Bài giảng thí nghiệm rơle và tự động hoá hệ thống điện

- Vẽ được sơ đồ cấu trúc chung của một hệ thống bảo vệ rơle - Phân biệt được các phần tử trong hệ thống bảo vệ rơle - Xác định được các tham số,phân tích được cấu tạo, nguyên lý hoạt đ

A Mục tiêu bài học:

- Củng cố lại kiến thức lý thuyết đã học

- Vẽ được sơ đồ cấu trúc chung của một hệ thống bảo vệ rơle

- Phân biệt được các phần tử trong hệ thống bảo vệ rơle

- Xác định được các tham số,phân tích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của các phần tử trong hệ thống bảo vệ rơle

- Xác định được sơ đồ đấu dây các thiết bị, xác định các lỗi và khắc phục lỗi thường gặp trong quá trình đấu nối các phần tử trong sơ đồ

- Nâng cao khả năng tư duy suy luận về nguyên lý, nâng cao kỹ năng thực hành với thiết bị thực

- Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp khi làm thí nghiệm

B Nội dung bài học

Câu hỏi dành cho sinh viên chuẩn bị nội dung ở nhà trước khi đên xưởng thực hành

Anh chị hãy cho biết nhiệm vụ, yêu cầu của một hệ thống bảo vệ rơle?

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Anh chị hãy kể tên các phần tử chính trong cấu trúc chung của một hệ thống bảo

vệ rơle? Vai trò, tác dụng của các phần tử trong sơ đồ cấu trúc?

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

1.1 Nội quy xưởng và an toàn lao động

- Nhắc nhở sinh viên về nội quy xưởng và an toàn lao động

1.2 Nhiệm vụ của bảo vệ rơle

Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống điện nào cần phải kể đến khả năng phát sinh hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện Hậu quả của ngắn mạch là:

a) Gậy sụt điện áp của hệ thống điện ở khu vực lân cận

b) Phá hủy các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện

c) Phá hủy các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ

d) Gây mất ổn định của hệ thống điện

Ngoài các loại hư hỏng trong hệ thống điện còn có các tình trạng việc không bình thường Một trong những tình trạng việc không bình thường là quá tải Dòng điện quá tải làm tăng nhiệt độ các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép làm cách điện của chúng bị già hoá hoặc đôi khi bị phá hủy

Để ngăn ngừa sự phát sinh sự cố và sự phát triển của sự cố chúng ta có thể thực hiện các biện pháp để cắt nhanh phần tử bị hư hỏng ra khỏi mạng điện, để loại trừ những tình trạng làm việc không bình thường có khả năng gây nguy hiểm cho thiết bị và hộ dùng điện

Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử và không gây hư hỏng trong hệ thống điện cần có những thiết bị ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện Thiết bị này được thực hiện nhờ những khí cụ tự động có tên gọi là rơle Rơle bảo vệ được thực hiện cùng những rơle được gọi là bảo vệ rơle (BVRL)

Như vậy nhiệm vụ chính của thiết bị BVRL là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện Ngoài ra thiết bị BVRL còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện, tùy mức độ mà BVRL có thể tác động bằng báo tín hiệu hoặc tác động cắt máy cắt Những thiết bị BVRL phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường thực hiện tác động sau một thời gian duy trì nhất định (không cần phải có tính tác động nhanh như ở các thiết bị BVRL chống hư hỏng)

1.3 Cơ cấu của các hệ thống bảo vệ

1.3.1 Đo lường sơ cấp

 Máy biến dòng điện (BI)

- Nhiệm vụ:

………

………

………

………

- Yêu cầu: ………

………

………

………

 Máy biến điện áp (BU) - Nhiệm vụ: ………

………

………

………

- Yêu cầu:

………

………

………

1.3.2 Các rơle bảo vệ  Bảo vệ quá dòng - Phân loại ………

………

………

………

- Nguyên lý tác động ………

………

………

………

 Bảo vệ so lệch - Phân loại ………

………

………

………

- Nguyên lý tác động ………

………

………

………

 Bảo vệ quá áp, thấp áp - Phân loại ………

………

………

………

- Nguyên lý tác động

………

………

………

 Bảo vệ khoảng cách - Phân loại ………

………

………

………

- Nguyên lý tác động ………

………

………

………

1.4 Khảo sát máy biến dòng điện

a) Giới thiệu BI

b) Xác định thông số BI: Uđm , Iđm , Zđm, fđm sai số, cấp chính xác, tỷ số biến …

c) Xác định các cực tính của BI dựa vào sơ đồ, kiểm tra bằng thực nghiệm

- Bước1: Yêu cầu sinh viên xác định cực tính của BI trên sơ đồ

- Bước 2: Xác định cực tính của BI trên thiết bị thực tế

- Bước 3: Lắp mạch kiểm tra bằng thực nghiệm

d) Khai báo cực tính của BI khi dùng rơle số

e) Nhắc lại cấu tạo, nguyên lý hoạt động

f) Phân tích hiện hiện tượng BI bão hòa

g) Các sai hỏng thường gặp khi sử dụng BI

- Đấu sai cực tính

- Hở mạch phía thứ cấp BI

- Cơ cấu nối tắt mạch dòng khi tháo thiết bị nhị thứ

h) BI thứ tự không: ( Flux Summation CT hoặc Core Balance CT)

- Là biến dòng có 1 lõi từ hình xuyến

- Cuộn dây được phân bố đều trên lõi

- Dây dẫn sơ cấp chạy xuyên qua lõi từ

Ứng dụng:

Dùng cho mạch bảo vệ chống chạm đất độ nhạy cao: Aptomat chống giật

1.5 Khảo sát máy biến điện áp

a) Ký hiệu trên sơ đồ

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

b) Xác định các cực tính ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

c) Cách đấu nối trong sơ đồ ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

d) Cấu tạo ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

e) Nguyên lý hoạt động ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

f) Các sai hỏng thường gặp khi sử dụng BU ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

1.6 Kiểm tra đánh giá

a> Mô tả cấu trúc, nguyên lý làm việc của các phần tử trong sơ đồ cấu trúc hệ thống bảo vệ rơle?

b> Khảo sát máy biến dòng điện và máy biến điện áp?

A Mục tiêu bài học:

- Củng cố lại kiến thức lý thuyết đã học

- Phân tích được cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động của một số rơle bảo vệ quá dòng điện

- Đọc thông số rơle, tính toán chọn lựa ngưỡng cài đặt cho động cơ cụ thể

- Vẽ được sơ đồ thí nghiêm

- Phân tích, lựa chọn kiểm tra được thiết bị

- Lắp ráp được mạch thí nghiệm theo sơ đồ đảm bảo các tiêu chí về kỹ thuật và mỹ thuật

- Thiết lập được các tham số được yêu cầu bảo vệ trong mạch điện

- Viết hoàn chỉnh phiếu báo cáo thí nghiệm theo yêu cầu, đồng thời đánh giá được kết quả và quá trình làm thí nghiệm liên hệ thực tiễn

- Nâng cao khả năng tư duy suy luận về nguyên lý, và các phương pháp bảo vệ động

cơ điện

- Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp khi làm thí nghiệm

B Nội dung bài học

Câu hỏi dành cho sinh viên chuẩn bị nội dung ở nhà trước khi đến xưởng thực hành

Anh chị hãy cho biết nguyên lý làm việc của bảo vệ quá dòng cực đại?

