tài liệu thí nghiệm hệ thống điện

Mục đích thí nghiệm- Giúp cho sinh viên nắm vững thêm những phần lý thuyết đã học, biết áp dụng những kiến thức đó vào việc thiết kế một mạch bảo vệ quá dòng điện dùng rơle có đặc tính t

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN

MÃ SỐ HỌC PHẦN: LAB505

SỐ TÍN CHỈ: 01 TC

THÁI NGUYÊN – 2011

TS NGÔ ĐỨC MINH, ThS NGUYỄN HIỀN TRUNG ThS VŨ VĂN THẮNG, ThS LÂM HOÀNG LINHThS TRƯƠNG TUẤN ANH , ThS ĐOÀN KIM TUẤN, ThS LÊ TIÊN PHONG

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM

HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM CHUYÊN MÔN NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN

MỤC LỤC

cấp một phía, dùng rơle có đặc tính tác động phụ thuộc hạn chế 16

4 Bài 4 Bảo vệ so lệch dọc máy biến áp, dùng rơle số 7UT512

(SIEMENS) – Giới thiệu chức năng và cài đặt các thông số cho bảo vệ 43

5 Bài 5 Bảo vệ so lệch dọc máy biến áp, dùng rơle số 7UT512

BÀI 1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI CHO MẠNG ĐIỆN HÌNH TIA NGUỒN CUNG CẤP MỘT PHÍA,

DÙNG RƠLE CÓ ĐẶC TÍNH TÁC ĐỘNG ĐỘC LẬP

SỐ TIẾT: 05 TIẾT

Phần I THÍ NGHIỆM 1.1 Mục đích thí nghiệm

- Giúp cho sinh viên nắm vững thêm những phần lý thuyết đã học, biết áp dụng những kiến thức đó vào việc thiết kế một mạch bảo vệ quá dòng điện dùng rơle có đặc tính tác động độc lập trong hệ thống điện và phối hợp tác động chọn lọc giữa các cấp của bảo vệ, khi trong mạng có đặt nhiều cấp bảo vệ

- Tạo cho sinh viên khả năng nhận biết, kỹ năng đấu nối các thiết bị của mạch bảo

vệ, quá trình tác động, sự liên kết giữa các phần tử logic

1.2 Cơ sở lý thuyết

1.2.1 Giíi thiÖu chung vÒ b¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn

Trong quá trình vận hành mạng điện không tránh khỏi hiện tượng dòng điện chảy qua thiết bị tăng vượt quá trị số định mức, gây nguy hiểm cho thiết bị bởi các hiệu ứng nhiệt và hiệu ứng cơ Ví dụ, như quá tải hoặc ngắn mạch Bảo vệ rơle làm việc dựa trên nguyên tắc là luôn kiểm soát giá trị dòng điện và sẽ tác động khi phát hiện sự tăng dòng điện đến bằng hay vượt quá giá trị khởi động của bảo vệ (I ≥ Ikđbv) gọi là bảo vệ quá dòng điện Bảo vệ quá dòng điện được chia thành 2 loại là bảo vệ dòng điện cực đại và bảo vệ cắt nhanh, sự khác nhau cơ bản của 2 loại bảo vệ này được phân biệt dựa trên phương thức thực hiện phối hợp tác động chọn lọc khi có nhiều phân cấp bảo vệ Tính tác động chọn lọc của bảo vệ dòng điện cực đại được thực hiện bằng cách chọn thời gian tác động cho từng bảo vệ khác nhau (cài đặt trên rơle thời gian), còn tính tác động chọn lọc của bảo vệ dòng điện cắt nhanh được thực hiện bằng cách chọn giá trị dòng khởi động cho từng bảo vệ khác nhau (cài đặt trên rơle dòng điện)

Mô hình thí nghiệm là mạng hình tia gồm 2 trạm phân phối, có 1 nguồn cung cấp (hình 1.1a), từ trạm phân phối 1 có nhiều đường dây để cung cấp điện cho các trạm phân phối phía sau, trong đó có đường dây 1 cung cấp điện cho trạm phân phối 2, từ trạm này có đường dây 2 cung cấp điện cho trạm phân phối (hoặc phụ tải) ở cuối đường dây Tại đầu mỗi đoạn đường dây có đặt một bộ bảo vệ dòng điện cực đại BV1, BV2 Đối với mạng có trung tính cách điện với đất bảo vệ thực hiện trên 2 pha, còn

đối với mạng có trung tính nối đất bảo vệ thực hiện trên 3 pha Sơ đồ 3 pha của bảo vệ thể hiện trên hình 1.2

Bình thường trên mỗi đoạn đường dây đều có dòng làm việc tương ứng đi qua Đối với các dòng này, các bảo vệ không tác động Khi ngắn mạch xảy ra, ví dụ điểm N-1, dòng ngắn mạch IN chạy qua cả hai đoạn 1 và 2 Cả 2 bộ bảo vệ đặt ở đầu 2 đoạn đường dây này đều khởi động Tuy nhiên theo yêu cầu tác động chọn lọc của bảo vệ thì chỉ BV2 được phép tác động cắt máy cắt MC2 là máy cắt gần chỗ sự cố nhất (BV1 chỉ tác động khi BV2 từ chối tác động)

