thiết kế chế tạo rơle số cách điện và nguyên lý của máy đo PQ số , máy đo độ dãn nở sứ

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 1

Đại 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 bộI-máy điện đồng bộ

Những máy điện xoay chiều có tốc độ quay của roto n bằng tốc độ quay của từtrờng n1 gọi là máy điện đồng bộ

Máy phát điện đồng bộ là nguồn điện chính của các lới điện quốc gia , trong đó các động cơ sơ cấp là các tuabin hơi , tuabin khí hoặc tuabin nớc Công suất mỗi máyphát rất lớn và chúng thờng làm việc song song với nhau Khi hoà một tổ máy vào lớingời ta sử dụng bộ điều khiển hoà đồng bộ

Trang 2

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 ( cosϕ ) 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.F0

Khi 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 3

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 4

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

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 5

thực hiện bằng cách thay đổi độ mở của cánh hớng hoặc thay đổi độ nghiêng của cánhtuabin

b-Điều chỉnh công suất phản kháng

Ta có : Q =

db X

U m E

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

bộ ở nhà máy điện thuỷ điện hoà bình

Trang 6

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 lới

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 7

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 8

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 9

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:

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 10

A B C

D

6 5

4 3

2 1

10u/50V FUNC KEY

10K

I7 4I6 3I5 2I4 1

I3 13I2 12I1 11I0 10EO

5

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

VR 5K 10K

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

Trang 12

A B C

D

6 5

4 3

2 1

MOT 1 NC 2 NC 3 AD0 4 AD1 5 AD2 6 AD3 7 AD4 8 DA5 9 AD6 10 AD7 11 GND

12 CSAS 1314

RWNC 1516

DS 17ResetIRQ 1819

9899 9899

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

A

1 B2 C 3 GA 4 GB 5 G 6 Y7 7 GND 8

Vcc 16Y0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9

6) Ngo¹i vi EEPROM (2817A)

Trang 13

A B C

D

6 5

4 3

2 1

1 2 3 4 5 6 7 8

16 15 14 13 12 11 10 9

Aray-10Kx8

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 1516

D5 17D6 18D7 19

CE 20A10OE 2122

NCA9 2324 A8 25

NC 26

WE 27Vcc 28R?

2817A

OE 1 I1 2 I2 3 I3 4 I4 5 I5 6 I6 7 I7 8 I8 9 GND

10 O8LE 11

12 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 R?

89C52

A

1 B2 C 3 GA 4 GB 5 G 6 Y7 7 GND 8

Vcc 16Y0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10Y6 9JP?

74138

+5V

4011 A NAND

4011 B NAND

1 2

3 5

+5V

7) HiÓn thÞ trªn LED

Trang 14

Để thuận tiện cho việc quan sát Rcd từ khoảng cách xa giá trị Rcd đợc đa ra hiểnthị trên màn hình LED 3

2

1 digit

A B C

D

6 5

4 3

2 1

HEADER 4

+5v

A564 A564

10K 10K

+5V +5V

1 2 3 4

8) Truyền thông với máy tính trung tâm qua RS232 &RS485

Trang 15

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

C1-4 C2- 5

TO1 14 RI1 13

10K

220nF

3.3K 2.2K

A564

+5V +5V

+5V

3 12

+5V

10u 10u +5V

RS485 RS485 +5V

9) M¹ch in

Maincard

Trang 16

Top layer of Maincard

Bottom layer of MainCard

Trang 17

Source Card

Commponent

Trang 18

Bottom layer of SOURCECEARD

Trang 19

KEY CARD

Trang 20

LED Display CARD

Top layer

Trang 21

Bottom layer

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	416 KB