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

* Lưu ý: Phiếu thí nghiệm trình bày chi tiết cho rơle MK204A, sinh viên làm tương

tự với rơle MK232A

- Hãng sản xuất: Mikro xuất sứ từ Malaysia

- Chức năng chính: Bảo vệ quá dòng điện cho các động cơ trong lưới hình tia hoặc phân nhánh hoặc mạch vòng

- Một số đặc tính chung của rơle MK204A

+ Hệ thống vi xử lý trên cơ sở rơle số + Thực hiện xử lý hoàn toàn bằng tín hiệu số các quá trình đo lường, lấy mẫu,

số hóa các đại lượng đầu vào và tương tự + Phát hiện quá dòng các pha riêng biệt, quá dòng điện tổng

+ Chỉnh định đơn giản bằng núm điều chỉnh trên mặt rơle

- Giao diện bề mặt

a Auxiliary power supply indicator ( Đèn hiển thị trạng thái nguồn cấp- Màu xanh)

b Hight set start/trip status indicator ( Đèn hiển thị trạng thái bảo vệ quá dòng cắt nhanh khởi động/ tác động)

c Low set start/trip status indicator ( Đèn hiển thị trạng thái bảo vệ quá dòng có thời gian khởi động/ tác động)

d Over current hight set adjustment : Núm điều chỉnh giá trị khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh

e Trip reset button: Nút nhấn reset

f Test button: Nút kiểm tra các chức năng của rơle

g Over current low set adjustment : Núm điều chỉnh giá trị khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian

h Time multiplier adjustment : Núm điều chỉnh thời gian tác động của rơle

 Thông số kỹ thuật của MK 204A

- Dòng điện định mức: 5A

- Tần số định mức : 50Hz

- Công suất< 0,3 VA tại Ikd

- Nguồn vào: f=50Hz; VA định mức 3VA

+ MK 204A-240A: 180~265V

+ MK 204A-240A: 94~127V

- Giá trị cài đặt

+ Bảo vệ quá dòng có thời gian (I>):

Dòng điện tác động 2,0A đến 6,0 A ( Ikd=40÷120%I đm)

Thời gian đặt theo đặc tính IDT: 0,05 ÷1 + Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (I>>):

Dòng điện tác động Từ I> đến 10xI> (2,0÷60A) Thời gian tác động: tác động tức thời

- Tiếp điểm:

+ Tiếp điểm Trip: kiểu reset bằng tay + Các giá trị định mức của tiếp điểm: I=5A; U=250V; cos φ=1 + Chất liệu tiếp điểm: hợp kim bạc

+ Độ bền: Làm việc được 100.000 lần ở dòng điện định mức + Độ bền cơ: Làm việc được 5x106 lần

- Hiệu suất làm việc

+ Độ chính xác điều chỉnh: trong dải ±5%

+ Khả năng lặp lại Thấp hơn 0,5 % của ngưỡng

- Kích thước , trọng lượng

+ Kích thước: 96mmx96mm + Trọng lượng: 0,7 kg

- Điều kiện làm việc, bảo quản

+ Nhiệt độ -50C ÷+550C + Độ ẩm: làm việc được ở điều kiện khắc nghiệt với độ ẩm lên tới 93 % ; nhiệt

độ 400C trong vòng 56 ngày

 Đặc tính làm của bảo vệ : Là loại rơle bảo vệ quá dòng làm việc theo đặc tính thời gian phụ thuộc Nghĩa là thời gian tác động của bảo vệ phụ thuộc vào giá trị dòng điện sự cố

 Đèn chỉ thị các trạng thái

Hiển thị

Trạng thái AUX I> I>>

Tắt Tắt Tắt Trạng thái không có nguồn cấp

Sáng Tắt Tắt

Hệ thống ở chế độ làm việc bình thường Rơle không tác động

Sáng Sáng Tắt Bảo vệ quá dòng có thời gian được khởi động

Sáng Nhấp nháy Tắt Bảo vệ quá dòng có thời gian đã tác động

Sáng Tắt Sáng Bảo vệ quá dòng cắt nhanh được khởi động

Sáng Tắt Nhấp nháy Bảo vệ quá dòng cắt nhanh được khởi động

2.1.2 Đặc tính của MK204A

Yêu cầu: Phân tích đặc tính IDT

2.1.3 Sơ đồ nối dây rơle

- Yêu cầu phân tích

2.1.4 Cài đặt, chỉnh định các chức năng cho rơle MK204A

- Sử dụng các núm điều chỉnh d,g,h trên mặt giao diện cho rơle để cài đặt các dòng điện khởi động, thời gian tác động của các bảo vệ