Để thực hiện được điều đó cần phải chọn dòng khởi động của bảo vệ cũng như thời gian tác động của bảo vệ theo những nguyên tắc nhất định

1.2.2 Tính chọn các tham số của bảo vệ

a) Xác định dòng khởi động của bảo vệ

Xét ví dụ chọn dòng khởi động cho bảo vệ BV1 Giả thiết trước khi xẩy ra ngắn

mạch trên đường dây 1 có dòng làm việc cực đại Ilvmax (hình 1.3) Khi xảy ra ngắn mạch

tại N1 (tại thời điểm t1) dòng trên đường dây tăng lên tới trị số IN Sau khoảng thời gian tồn tại ngắn mạch tN, máy cắt MC2 cắt đoạn đường dây 2 ra (tại tại thời điểm t2), lúc này dòng điện chạy trên đường dây 1 là:

I mm = k mm I lv max trong đó: kmm = 1,5 ÷ 2 - hệ số kể đến hiện tượng các phụ tải động cơ gia tốc trở về tốc

độ làm việc trước ngắn mạch do điện áp được phục hồi sau khi cắt ngắn mạch ngoài

Tại thời điểm này BV1 phải trở về Như vậy:

= và từ điều kiện suy ra biểu thức chọn dòng khởi động cho các

bảo vệ:

max

b) Xác định thời gian duy trì của bảo vệ

Thời gian làm việc của các bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang (hình 1.1b)

Trước khi NM

t

Sau khi đã cắt NM

Hình 1.3

2

tN

Thời gian duy trì của bảo vệ đang xét lớn hơn thời gian duy trì của bảo vệ có thời gian duy trì lớn nhất ở cấp ngay sau bảo vệ tính theo hướng nguồn cung cấp.

t n = t (n + 1) max + ∆t

Trong trường hợp này giả thiết:

t (n+1)max = t 2

Và theo ta có: tBV1 = tBV2 + ∆t

∆t = (0,35 ÷ 0,6) s - cấp chọn lọc về thời gian tác động của bảo vệ

1.2.3 Giới thiệu thiết bị phục vụ bài thí nghiệm

- Phòng thí nghiệm có một máy biến áp nhận điện áp 0,4 kV từ mạng hạ áp, nâng điện áp từ 0,4 kV lên 6 kV để cấp cho các tủ đo lường, các tủ máy cắt cao thế, hai máy cắt cao thế được dùng để cấp điện cho 2 máy biến áp hợp bộ 160 - 6/0,4 kV Sơ đồ bố trí các thiết bị được thể hiện trên hình 1.4

- Để thực hiện bài thí nghiệm “Bảo vệ quá dòng điện cực đại cho mạng hình tia có một nguồn cung cấp, dùng rơle có đặc tính tác động độc lập” ta sử dụng một số rơle trong tủ bảo vệ số 5 (hình 1.5), các rơle dùng trong mạch bảo vệ này có sơ đồ đầu nối như hình 6 Giả thiết máy cắt MC1 để đóng cắt điện cho đường dây1 (hình 1.1), Bảo

vệ quá dòng điện cực đại cho mạng hình tia có một nguồn cung cấp, dùng rơle có đặc tính tác động độc lập BV1 được đặt tại MC1 Máy cắt MC2 để đóng cắt điện cho đường dây 2 (hình 1.1), Bảo vệ quá dòng điện cực đại cho mạng hình tia có một nguồn cung cấp, dùng rơle có đặc tính tác động độc lập BV2 được đặt tại MC2 Dòng điện chạy qua các bảo vệ khi làm việc bình thường Ilvmax và dòng điện ngắn mạch IN do người thực hiện thí nghiệm giả thiết và được cung cấp từ các nguồn tạo dòng điện (từ

0 - 30 A)

Mạch điện thí nghiệm bảo vệ quá dòng điện cực đại 1 pha cho mạng hình tia có một nguồn cung cấp, dùng rơle có đặc tính tác động độc lập, bảo vệ 2 cấp được mô tả trên hình 1.7 Mạch điện thí nghiệm bảo vệ quá dòng điện cực đại 3 pha cho mạng hình tia

có một nguồn cung cấp, dùng rơle có đặc tính tác động độc lập, bảo vệ 2 cấp được mô

tả trên hình 1.3

1.3 Thí nghiệm

1.3.1 Nội quy an toàn thí nghiệm:

- Người thực hiện thí nghiệm phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thí nghiệm quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch

- Các thiết bị thí nghiệm chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền

1.3.2 Nội dung bài thí nghiệm:

B

ước 1:

- Đóng cầu dao nguồn (dứt khoát)

ước 2 : Kiểm tra trị số IkđRL (tính tin cậy)

- Vặn từ từ tay quay của BA tự ngẫu (kiểm tra thông mạch bằng cách tăng nhẹ nguồn dòng)

- Khi mạch thông, đưa tay vặn về 0

- Tăng mạnh nguồn dòng đến giá trị IN (IN >IkdRL) và quan sát xem hai bảo vệ có khởi động với dòng đã chỉnh định không

- Sinh viên ghi lại kết quả thí nghiệm

B

ước 3: Kiểm tra tBV1, tBV2 + tính chọn lọc

- Tăng mạnh nguồn dòng đến giá trị IN.

