Nội dung báo cáo thử nghiệm. Phần chính của các bài thử nghiệm là xây dựng đặc tuyến ampe giây I = f(t) của phần tử được thử nghiệm . Nội dung của phần này bao gồm :PHẦN 1.Lý thuyết1. Nêu đặc điểm của thiết bị được đưa vào thử2. Nhiệm vụ của thiết bị trong sơ đồ cung cấp điện3. Các hạng mục và tiêu chuẩn thử để cho thiết bị có thể đưa vào làm việc lâu dài trong lưới cung cấp điện. Nêu các quan sát và hiệu chỉnh phần cơ.PHẦN 2. Thử nghiệm lấy đặc tuyến I = f (t)
Trang 1CHUYÊN ĐỀ TỐ NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BÀN THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HẠ ÁP CÔNG NGHIỆP
Trang 2MỤC LỤC
CHUYÊN ĐỀ TỐ NGHIỆP 1
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BÀN THỬ NGHIỆM 1
THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HẠ ÁP CÔNG NGHIỆP 1
MỤC LỤC 2
I.Tìm hiểu về đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp 3
1.Cầu chì hạ áp 3
2.Áptômát: 4
3.Khởi động từ: 6
4.Rơle dòng điện 7
5.Mục đích của bài thử nghiệm: 10
II.Sơ đồ thử nghiệm 11
1.Phác thảo sơ đồ mạch thử nghiệm 11
2.Mô tả ý nghĩa các phần tử trong sơ đồ thử nghiệm 12
3.Lựa chọn các phần tử sử dụng trong sơ đồ thử nghiệm 14
III.Các bài thử nghiệm 18
III.1.Bài thử nghiệm số 1 : Thử nghiệm cầu chì hạ áp 18
III.2.Bài thử nghiệm số 2: Thử nghiệm Áptômát 21
III.3.Bài thử nghiệm số 3:Thử nghiệm Rơle nhiệt của khởi động từ 24
III.4.Bài thử nghiệm số 4 : Thử nghiệm Rơle dòng điện có đặc tính phụ thuộc 26
IV.Nội dung báo cáo thử nghiệm 30
PHẦN 1.Lý thuyết 30
PHẦN 2 Thử nghiệm lấy đặc tuyến I = f (t) 30
PHẦN 3 Vẽ đồ thị và đánh giá kết quả 30
Trang 3I.Tìm hiểu về đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp
1.Cầu chì hạ áp
a.Chức năng:
- Cầu chì là loại khí cụ điện bảo vệ mạch điện sơ cấp.Nó tự động cắt mạch điện khi có sự cố quá tải , ngắn mạch.Cầu chì có đặc điểm là đơn giản , kích thước nhỏ , khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên ngày nay nó được sử dụng rộng rãi
- Các phần tử cơ bản của cầu chì là dây chảy dùng để cắt mạch cần bảo vệ, và thiết bị dập
hồ quang để dập tắt hồ quang sau khi dây chảy đứt
Ith = A0.d3/2
Trong đó :
Trang 4d - đường kính dây chảy
- Để dây chảy cầu chì không chảy đứt ở dòng điện định mức , cần đảm bảo điều kiện :
Iđm < Ith .Mặt khác để bảo vệ được thiết bị ,dòng điện tới hạn khởi động, tác động phải không lớn hơn dòng điện định mức nhiều.Theo kinh nghiệm ta có :
Ith/Iđm = 1,6 - 2 đối với đồng
Ith/Iđm = 1,25 -1,45 đối với chì
Ith/Iđm = 1,15 đối với hợp kim chì thiếc
- Dòng điện định mức của cầu chì được lựa chọn sao cho khi chạy liên tục qua dây chảy , chỗ phát nóng lớn nhất của dây chảy không làm cho kim loại bị oxy hóa quá mức và biến đổi đặc tính bảo vệ, đồng thời nhiệt phát ra ở bộ phận bên ngoài cầu chì cũng không vượt quá trị số ổn định
2.Áptômát:
a.Chức năng:
- Áptômát là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện có tải và tự động cắt mạch điện khi có
sự cố : quá tải , ngắn mạch,điện áp thấp,công suất ngược …Trong các mạch điện hạ áp có điện áp định mức đến 660V xoay chiều và 330V điện một chiều,có dòng điện định mức tới 6000A
b.Đặc tính bảo vệ:
