khí.
Các bước tiến hành
1 Bắt đầu cài đặt như trong bài thí nghiệm số 4, tháo bỏ quả cầu cũ ra ngoài và cất nó vào một nơi an toàn
2 Tìm nút trigger trên khối trigger unit của bàn điều khiển Bấm nút ( với điều kiện Band điều khiển đã có nguồn ) và kiểm tra xem có xung ánh sáng sẽ nhìn thấy ở mặt sau của HV9131
Hình 38 Nút trigger cho trigger sphere
3 Kết nối dây cáp quang vào HV 9131, phần OUTPUT GEN đằng sau bàn điều khiển, một xung ánh sáng có thể nhìn thấy ở cuối dây cáp khi bấm nút trigger
4 Mở quả cầu trigger sphere ra và kết nối nguồn vào 2 quả pin 9V sau đó đóng nắp lại
5 Kết nối đầu còn lại của cáp quang vào quả cầu trigger sphere
6 Để kiểm tra quả cầu trigger sphere, khi bấm nút trigger, sẽ nghe thấy tiếng đánh lửa tách tách nhỏ Lưu ý! Không được giữ trigger sphere gần chỗ đánh lửa
7 Nếu kiểm tra cho kết quả trigger sphere tốt thì có thể sử dụng Bỏ cáp quang ra, tắt nguồn bàn điều khiển
Chú ý ! Khi vào khu vực lồng thí nghiệm HV Cage, đảm bảo rằng dùng HV 9107 để xả hết điện áp dư còn lại trên nguồn điện
8 Lắp quả cầu Trigger Sphere vào HV 9125, lắp sao cho đảm bảo chặt và phần kết nối cáp quang được dễ dàng
9 Lắp dây cáp quang vào quả cầu trigger sphere
10 Khi rời khỏi khu thí nghiệm cao áp, lấy thanh tiếp địa
HV 9107 đặt cắt ngang cửa, sau đó khóa cửa lại
Chú ý! Trước khi tiến hành thí nghiệm, bấm nút HORN để cảnh bảo mọi người nên ra khỏi khu vực đặt thiết bị thí nghiệm
11 Thử lấy mẫu trigger như sau, cài đặt khoảng cách khe hở cầu là 10mm, sau đó tăng điện áp lên sao cho điện áp
DC đo được ở HV 9151 khoảng 20 kV Khi bấm nút trigger, quả cầu trigger sphere sẽ bơm thêm khoảng 15 kV vào, nâng tổng điện áp lên 35 kV, gây ra sự phóng điện giữa các điện cực.
12 Nối que đo ở mặt trước của Osciloscope, đầu BNC HV
9152 vào CH1 của Osciloscope, và quan sát dạng sóng hiển thị trên Oscloscope như hình dưới đây
Bài 6: Đo điện trở đất
Mục tiêu
Đo điện trở chống sét bằng thiết bị cầm tay
Tham khảo
Hình 39 Thiết bị đo điện trở chống sét Kyoritsu
Sơ đồ lắp đặt đo lường
Hình 40 sơ đồ lắp đặt đo lường
Giới thiệu
Thí nghiệm phải được thực hiện trong khu vực dành riêng cho thí nghiệm cao áp, với hàng rào bảo vệ.
6.5.2 Quy Trình Đo Điện Trở Chống Sét Đo điện trở chống sét bản chất là đo điện trở nối đất (điện trở tiếp địa) của hệ thống chống sét Do đó quy trình đo điện trở chống sét khá đơn giản, đặc biệt nó sẽ càng trở nên đơn giản hơn khi sử dụng các thiết bị đo kiểm hệ thống chống sét hiện đại.
Quy trình đo điện trở chống sét cơ bản như sau:
Kiểm tra kim thu sét, các dây dẫn, mối nối.
Xác định vị trí dây dẫn tiếp đất.
Làm sạch bề mặt dây dẫn ở vị trí vừa xác định được.
Sử dụng máy đo điện trở chống sét để kiểm tra và thiết lập các kết nối tùy theo loại máy đo.
Xử lý kết quả đo.
Hình 41 Đo Điện Trở Chống Sét Với Kyoritsu
Bước 1: Kiểm tra điện áp PIN
Bật công tắc tới vị trí “BAT CHECH” và ấn nút “PRESS TO TEST” để kiểm tra điện áp Pin.
Để máy hoạt động chính xác thì kim trên đồng hồ phải chỉ ở vị trí “BAT GOOD”
Bước 2: Đấu nối các dây nối.
Cắm 2 cọc bổ trợ như sau: Cọc 1 cách điểm đo 5~10m, cọc 2 cách cọc 1 từ 5~10m.
Dây màu xanh (Green) dài 5m kẹp vào điểm đo.
Dây màu vàng (Yellow) dài 10m, dây màu đỏ(red) dài 20m kẹp vào cọc 1 và cọc 2 sao cho phù hợp với chiều dài của dây.
Bước 3: Kiểm tra điện áp của tổ đất cần kiểm tra
Bật công tắc tới vị trí “EARTH VOLTAGE” và ấn nút “PRESS TO TEST” để kiểm tra điện áp đất.
Để kết quả đo được chính xác thì điện áp đất không được lớn hơn 10V.