- Bấm đồng hồ đo thời gian và quan sát BV2 có tác động không và tác động với

tđặt2 chưa (lúc đó MC2 sẽ cắt ra)

- Sinh viên đọc và ghi lại ttđ2

Bước 4: Kiểm tra tính dự phòng của BV1

- Đóng MC2 + Vẫn giữ nguyên mạch

- Giả sử BV2 bị sự cố (lấy mảnh giấy giữ cho ThG4 của BV2 không tác động)

- Bật công tắc nguồn và quan sát khi BV2 bị sự cố thì BV1 có tác động dự phòng cho BV2 với thời gian đã chỉnh định trên rơle không (khi đó MC1 sẽ cắt ra)

- Sinh viên đọc và ghi lại kết quả thí nghiệm

Bước 5: Sau khi thí nghiệm xong cắt nguồn như sau

- Lắp hoàn trả lại sơ đồ bảo vệ trạm biến áp như cũ

1.4 Chuẩn bị của sinh viên

1.4.1 Nhiệm vụ chuẩn bị trước ở nhà của sinh viên

1- Nghiên cứu bài giảng chương “Bảo vệ quá dòng điện” và các tài liệu mô tả về cấu tạo, nguyên lý làm việc của các loại rơle có liên quan đến mạch thí nghiệm, đồng

thời nắm chắc sơ đồ nguyên lý phòng thí nghiệm Tính toán các giá trị và ghi vào

thanh góp các trạm Imax (A)

2- Chọn dòng khởi động IkđR cho các bảo vệ BV1, BV2 (hình 1.1) và các trị số đặt của chúng

Chọn IkđR theo biểu thức trong đó:

k at = 1,1; k mm = 1,5; k tv = 0,85; k (3)

sđ = 1; n BI = 300/5.

Nếu IkđR là số lẻ thì trị số đặt của rơle là số lớn hơn gần nhất theo bảng 1.1

Số liệu ban đầu cho trước (cho trước 4 giá trị) theo bảng 1.2, còn kết quả tính toán ghi

trong bảng 1.3.

3- Xác định thời gian tác động của các bảo vệ và các giá trị đặt của chúng

Cấp chọn lọc về thời gian tác động giữa các bảo vệ ∆t = 0,5s Ghi giá trị vào bảng 1.3

Ghi chú: Sự chuẩn bị của sinh viên phải được thông qua kiểm tra của người hướng dẫn thí nghiệm Nếu không đạt, sẽ không được tham gia thí nghiệm và có được thí nghiệm tiếp vào buổi khác hay không sẽ do Bộ môn và Ban chủ nhiệm khoa giải quyết

1.4.2 Nhiệm vụ sinh viên và giáo viên trong phòng thí nghiệm

1- Thực hiện nghiêm túc nội quy phòng thí nghiệm

2- Tìm hiểu cấu tạo và cách chỉnh định của các loại rơle trong bài thí nghiệm, tìm hiểu các mạch tạo nguồn thao tác, mạch nhị thứ có liên quan

3- Lắp ráp mạch thí nghiệm theo sơ đồ hình 1.7, hoặc hình 1.8 (phần này do giáo viên hướng dẫn lắp ráp và hướng dẫn kỹ cho sinh viên nắm được)

4- Giáo viên hướng dẫn kiểm tra lại tình trạng các thiết bị nếu thấy đảm bảo an toàn mới hướng dẫn tiến hành thí nghiệm

5- Tăng dần dòng ngắn mạch giả tưởng bằng cách xoay cùng chiều kim đồng hồ tay vặn biến áp tự ngẫu

6- Đọc giá trị thứ cấp dòng ngắn mạch trên Ampe kỡm hoặc Ampe kế

7- Ghi lại kết quả thí nghiệm

8- Sau khi thí nghiệm xong phải lắp hoàn trả lại sơ đồ bảo vệ trạm biến áp như cũ

Bảng 1.3 Kết quả tính toán của phần chuẩn bị và thí nghiệm

Iđặt (A)

IkđR (A)

ttđ (s)

Phần II VIẾT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 2.1 Quy định chung:

Báo cáo thí nghiệm được viết một mặt trên khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu ) Mỗi sinh viên có một quyển báo cáo riêng

2.2 Nội dung báo cáo:

2.2.1 Cơ sở lý thuyết

Phân tích cơ sở lý thuyết như mục 1.2

2.2.2 Báo cáo kết quả thí nghiệm

Sau khi bài làm thí nghiệm này, sinh viên cần phải:

- Ghi lại các số liệu đo được vào bảng 1.3 tương ứng bên cạnh các số liệu cho trước

và tính toán

- Phân tích đúng sai các hiện tượng quan sát được trong quá trình làm thí nghiệm cần ghi lại

- Ghi một số nhận xét qua quá trình làm thí nghiệm, phân tích kết quả

- Viết báo cáo thí nghiệm theo quy định

- Nhận xét kết quả:

+ Các kết quả thu được từ thí nghiệm

+ Mức độ kết quả đạt được so với yêu cầu đề ra

- Kiến nghị

Phần III ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THÍ NGHIỆM

Tập thể hướng dẫn thí nghiệm tổ chức đánh giá điểm thí nghiệm thông qua lựa chọn một trong những hình thức sau:

- Chấm điểm dựa trên nội dung bản báo cáo thí nghiệm của từng sinh viên

- Chấm điểm theo hình thức bảo vệ vấn đáp

Điểm thí nghiệm của sinh viên được tổng hợp theo lớp có chữ ký xác nhận Trưởng bộ phận phụ trách thí nghiệm

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí thiết bị điện trong phòng thí nghiệm năng lợng điện

5

Hình 1.6 Sơ đồ đầu nối các thiết bị trong mạch bảo vệ (mặt sau rơle)

RI5 - 1 RI5 - 3 RI4 - 3

5 7

3

Ri 4

4 6 8

5 7

RI8 - 1 RI6 - 8

RI6 - 1 RI8 - 3

RI5 - 1 RI5 - 3 thg1 -6

5 7

3

Ri 6

4 6 8

5 7 3

5 7

5 7

k2p - 2 x24

5 7

Th5 - 1 B1

5 7

k1t - 3 x24

th1 - 2

x15 (b*1) b1

th5 - 2 ri10 - 5

b1(-)

13 15

-7 8

5

TH 2

1 3 1

2 8 2

3

8 1

A2 A3

3

TrG2 ThG4

-3

TH 5

2

12 8

Bé t¹o nguån dßng

BiÕn ¸p

13 15

BÀI 2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI CHO LƯỚI ĐIỆN HÌNH TIA NGUỒN CUNG CẤP MỘT PHÍA, DÙNG RƠLE CÓ ĐẶC TÍNH TÁC ĐỘNG PHỤ THUỘC HẠN CHẾ

SỐ TIẾT: 05 TIẾT

Phần I THÍ NGHIỆM 1.1 Mục đích thí nghiệm

- Giúp cho sinh viên nắm vững thêm phần lý thuyết đã học, biết áp dụng những kiến thức đó vào việc thiết kế một mạch bảo vệ quá dòng điện dùng rơle có đặc tính tác động phụ thuộc hạn chế trong hệ thống điện và sự phối hợp tác động giữa các cấp của bảo vệ rơle trong mạng có đặt nhiều cấp bảo vệ

- Tạo cho sinh viên nhận biết, kỹ năng đấu nối các thiết bị của mạch bảo vệ, quá trình tác động, sự liên kết giữa các phần tử trong mạch bảo vệ

Bình thường trên mỗi đoạn đường dây đều có dòng làm việc tương ứng đi qua Đối với các dòng này, các bảo vệ không tác động Khi ngắn mạch xảy ra, ví dụ điểm N-1 (là điểm ngắn mạch ngay sau nơi đặt máy biến dòng hình 2.1), dòng ngắn mạch

IN chạy qua cả hai đoạn 1 và 2 Cả 2 bộ bảo vệ đặt ở đầu 2 đoạn đường dây này đều khởi động Tuy nhiên theo yêu cầu tác động chọn lọc của bảo vệ thì chỉ BV2 được phép tác động cắt máy cắt MC2 là máy cắt gần chỗ sự cố nhất (BV1 chỉ tác động khi BV2 từ chối tác động)

Để thực hiện được điều đó cần phải chọn dòng khởi động của bảo vệ cũng như thời gian tác động vào bảo vệ theo những nguyên tắc nhất định

tBV2

1.2.2 Tính chọn các tham số của bảo vệ

1- Chọn dòng khởi động của bảo vệ:

(tương tự như bảo vệ dùng rơle có đặc tính tác động độc lập)

max

trong đó: ktv = 0,85 là hệ số trở về của rơle

Dòng điện khởi động của rơle:

A2 A3

+

CCCC

BI2

BI1

2- Chọn thời gian bảo vệ:

Thời gian làm việc của các bảo vệ chọn theo nguyên tắc: Thời gian tác động của bảo vệ phía trước phải lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ ngay phía sau một cấp chọn lọc về thời gian tác động ∆t, tại chỗ chuyển từ phạm vi của bảo vệ phía trước đến bảo vệ tiếp sau :

vệ Thời gian làm việc của rơ le PT-81 là một họ đặc tuyến nằm giữa 2 đường bao cực đại và cực tiểu được biểu diễn trên một đồ thị có trục tung là trục thời gian và trục hoành là bội số dòng m = IN-RL/Iđặt Thời gian đặt có thể điều chỉnh liên tục được Tuy nhiên, trong họ đặc tuyến này được phân ra làm 5 giá trị tiêu chuẩn ứng với 5 giá trị đặt về thời gian: 0,5; 1; 2; 3; 4 (ứng với m = 10 hình 2.3)

Đặc điểm của đường cong bất kỳ nằm giữa đặc tuyến cực đại và cực tiểu của rơle

là các đường thẳng song song với trục tung tại điểm m0 sẽ cắt các đường đặc tuyến tại các điểm tương ứng là t’m0, tm0, t”m0 sao cho thoả mãn biểu thức (xem hình 2.4):

1

2

34

Từ công thức ta suy ra thời gian tác động của bảo vệ có thời gian đặt tdat khi thời gian tác động là m0:

Ngược lại, nếu ta biết thời gian tm0, ta có thể xác định được giá trị thời gian đặt tdat

của đặc tuyến bảo vệ được chọn theo công thức:

III Nhiệm vụ chuẩn bị trước ở nhà

1- Nghiên cứu bài giảng chương "Bảo vệ quá dòng điện cho đường dây", tài liệu

mô tả về rơ le PT - 81 và tài liệu hướng dẫn thí nghiệm

2- Cách xây dựng đặc tuyến thời gian của rơle PT - 81 theo số liệu cho trước

3- Chọn dòng khởi động IkdRL cho các bảo vệ BV1, BV2, (hình 2.1) và các trị số đặt của chúng

Chọn IkdRL theo biểu thức trong đó: kat = 1,1; kmm = 1,5; ktv = 0,85; kSđ = 1; nBI = 300/5

Nếu IkđRL là số lẻ thì trị số đặt của rơ le số lẻ lớn hơn số gần nhất theo bảng 2.1

Số liệu ban đầu cho trước theo bảng 2.2, còn kết quả tính toán ghi trong bảng 2.3

trên thanh góp các trạm Imax (A)

4- Xây dựng các tuyến thời gian của rơle PT -81 theo số liệu cho trước trong bảng 2.4, các đường cong này cần thiết cho phần tính toán bằng đồ thị thời gian tác động của các bảo vệ

5- Xác định bằng phương pháp đồ thị thời gian tác động của các bảo vệ và các giá trị đặt của chúng

Cần tiến hành theo hướng dẫn ở phần III, dựa vào số liệu cho trước theo bảng 2.2, kết quả tính toán dòng khởi động các bảo vệ ghi trong bảng 2.3 và các đường cong xây dựng trước theo bảng 2.4.

Cấp chọn lọc về thời gian giữa các bảo vệ ∆t = 0,5 s

Để thuận tiện cho việc xây dựng đặc tuyến thời gian các bảo vệ cần trước tiên tính toán một số đại lượng theo bảng 2.5, dựa vào số liệu ở bảng 2.3, bảng 2.2

Bảo vệ Bội số IN-RL/Iđặt khi ngắn mạch tại Thời gian tác động của các bảo vệ

các đường dây nhánh mà bảo vệ

IV Giới thiệu thiết bị phục vụ bài thí nghiệm

- Phòng thí nghiệm có một máy biến áp nhận điện áp 0,4 kV từ mạng hạ áp, nâng điện áp từ 0,4 kV lên 6 kV để cấp cho các tủ đo lường, các tủ máy cắt cao thế, hai máy cắt cao thế được dùng để cấp điện cho 2 máy biến áp hợp bộ 160 - 6/0,4 kV Sơ đồ bố trí các thiết bị được thể hiện trên hình 2.5

- Để thực hiện việc thí nghiệm “Bảo vệ quá dòng điện với đặc tuyến thời gian phụ thuộc có giới hạn trong mạng hình tia có một nguồn cung cấp” ta sử dụng một số rơle trong tủ bảo vệ số 5 (hình 2.6), các rơle dùng trong mạch bảo vệ này có sơ đồ đầu nối như hình 2.7 Giả thiết máy cắt MC1 để đóng cắt điện cho đường dây1 (hình 2.1), Bảo

vệ quá dòng điện với đặc tuyến thời gian phụ thuộc có giới hạn BV1 được đặt tại MC1 Máy cắt MC2 để đóng cắt điện cho đường dây 2 (hình 2.1) Bảo vệ quá dòng điện với các tuyến thời gian phụ thuộc có giới hạn BV2 được đặt tại MC2 Dòng điện

chạy qua các bảo vệ khi làm việc bình thường Ilvmax và dòng điện ngắn mạch IN do người thực hiện thí nghiệm giả thiết và được cung cấp từ các nguồn tạo dòng điện (từ

0 - 30 A)

Mạch điện thí nghiệm bảo vệ quá dòng điện cực đại 1 pha cho mạng hình tia có một nguồn cung cấp, dùng rơle có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn được mô tả trên hình 2.8 Mạch điện thí nghiệm bảo vệ quá dòng điện cực đại 3 pha cho mạng hình tia có một nguồn cung cấp, dùng rơle có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn được mô tả trên hình 2.9

1.3 Thí nghiệm

1.3.1 Nội quy an toàn thí nghiệm:

- Người thực hiện thí nghiệm phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thí nghiệm quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch

- Các thiết bị thí nghiệm chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền

1.3.2 Nội dung bài thí nghiệm:

ước 2 : Kiểm tra trị số IkđRL (tính tin cậy)

- Vặn từ từ tay quay của BA tự ngẫu (kiểm tra thông mạch bằng cách tăng nhẹ nguồn dòng)

- Khi mạch thông, đưa tay vặn về 0

- Tăng mạnh nguồn dòng đến giá trị IN (IN >IkdRL )và quan sát xem hai bảo vệ có khởi động với dòng đã chỉnh định không

- Sinh viên ghi lại kết quả thí nghiệm

B

ước 3: Kiểm tra tBV1 , tBV2 + tính chọn lọc

- Tăng mạnh nguồn dòng đến giá trị IN.