- Trong các áptômát thường được trang bị Rơle quá dòng có thể thay đổi được.Hơn nữa để áptômát thích ứng với đặc tính của mạch bảo vệ và để tránh sự vượt quá kích cỡ cần thiết cho dây cáp , các Rơle tác động thường phải hiệu chỉnh được.Dòng hiệu chỉnh Ir là giá trị dòng ngưỡng tác động của Áptômát Đó cũng là dòng cực đại áptômát có thể chịu được mà không dẫn đến sự nhả tiếp điểm
- Ngoài ra trong Áptômát còn có các Rơle bảo vệ ngắn mạch Nhiệm vụ của các Rơle này
là đảm bảo sự cắt nhanh khi có dòng sự cố lớn.Ngưỡng tác động Im là :
+ hoặc cố định theo tiêu chuẩn của IEC
+ hoặc do nhà thiết kế quy định
- Ta có sơ đồ nguyên lý của áptômát như sau:
Trang 5RN
sơ đồ nguyên lý
Để thực hiện cỏc chức năng bảo vệ của mỡnh , ỏptụmỏt cú cỏc kết cấu chớnh gồm:
+ tiếp điểm và buồng dập hồ quang + rơle điện từ + lũ xo nộn + vỏ
Trang 6123
- Để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài cho động cơ thì đường đặc tính Ampe - giây của Rơle ( đường 2) phải thấp hơn một ít so với đặc tính Ampe - giây của động cơ (đường 1) Chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất động cơ điện , chọn cáo quá sẽ giảm tuổi
Trang 72 60 20 10 2
10 8 6 4 2
t(s)
§Æc tÝnh A-S cña R¬le nhiÖt lo¹i cã BI trong K§T
0 1
4.Rơle dòng điện
a.Khái quát chung về Rơle dòng điện:
- Rơle dòng điện kiểu điện từ , có đại lượng vào là trị số dòng điện của mạch tải (mạch động lực) : It Rơle tác động (hút) khi dòng điện qua cuộn dây rơle đạt đến trị số dòng tác động Itđ.Khi đó các tiếp điểm của Rơle sẽ đóng nếu là tiếp điểm thường mở ( hoặc mở nếu
là tiếp điểm thường đóng).Như vậy cuộn dây của Rơle được mắc nối tiếp trong mạch tải.Sức từ động do cuộn dây Rơle sinh ra trong mạch từ nam châm điện : F = I.W phụ thuộc vào dòng điện mạch tải
- Rơle dòng điện được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ bảo vệ quá dòng ( do quá tải , ngắn mạch…) và tự động điều khiển (mở máy động cơ điện,chuyển đổi mạch điện…)trong hệ thống điện và truyền động điện
- Rơle dòng điện bao gồm các loại sau:
+ Rơle dòng điện cực đại điện từ:
+ Rơle dòng điện điều khiển truyền động điện:
+ Rơle bảo vệ truyền động điện
+ Rơle dòng điện khởi động động cơ không đồng bộ một pha
Trang 8b.Nghiên cứu về đặc tính bảo vệ của Rơle dòng điện có thời gian phụ thuộc
*khái niệm:
-Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc là loại bảo vệ có thời gian tác động phụ thuộc vào dòng điện đi qua Rơle.Cơ cấu tạo thời gian của các Rơle này đều chịu tác động của dòng điện đi qua chỗ đặt bảo vệ.Dòng điện càng lớn thời gian tác động càng nhanh
*Đặc tính thời gian tác động của Rơle:
tcR = f(IR/IcR)
Trong đó ta có :
+tcR : là thời gian tác động của Rơle
+IR : là dòng điện đi qua Rơle
+IcR : là dòng điện chỉnh định của Rơle
8642
t(s)
- Đặc tính này có dạng đường cong hypebol và được gọi là đặc tính nghịch thời gian Đặc tính nghịch thời gian có các dạng phổ biến sau:
+ Nghịch thời gian tiêu chuẩn ( đường 1)
+ Nghịch thờigian dài ( đường 2, đến 40s)
+ Nghịch thời gian ngắn ( đường 3,đến 15s)
+ Nghịch thời gian vừa ( đường 4,đến 20s)
+ Nghịch thời gian dốc ( đường 5)
+ Nghịch thời gian rất dốc ( đường 6)
Trang 9I(A) 6
0
0,05
0,1 0,3 0,6 3
10 30 60
100 2
4
1 5
3 6
§Æc tÝnh nghÞch thêi gian