Bước 4: Kiểm tra điện trở đất.
Đầu tiên ta bật công tắc tới vị trí x100Ω để kiểm tra điện trở đất.
Nếu điện trở quá cao (>1200Ω) thì đèn OK sẽ không sáng, khi đó ta cần kiểm tra lại các đầu đấu nối.
Nếu điện trở nhỏ, hãy điều chỉnh công tắc đến vị trí x10Ω hoặc x1Ω để dễ dàng đọc trị số điện trở trên đồng hồ.
Đo điện trở của đất bằng 4 dây
Hình 42 Đo điện trở của đất bằng 4 dây
+ Ta cắm 4 cọc sắt xuống đất mỗi cọc cách nhau 5 mét
+ Kẹp dây đo vào mỗi đầu cọc rồi cắm vào máy đo
+ Máy đo ta vào chế độ đo điện trở 4 dây như hình :
Hình 43 Máy đo ta vào chế độ đo điện trở 4 dây
Đo điện trở của đất bằng 4 dây
Hình 45 Đo điện trở của đất bằng 4 dây Các bước thực hiện :
+ Ta cắm 2 cọc sắt xuống đất mỗi cọc cách nhau 5 mét
+ 2 cọc còn lại nối chung vào điện cực nối đất
+ Kẹp dây đo vào mỗi đầu cọc rồi cắm vào máy đo
+ Máy đo ta vào chế độ đo điện trở 4 dây như hình :
Hình 46 Máy đo ta vào chế độ đo điện trở 4 dây
Ta thu được kết quả : R = 0.00 ( Ωm ) ở thang do 2 ( Ω )E
Tham quan trạm biến áp
Mục tiêu
Tìm hiểu sơ bộ về các thiết bị trạm biến áp và cách bố trí của các thiết bị
Tham khảo
Trạm biến áp 500kV Phú Lâm
Trạm biến áp 220kV Bình Tân
Thiết bị sử dụng
Trạm biến áp thường bao gồm các thiết bị chính như máy biến áp 3 pha, thiết bị đóng cắt cao thế, dao đóng cắt, hệ thống thanh cái, bộ chống sét lan truyền, rơ le bảo vệ, cầu chì bảo vệ, máy biến dòng, hệ thống tiếp địa và cáp điện ở các cấp độ cao thế, trung thế và hạ thế.
Giới thiệu
7.4.1 Trạm biến áp là gì?
Trạm biến áp là tập hợp các thiết bị điện được kết nối tại một vị trí, bao gồm các thiết bị thông minh nhằm đảm bảo quá trình truyền tải và phân phối điện năng diễn ra ổn định Tất cả các thiết bị trong trạm biến áp cần hoạt động hiệu quả, ít nhất cho đến khi có sự cố xảy ra.
7.4.2 Phân loại trạm biến áp
Về tổng thể có 3 loại trạm: Trạm biến áp truyền tải, trạm biến áp phụ (hay gọi là trạm trung gian) và trạm biến áp phân phối.
Trạm biến áp truyền tải
Trạm biến áp truyền tải tích hợp nhiều đường dây truyền tải thành một mạng lưới với các kết nối song song, cho phép điện năng được truyền đi xa từ điểm này đến điểm khác, nhằm cung cấp cho các trạm phân phối.
Lưới điện truyền tải, hay còn gọi là hệ thống điện tổng, thường hoạt động với điện áp trên 138 kV Các đường dây truyền tải này đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi điện năng giữa các cấp điện áp khác nhau thông qua các trạm biến áp truyền tải.
Hệ thống điện tổng là tổng thể các thiết bị và phần tử kết nối từ nơi sản xuất điện đến nơi tiêu thụ qua lưới điện Các thiết bị này bao gồm máy biến áp, lưới điện truyền tải và thiết bị tiêu thụ.
… đều phải đáp ứng và thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật do đơn vị quản lý điện ban hành.
Trạm biến áp phụ hoạt động ở mức điện áp từ 33 kV đến 138 kV, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải điện năng đường dài qua lưới điện Việc sử dụng trạm biến áp phụ không chỉ giúp giảm thiểu tổn thất điện năng mà còn tiết kiệm chi phí truyền tải điện.
Hệ thống kết nối xuyên tâm là một mạng điện với một nguồn cấp, trong đó các thiết bị được sắp xếp theo hình cây, với mỗi trạm phân phối là một nhánh Các nhánh cây kết nối với thân và gốc thông qua các trạm biến áp phụ Hệ thống này cũng bao gồm các kết nối khẩn cấp để phòng ngừa sự cố Khi lưới điện gặp trục trặc hoặc gián đoạn, hệ thống đóng/cắt cho phép cách ly một phần lưới điện để đảm bảo an toàn.
Trạm biến áp phân phối
Trạm biến áp phân phối hoạt động với điện áp 11 kV/0,4 kV, cung cấp điện trực tiếp cho các hộ tiêu thụ Tại điểm sử dụng, điện áp được chuyển đổi thành 230 V cho điện dân dụng hoặc 400 V cho điện 3 pha.
Tiến hành thí nghiệm
Sử dụng kính thực tế ảo để tìm hiểu các thiết bị trong trạm biến áp
Hình 47 Hình ảnh minh họa