- Bấm đồng hồ đo thời gian và quan sát BV2 có tác động không và tác động với

tđặt2 chưa (lúc đó MC2 sẽ cắt ra)

- Sinh viên đọc và ghi lại ttđ2

Bước 4: Kiểm tra tính dự phòng của BV1

Tay vặn Máy biến áp tự ngẫu

- Đóng MC2 + Vẫn giữ nguyên mạch

- Giả sử BV2 bị sự cố (Lấy mảnh giấy giữ cho tiếp điểm của BV2 không tác động)

- Bật công tắc nguồn và quan sát khi BV2 bị sự cố thì BV1 có tác động dự phòng cho BV2 với thời gian đã tđặt2 trên rơle không (khi đó MC1 sẽ cắt ra)

- Sinh viên đọc và ghi lại kết quả thí nghiệm

Bước 5: Sau khi thí nghiệm xong ta cắt nguồn như sau

- Lắp hoàn trả lại sơ đồ bảo vệ trạm biến áp như cũ

1.4 Chuẩn bị của sinh viên:

1 Thực hiện nghiêm túc nội quy treo trong phòng thí nghiệm Đọc và nghiên cứu bài thí nghiệm Đọc và nghiên cứu lý thuyết có liên quan đến nội dung bài thí nghiệm Chuẩn bị các vật dụng, giấy vở ghi chép số liệu thí nghiệm

2 Nhiệm vụ sinh viên và giáo viên hướng dẫn trong phòng thí nghiệm

- Tìm hiểu cấu tạo và cách chỉnh định của rơ le PT -81trong bài thí nghiệm, tìm hiểu các mạch tạo nguồn thao tác, mạch nhị thứ có liên quan

- Học tập cách lắp ráp mạch thí nghiệm theo sơ đồ hình 2.7, hoặc hình 2.8 (phần này

do giáo viên hướng dẫn lắp ráp và hướng dẫn kỹ cho sinh viên nắm được)

- Giáo viên hướng dẫn kiểm tra lại tình trạng các thiết bị nếu

thấy đảm bảo an toàn mới hướng dẫn tiến hành thí nghiệm

- Đặt các giá trị Iđặt ở mỗi rơle ứng với giá trị IkđRL đã

tính toán

- Tăng dần dòng ngắn mạch giả tưởng bằng cách xoay

cùng chiều kim đồng hồ tay vặn biến áp tự ngẫu

Đọc giá trị thứ cấp dòng ngắn mạch trên Ampe kìm

hoặc Ampe kế

- Kiểm tra xem dòng khởi động IkđRL,ttđ của các bảo

vệ rơle có phù hợp với các giá trị tương ứng tính từ các số

liệu đó không

- Sau khi thí nghiệm xong phải lắp hoàn trả lại sơ đồ bảo vệ trạm biến áp như cũ

Ghi chú: Sự chuẩn bị của sinh viên phải được thông qua kiểm tra của người hướng dẫn thí nghiệm Nếu không đạt, sẽ không được tham gia thí nghiệm và có được

thí nghiệm tiếp vào buổi khác hay không sẽ do Bộ môn và Ban chủ nhiệm khoa giải quyết

Phần II VIẾT BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 2.1 Quy định chung:

Báo cáo thí nghiệm được viết một mặt trên khổ giấy A4, đóng quyển, bìa mềm (theo mẫu ) Mỗi sinh viên có một quyển báo cáo riêng

2.2 Nội dung báo cáo:

2.2.1 Cơ sở lý thuyết

Phân tích cơ sở lý thuyết như mục 1.2

2.2.2 Báo cáo kết quả thí nghiệm

Sau khi bài làm thí nghiệm này, sinh viên cần phải:

- Ghi lại các số liệu đo được vào bảng tương ứng bên cạnh các số liệu cho trước

và tính toán

- Phân tích các hiện tượng quan sát được, các sai số trong quá trình làm thí nghiệm

- Ghi một số nhận xét qua quá trình làm thí nghiệm

- Viết báo cáo thí nghiệm theo quy định

- Nhận xét kết quả:

+ Các kết quả thu được từ thí nghiệm

+ Mức độ kết quả đạt được so với yêu cầu đề ra

- Kiến nghị

Phần III ĐÁNH GIÁ CHẤM ĐIỂM, BẢO VỆ THÍ NGHIỆM

Tập thể hướng dẫn thí nghiệm tổ chức đánh giá điểm thí nghiệm thông qua lựa chọn một trong những hình thức sau:

- Chấm điểm dựa trên nội dung bản báo cáo thí nghiệm của từng sinh viên

- Chấm điểm theo hình thức bảo vệ vấn đáp

Điểm thí nghiệm của sinh viên được tổng hợp theo lớp có chữ ký xác nhận Trưởng bộ phận phụ trách thí nghiệm

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thiết bịđiện trong phòng thí nghiệm năng lợng điện

5

Page | 27

1 2

2

3 4

1

1 2 1

Bé t¹o nguån dßng

+

RI1

2 8 1

+

RI10

2 8 1

13 15

13 15

3

3

1 3 1

2 8 2

3

8 1

A2 A3

3

Bé t¹o nguån dßng

BiÕn ¸p

13 15

Phần I THÍ NGHIỆM 1.1 Mục đích thí nghiệm

- Giúp cho sinh viên nắm vững thêm những phần lý thuyết đã học, biết áp dụng những kiến thức đó vào việc thiết kế một mạch bảo vệ cắt nhanh, bảo vệ quá dòng điện cực đại bảo vệ cho máy biến áp

- Tạo cho sinh viên khả năng nhận biết, kỹ năng đấu nối các thiết bị của mạch bảo vệ, quá trình tác động, sự liên kết giữa các phần tử logic