- Mỗi Rơle có nhiều giá trị dòng chỉnh định IcR khác nhau và do đó có nhiều đặc tính thời gian.Tập hợp các đặc tính thời gian của Rơle hợp thành họ đặc tính thời gian
- Đặc tính nghịch thời gian điển hình biểu diễn bởi các phương trình sau:
+ Nghịch thời gian tiêu chuẩn :
Trang 105.Mục đích của bài thử nghiệm:
Mục đích của bài thử nghiệm thiết bị điện đóng cắt hạ áp công nghiệp là:
5.1.Giúp cho các sinh viên phân biệt được rõ ràng giữa thử nghiệm và thí nghiệm
Từ đó thấy được việc thử nghiệm các thiết bị là một việc rất gần gũi với thực tế
và mang tính công nghiệp
5.2.Giúp cho các sinh viên làm quen với các loại thử nghiệm trong ngành điện
Để cho một thiết bị được sản xuất ra và được đưa vào hoạt động tốt trong thực tế thì cần rất nhiều các quá trình thử nghiệm khác nhau và chúng được quy định trong các quy trình quy phạm.Ở đây ta có một số loại thử nghiệm chính hay được sử dụng là: a.Thử nghiệm xuất sưởng để kiểm tra các thông số kỹ thuật của nhà thiết kế
b.Thử nghiệm trước lắp đặt để kiểm tra thiết kế của nhà sản xuất
c.Thử nghiệm sau lắp đặt để kiểm tra sự lắp đặt
d.Thử nghiệm trước đóng điện để kiểm tra sự tồn tại của thiết bị và công trình 5.3.Kiểm tra đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp
Các thiết bị điện nói chung và các thiết bị đóng cắt , bảo vệ hạ áp nói riêng , trước khi đưa vào vận hành cần phải được thử nghiệm theo các hạng mục nhất định để đảm bảo cho các thiết bị điện này làm việc trong lưới đựợc an toàn và có khả năng làm việc lâu dài không bị hư hỏng Riêng đối với thiết bị điện làm nhiệm vụ đóng cắt và bảo vệ lưới điện , ngoài các thử nghiệm theo tiêu chuẩn về sự làm việc lâu dài trong lưới còn phải thử nghiệm hiệu chỉnh lại các giá trị tác động và đặc tính của chúng theo các giá trị và đại lượng được tính toán thiết kế định trước.Thực tế có rất nhiều các đặc tính cần thử nghiệm nhưng trong nội dung bài thử nghiệm này ta chỉ tiến hành thử nghiệm đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp công nghiệm mà cụ thể là đặc tính thời gian tác động (t(s)) theo dòng điện qua thiết bị (I(A))
Trang 11II.Sơ đồ thử nghiệm
1.Phác thảo sơ đồ mạch thử nghiệm
Timer
KĐT ATM CC
K
CC
KĐT ATM
RI
Timer
K
4BI A4
A4 V1
100 400
20
100 250
A
0 2 1
Trang 12Trong đó ta có :
+ U1 : là ký hiệu của nguồn điện xoay chiều
+ CD : là ký hiệu của cầu dao điện
+ V1 : là ký hiệu của vôn kế
+ A1, A2, A3, A4 : là ký hiệu của các ampe kế
+ AT : là ký hiệu của máy biến áp tự ngẫu
+ THT : là ký hiệu của máy biến áp tải
+ K : là ký hiệu của khóa nối
+ 1BI, 2BI, 3BI, 4BI : là ký hiệu của các máy biến dòng điện
+ RI : là ký hiệu của rơle dòng điện
+ RI> : là ký hiệu của rơle quá dòng
+ 1RG, 2RG : là ký hiệu của các rơle trung gian
+ CC : là ký hiệu của cầu chì
+ ATM : là ký hiệu của áptômát
+ KĐT : là ký hiệu của khởi động từ
+ Đ, C : là ký hiệu của còi và đèn
+ Timer : là ký hiệu của bộ định thời ( bộ đếm thời gian )
2.Mô tả ý nghĩa các phần tử trong sơ đồ thử nghiệm
Trong bài thử nghiệm này ta cần sử dụng các phần tử như trong sơ đồ mạch.Ý nghĩa của các phần tử trong sơ đồ mạch trên như sau:
Dùng để đo dòng điện đầu vào của máy biến áp tự ngẫu AT
2.4.Máy biến áp tự ngẫu AT