- Kiểm nghiệm lại lý thuyết về bảo vệ quá dòng điện (sơ đồ đấu nối, tính toán và cài đặt thông số) trong hệ thống điện

1.2 Cơ sở lý thuyết

1.2.1 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh cho máy biến áp

Đối với bảo vệ cắt nhanh cho máy biến áp người ta thường xác định phạm vi bảo vệ trong một vùng hẹp, tính từ nơi đặt máy biến dòng (hay coi như từ đầu vào máy biến áp) đến một số vòng dây đầu của cuộn dây sơ cấp máy biến áp (tương tự phạm vi bảo vệ của bảo vệ cắt nhanh cho đường dây là khoảng (20 đến 30)% chiều dài đường dây) Khi ngắn mạch trong phạm vi này, dòng ngắn mạch rất lớn, sức tàn phá rất nặng nề nên bảo vệ cắt nhanh (BVCN) cần phải có thời gian cực nhỏ, thường phải sử dụng bảo vệ cắt nhanh tức thời (không thời gian duy trì)

Trong lưới có trung tính nối đất, bảo vệ thực hiện kiểm soát cả ba pha (sơ đồ sao

đủ hoặc tam giác), còn lưới có trung tính không nối đất, thì bảo vệ chỉ nên thực hiện kiểm soát hai trong ba pha (sơ đồ sao thiếu)

RI1

1.2.2 Các thông số cơ bản của BVCN cho máy biến áp

1- Dòng khởi động của bảo vệ:

Dòng khởi động của BVCN máy biến áp được xác định xuất phát từ hai điều kiện:

Điều kiện thứ nhất: để đảm tính tác động chọn lọc, BVCN không tác động với các

ngắn mạch ngoài phạm vi bảo vệ, cho dù là ngắn mạch nặng nề nhất:

Ikd.BV >I'N2max → Ikd.BV = kdt.I'N max (1)Trong đó:

- kdt là hệ số an toàn phụ thuộc vào cấp chính xác của rơle dòng

kdt = 1,25 ÷ 1,5 đối với rơle điện từ;

kdt = 1,5 đối với rơle cảm ứng

về phía sơ cấp: I'N2 max = IN2max

1

2

U U

Điều kiện thứ hai: Bảo vệ cắt nhanh không được tác động với dòng từ hoá nhảy

vọt xuất hiện khi đóng điện không tải máy biến áp:

2- Dòng khởi động của rơle

Dòng khởi động của rơle được tính:

Trong đó:

- nBI là tỷ số biến đổi của BI

- Ksđ là hệ số sơ đồ

3- Độ nhậy của bảo vệ:

Độ nhạy của bảo vệ xác định theo biểu thức sau:

5,1

.

min ≥

=

BV kd

N nh

=

BV kd

N nh

I

I

Trong đó:

vệ Tuy nhiên, việc tính chính xác giá trị dòng ngắn mạch IN.min là khó khăn nên Knh có

Page | 33

thể được tính gián tiếp thông qua IN1, khi đó biểu thức kiểm tra Knh phải thỏa mãn (4).

 IkđBV là dòng đo trên cuộn dây sơ cấp máy biến dòng của BVRL

4- Thời gian tác động của bảo vệ cắt nhanh

Thời gian tác động của bảo vệ cắt nhanh bao gồm: Thời gian khởi động của rơle dòng và rơle trung gian Với rơle trung gian tác động nhanh, thời gian tác động riêng khoảng 0,02s thì bảo vệ cắt nhanh tác động trong khoảng (0,04÷0,06) s Rơle trung gian có tác dụng làm giảm nhẹ điều kiện làm việc của rơle dòng và cho phép không tính tới thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch

Thời gian tác động của bảo vệ cắt nhanh ở trên được tính với thời gian tác động nhanh nhất của rơle dòng và rơle trung gian Thời gian tác động của rơle điện từ PT có loại đến 0,03s, còn rơle trung gian có loại đến 0,06s

Ưu điểm của bảo vệ cắt nhanh là đơn giản nhưng bảo vệ rất tin cậy nên được ứng dụng rộng rãi cho các máy biến áp phân phối

1.2.3 Bảo vệ quá dòng điện cực đại cho máy biến áp

Bảo vệ quá dòng điện cực đại (BVCĐ) cho máy biến áp có phạm vi bảo vệ rộng hơn, bao chùm cả phạm vi của BVCN và mở rộng qua máy biến áp đến bảo vệ tiếp theo trên đầu ra của máy biến áp

Sơ đồ BVCĐ cho máy biến áp có thể được mô tả trên hình 2 Cũng như BVCN, Trong lưới có trung tính nối đất, BVCĐ thực hiện kiểm soát cả ba pha (sơ đồ sao đủ

TrG +

TH

hoặc tam giác), còn lưới có trung tính không nối đất, thì BVCĐ chỉ nên thực hiện kiểm soát hai trong ba pha (sơ đồ sao thiếu).