Dùng để điều chỉnh trơn điện áp.Do trong bài thử nghiệm ta cần phải tiến hành thử nghiệm với nhiều điểm điện áp cũng như dòng điện nên ta cần phải sử dụng đến máy biến áp
tự ngẫu AT để tạo ra nhiều điểm thử nghiệm
2.5.Ampe mét A2
Trang 132.6.Máy biến áp tải THT
Do khi thử nghiệm với các thiết bị như cầu chì, áptômát và khởi động từ thì ta cần phải
có dòng điện lớn trong khi đó thì dòng điện đầu ra của máy biến áp tự ngẫu lại nhỏ nên không thể đáp ứng được do đó ta cần dùng máy biến áp tải THT dùng để tải ra nguồn dòng lớn ( tới vài trăm ampe)
2.8.Máy biến dòng 1BI
Dùng để đo dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT đưa vào thử nghiệm mạch
nhất thứ
2.9.Ampe mét A3
Dùng để đo dòng điện đầu ra của 1BI cũng chính là dòng điện đưa vào thử nghiệm
mạch nhất thứ
2.10.Rơle trung gian 1RG
Dùng để điều khiển mạch đo thời gian của bộ định thời timer.Rơle này có tiếp điểm thường đóng và được cấp nguồn bởi rơle dòng RI và nguồn điện U1.Khi phần tử thử nghiệm
là Rơle dòng điện RI chưa tác động thì tiếp điểm của 1RG vẫn đóng do đó bộ định thời timer vẫn tiếp tục được cấp nguồn và do đó nó sẽ vẫn chạy còn khi RI tác động thì tiếp điểm của rơle trung gian 1TG mở nên bộ timer sẽ không được cấp nguồn và do đó nó sẽ ngừng hoạt động Khi đó ta sẽ xác định được thời gian tác động của phần tử thử nghiệm
2.11.Máy biến dòng 2BI
Dùng để đo dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT và cung cấp tín hiệu cho role trung gian 2RG
2.12.Rơle trung gian 2RG
Dùng để điều khiển đo thời gian của bộ định thời timer Nó có tiếp điểm thường đóng và nhận tín hiệu từ 2BI.Khi phần tử thử nghiệm trong mạch nhất thứ chưa tác động thì 2RG vẫn
có tín hiệu nên nó vẫn cấp nguồn cho bộ timer để bộ timer hoạt động , còn khi các phần tử thử nghiệm trong mạch nhất thứ tác động thì rơle trung gian RG2 sẽ không có tín hiệu và do
đó nó sẽ không cấp nguồn cho bộ định thời timer và bộ timer sẽ bị ngắt.Khi đó ta sẽ xác định được thời gian tác động của phần tử thử nghiệm
Trang 142.13.Máy biến dòng 3BI
Dùng để đo dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT , đưa tín hiệu vào rơle quá dòng RI> để cấp tín hiệu cho bộ phận cảnh báo
2.14.Rơle quá dòng RI>
Để điều khiển tín hiệu cho mạch cảnh báo.Khi dòng điện trong mạch nhất thứ tăng cao thì rơle quá dòng RI> sẽ điều khiển cấp nguồn cho mạch cảnh báo gồm còi và đèn hoạt động để báo tín hiệu cho người thử nghiệm biết
2.18.Máy biến dòng 4BI
Dùng để đo dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT khi thử nghiệm với rơle dòng điện
và cấp tín hiệu cho ampe mét A4
2.19.Ampe mét A4
Dùng để đo dòng điện trong mạch thử nghiệm nhị thứ
3.Lựa chọn các phần tử sử dụng trong sơ đồ thử nghiệm
3.1.Lựa chọn đối tượng thử nghiệm
a.Rơle dòng điện
Ta chọn loại Rơle dòng điện như sau:
- Loại rơle điện cơ
- Mã hiệu : TИП PT-85/1-T ; Nơi sản xuất : nước Nga
- Dòng điện làm việc: do RI đấu với đầu ra của 4BI có dòng là 5A nên ta chọn dòng điện làm việc lớn nhất của RI là 10A tần số là 50Hz
- Đặc tính bảo vệ thiết kế như hình vẽ:
Trang 15t(s)
05101520
§Æc tÝnh b¶o vÖ cña R¬le dßng ®iÖn
b.Áptômát
Ta chọn loại áptômát như sau:
- Loại NF50 -CS ; mã hiệu : A9108 LN 318N637-1
- Nơi sản xuất : Nhật Bản; hãng sản xuất : MITSUBISHI
- Dòng điện định mức: 50A ;điện áp định mức :440V
- Dòng điện cắt ngắn mạch : 5kA
c.Khởi động từ
Ta chọn loại khởi động từ như sau:
- Loại khởi động từ đơn.;mã hiệu : KSC4504
- Nơi sản xuất : Nhật Bản; hãng sản xuất : LG
- Dòng điện định mức: 20A ; điện áp định mức : 440V
d.Cầu chì
Ta chọn loại cầu chì hạ áp có dòng chảy của dây chảy là Idc = 10A
3.2.Lựa chọn các thiết bị khác trên bàn thử nghiệm
Ta cần lựa chọn các thiết bị còn lại trên bàn thử nghiệm sao cho nó phải phù hợp để thử nghiệm các đối tượng thử nghiệm đã chọn ở trên
3.2.1.Lựa chọn máy biến áp tự ngẫu AT
Ta chọn loại máy biến áp tự ngẫu loại RTF SPORSTELLTRAFA LSS020 có:
- Dòng điện định mức : Iđm = 20 A , điện áp định mức :220V
- Dải điều chỉnh: I = 20A, U = 2 250V
Trang 163.2.2.Lựa chọn máy biến áp tải THT
Do dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT phải bao được giá trị lớn nhất xuất hiện trong các phần tử thử nghiệm ở mạch nhất thứ mà ở đây ta có dòng điện ở mạch nhất thứ lớn nhất khi ta tiến hành thử nghiệm áptômát và giá trị này vào khoảng 250A nên ta chọn dòng điện đầu ra lớn nhất của máy biến áp tải THT là 300A; còn dòng điện đầu vào của THT chính là dòng điện đầu ra của máy biến áp tự ngẫu nên ta chọn dòng điện đầu vào lớn nhất của THT là 20A
Trang 17+Cấp chính xác : 0,5
3.2.4.Lựa chọn máy biến dòng BI
Các BI trong sơ đồ được sử dụng để biến dòng điện đầu ra của máy biến áp tải thành dòng nhị thứ có giá trị bé hơn để dùng khi thí nghiệm với rơle dòng và dùng trong các mạch có rơle trung gian cũng như có các ampe kế
Trong sơ đồ này ta chọn sử dụng các BI loại BD37 do công ty thiết bị đo điện chế tạo có thông số như sau:
3.2.6.Lựa chọn Rơle trung gian
Các rơle trung gian 1RG và 2RG dùng để điều khiển việc cung cấp nguồn cho bộ định thời Timer hoạt động.Ta chọn các rơle này như sau:
+ Phần cảm của Rơle là xoay chiều 1 5A
+ Phần tác động (phần biến ) :có áp là nguồn xoay chiều 220V
+ Có 1 cặp tiếp điểm
3.2.7.Dây dẫn
Các dây dẫn trong sơ đồ mạch thử nghiệm được lựa chọn theo dòng điện lớn nhất trong mạch thử nghiệm.Do ta có dòng lớn nhất trong mạch thử nghiệm là dòng thử nghiệm áptômát và dòng này vào khảng 250A nên ở đây ta chọn loại cáp sử dụng như sau:
+chọn cáp 1 lõi cách điện PVC do hãng CADIVI chế tạo
+Có thiết diện là F = 95mm2 với dòng điện cho phép là Icp =283A
Trang 18III.Các bài thử nghiệm
III.1.Bài thử nghiệm số 1 : Thử nghiệm cầu chì hạ áp
1.Lý thuyết chung
Cầu chì khi đặt mới phải kiểm tra theo các hạng mục sau :
a) Sự sạch sẽ bên ngoài, làm sạch và kiểm tra mối tiếp xúc
b) Kiểm tra sự chọn đúng dây chảy
c) Kiểm tra tính chọn lọc của các dây chảy được mắc nối tiếp
d) Lấy đặc tính t = f(I)
Dòng định mức của dây chảy phải gần với phụ tải lâu dài cho phép của phần tử được bảo vệ có xét tới điều kiện lắp đặt và không được vượt quá 3 lần dòng điện làm việc lâu dài cho phép của phần tử được bảo vệ
Dòng điện định mức của dây chảy phải lớn hơn khi xét tới điều kiện khởi động của động cơ Dòng điện định mức của dây chảy được chọn theo các điều kiện sau :
- Điều kiện làm việc lâu dài :
qt
qt đmdc (2) Trong đó :
Iqt : Dòng điện quá tải
kqt : Hệ số quá tải,
+ Khi quá tải trong thời gian 2 - 3gy (quá tải nhẹ), kqt = 2,5