1.2.3.1 Các tham số cơ bản của BVCĐ

1- Dòng khởi động của BVCĐ:

Dòng khởi động của BVCĐ máy biến áp được chọn xuất phát từ các điều kiện sau:

Điều kiện thứ nhất: BVCĐ không tác động khi máy biến áp làm việc ở chế độ

quá tải cho phép

Điều kiện thứ hai: BVCĐ phải trở về một cách tin cậy khi ngắn mạch được loại

trừ trong thời gian duy trì (thời gian khởi động):

tv

lv kd at

k

I k

k max

trong đó:

- kat là hệ số an toàn; với rơle điện từ lấy bằng 1,1 ÷ 1,2; với rơle cảm ứng lấy kat

2- Độ nhậy của bảo vệ:

Độ nhạy của bảo vệ phải thỏa mãn:

BVCĐ, đã quy đổi về sơ cấp

3- Thời gian duy trì của BVCĐ:

Page | 35

- Thời gian duy trì của bảo vệ BVCĐ máy biến áp được chọn theo điều kiện tác động chọn lọc Thời gian duy trì của bảo vệ cấp trên phải lớn thời gian duy trì của bảo

vệ cho các đường dây nối với thanh cái thứ cấp máy biến áp

∆t là phân cấp thời gian tác động chọn lọc (được chọn như ở phần phân cấp thời gian tác động chọn lọc của bảo vệ dòng cực đại cho đường dây)

Với bảo vệ có đặc tính độc lập: ∆t = (0,35 ÷ 0,6)s

Với bảo vệ có đặc tính phụ thuộc: ∆t = (0,6 ÷ 1)s

Với máy biến áp phân phối, đầu ra máy biến áp đặt Aptomat thì thời gian duy trì của bảo vệ dòng cực đại được chọn:

Trong đó: tATM là thời gian tác động của áp tô mát tổng, nối trực tiếp tại đầu ra của máy biến áp

1.3 Thí nghiệm

1.3.1 Nội quy an toàn thí nghiệm:

- Người thực hiện thí nghiệm phải nắm vững các nội quy an toàn do phòng thí nghiệm quy định, thông qua việc học nội quy có kiểm tra sát hạch

- Các thiết bị thí nghiệm chịu sự kiểm soát an toàn theo phân cấp của nhà nước phải đảm bảo có đầy đủ biên bản kiểm định an toàn của cấp có thẩm quyền

1.3.2 Nội dung bài thí nghiệm:

Bố trí thiết bị và sơ đồ mặt sau rơle trên tủ bảo vệ rơle và tự động hóa của trạm biến áp phòng thí nghiệm như hình 5 và hình 6

1- Đấu nối sơ đồ mạch thí nghiệm 1 pha của bảo vệ theo sơ đồ hình 7

2- Đấu nối sơ đồ mạch thí nghiệm 3 pha của bảo vệ theo sơ đồ hình 8

3- Giáo viên hướng dẫn kiểm tra lại tình trạng các thiết bị nếu thấy đảm bảo an toàn mới hướng dẫn tiến hành thí nghiệm

4- Cài đặt các thông số trên thiết bị

5- Đặt các giá trị Id ở mỗi rơle ứng với giá trị Ikd.RL đã tính toán Tăng dần dòng ngắn mạch giả tưởng bằng cách xoay cùng chiều kim đồng hồ tay vặn biến áp tự ngẫu

Page | 36

6- Kiểm tra tính tác động chọn lọc của bảo vệ cắt nhanh và bảo vệ QDCĐ khi

NM tại thanh góp cao và hạ áp MBA (trường hợp dòng NM có thể khởi động cả 2 bảo

vệ và trường hợp dòng NM chỉ có thể khởi động bảo vệ QDCĐ)

7- Đọc và ghi giá trị thứ cấp dòng ngắn mạch trên Ampe kế và giá trị tác động của rơle dòng điện

8- Kiểm tra xem dòng khởi động Ikd.RL,ttd của các bảo vệ rơle có phù hợp với các giá trị tương ứng tính từ các số liệu đó không Đọc các giá trị này và so sánh với giá trị tính toán trong bảng 3

9- Sau khi thí nghiệm xong hoàn nguyên sơ đồ bảo vệ trạm biến áp như cũ

1.4 Chuẩn bị của sinh viên:

1- Nghiên cứu bài giảng chương “Bảo vệ cắt nhanh, bảo vệ quá dòng điện” và các tài liệu mô tả về cấu tạo, nguyên lý làm việc của các loại rơle có liên quan đến mạch thí nghiệm, đồng thời nắm chắc sơ đồ nguyên lý phòng thí nghiệm

Các giá trị đặt và tác động của rơle dòng điện PT40/6 Bảng 1.

Các giá trị tính toán của phần chuẩn bị Bảng 2.

1 Dòng điện làm việc cực đại qua các bảo vệ

2 Thời gian làm việc lớn nhất của bảo vệ

(đường dây xuất tuyến hoặc AT (tdtddmax hoặc

3 Dòng ngắn mạch khi ngắn mạch trên thanh

Số liệu ban đầu cho trước (cho trước 4 giá trị) theo bảng 2, còn kết quả tính toán ghi trong bảng 3.

3- Xác định thời gian tác động của các bảo vệ và các giá trị đặt của chúng

Cấp chọn lọc về thời gian tác động giữa các bảo vệ ∆t = 0,5 sec Ghi giá trị vào bảng 3

Kết quả tính toán của phần chuẩn bị và thí nghiệm Bảng 3.

Phân tích cơ sở lý thuyết như mục 1.2

2.2.2 Báo cáo kết quả thí nghiệm:

- Vẽ lại sơ đồ nguyên lý, sơ đồ nối dây thí nghiệm

Page | 38