+ Cài đặt chỉnh định bảo vệ quá dòng có thời gian, dùng núm g vặn để tăng giảm giá trị khởi động của dòng điện từ 2 đến 6 A

+ Cài đặt chỉnh định bảo vệ quá dòng cắt nhanh dùng núm d vặn để tăng giảm giá trị tác động của dòng điện từ 1 đến 10 lần giá trị khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian

- Sử dụng nút test (f) và reset (e) để kiểm tra sự làm việc của rơle trước và sau chỉnh định

Kiểm tra hoạt động của rơle

- Sử dụng nút test để kiểm tra sự vận hành của role

* Sơ đồ thí nghiệm :

* Phân tích sơ đồ

Để khởi động động cơ, ta nhấn nút S2, mạch điều khiển có điện vào cuộn hút công tắc tơ K, tiếp điểm chính của công tắc tơ K trên mạch động lực có điện, động cơ được cấp nguồn, chạy với giá trị định mức Sử dụng bộ tạo tải để kéo động cơ làm việc quá tải 150%, dòng quá tải vượt quá dòng điện chỉnh định của bảo vệ, bảo vệ tác động, tiếp điểm thường đóng của MK204 mở ra, cuộn hút trên công tắc tơ K mất điện, tiếp điểm chính của công tắc tơ K trên mạch động lực mở ra, loại trừ sự cố quá tải

2.2 Tính chọn và kiểm tra thiết bị:

Tiến hành chọn và kiểm tra thiết bị thí nghiệm theo bảng sau

1 Giá đỡ panel Gắn thiết bị thí nghiệm

2 Modul rơle dòng

điện

TN bảo vệ động cơ điện

3 Modul nguồn ba pha

AC/DC

Cấp điện cho động cơ

4 Động cơ điện ba pha Thiết bị được bảo vệ quá dòng

5 Phanh điện từ

Thay đổi dòng điện động cơ

6 Dây nối nguồn

Nối mạch thí nghiệm

7 Modul contactor Đóng cắt điện cho phụ tải

8 Ampemet A1:A2 Đo dòng điện qua động cơ; dòng

điện qua rơle 2.3 Cài đặt, chỉnh định rơle

- Tính toán dòng điện làm việc định mức của động cơ

- Tính toán dòng ngắn mạch tại đầu cực động cơ

- Cài đặt, chỉnh định tham số cho rơle

Thông số động cơ Idm IN Ikd

- Làm mẫu

- Kiểm tra

2.4 Lắp ráp mạch điện

2.4.1 Lắp mạch điều khiển

- Quy trình lắp ráp

- Làm mẫu

- Kiểm tra

2.4.2 Lắp mạch động lực

- Quy trình lắp ráp

- Làm mẫu

- Kiểm tra

2.5 Kiểm tra, vận hành, chạy thử

- Kiểm tra tổng thể sơ đồ thí nghiệm, thông số cài đặt, các bước vận hành

- Thay đổi dòng điện qua động cơ, quan sát trên các ampemet đến giá trị tác động của rơle Sau đó ghi lại các giá trị đo được để đánh giá về thời gian và giá trị tác động của rơle theo tiêu chuẩn các dụng cụ đo kiểm trong phòng thí nghiệm

Thông số động

cơ

- Nhận xét nguyên lý làm việc của mạch điện và đánh giá chất lượng thiết bị và mạch điện

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

2.6 Kiểm tra đánh giá

a> Mô tả nguyên lý làm việc của bảo vệ quá dòng dùng rơle MK204A, MK232A b> Nêu phương pháp chỉnh định thông số của MK204A, MK232A

c> Thiết kế, lắp ráp, khảo sát mạch bảo vệ quá dòng điện

A Mục tiêu bài học:

- Củng cố lại kiến thức lý thuyết đã học

- Phân tích được cấu tạo, chức năng, nguyên lý hoạt động của một số rơle bảo vệ quá dòng chạm đất

- Đọc thông số rơle, tính toán chọn lựa ngưỡng cài đặt

- Vẽ được sơ đồ thí nghiệm

- Phân tích, lựa chọn kiểm tra được thiết bị

- Lắp ráp được mạch thí nghiệm theo sơ đồ đảm bảo các tiêu chí về kỹ thuật và mỹ thuật

- Thiết lập được các tham số được yêu cầu bảo vệ trong mạch điện

- Viết hoàn chỉnh phiếu báo cáo thí nghiệm theo yêu cầu, đồng thời đánh giá được kết quả và quá trình làm thí nghiệm liên hệ thực tiễn

- Nâng cao khả năng tư duy suy luận về nguyên lý, và các phương pháp bảo vệ quá dòng chạm đất

- Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp khi làm thí nghiệm

B Nội dung bài học

Câu hỏi dành cho sinh viên chuẩn bị nội dung ở nhà trước khi đên xưởng thực hành

Anh chị hãy cho biết nguyên lý làm việc của bảo vệ quá dòng thứ tự không?

Yêu cầu mô tả:

3.1.2 Đặc tính của MK201A

3.1.3 Sơ đồ nối dây rơle MK201A

2 Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm:

1 Giá đỡ panel Gắn thiết bị thí nghiệm

2 Modul rơle dòng

điện

TN bảo vệ động cơ điện

3 Modul nguồn ba pha

AC/DC

Cấp điện cho mạch thí nghiệm

4 Động cơ điện 3 pha Thiết bị được bảo vệ quá dòng

5 Dây nối nguồn

Nối mạch thí nghiệm

6 Modul contactor Đóng cắt điện cho phụ tải

7 Ampemet A1:A2 Đo dòng điện qua động cơ; dòng

điện qua rơle

3 Thực hiện thí nghiệm

- Lắp mạch điện theo sơ đồ hình vẽ

- Kiểm tra lại mạch điện sau đó cấp nguồn chạy thử mạch

- Tạo sự cố chạm đất, quan sát trên các ampemet đến giá trị tác động của rơle Sau

đó ghi lại các giá trị đo được để đánh giá về thời gian và giá trị tác động của rơle theo tiêu chuẩn các dụng cụ đo kiểm trong phòng thí nghiệm

* Vẽ, phân tích, kiểm tra sơ đồ thí nghiệm

12 10 8

* Trình bày các bước thực hiện thí nghiệm

- Tính chọn các thiết bị trong mạch điện

- Lắp mạch điện theo sơ đồ hình vẽ

- Tính toán dòng điện làm việc định mức của phần tử cần bảo vệ

- Lựa chọn dòng ngắn mạch

- Thiết lập các tham số cho rơle

- Kiểm tra lại mạch điện sau đó cấp nguồn chạy thử mạch

- Tạo dòng ngắn mạch chạm đất, quan sát trên các ampemet đến giá trị tác động của rơle Sau đó ghi lại các giá trị đo được để đánh giá về thời gian và giá trị tác động của rơle theo tiêu chuẩn các dụng cụ đo kiểm trong phòng thí nghiệm

- Nhận xét nguyên lý làm việc của mạch điện và đánh giá chất lượng thiết bị và mạch điện

3.2 Tính chọn và kiểm tra thiết bị:

Tiến hành chọn và kiểm tra thiết bị thí nghiệm theo bảng sau

1 Giá đỡ panel Gắn thiết bị thí nghiệm

2 Rơle bảo vệ quá dòng

chạm đất

TN bảo vệ động cơ điện

3 Modul nguồn ba pha

AC/DC

Cấp điện cho động cơ

4 Động cơ điện ba pha Thiết bị được bảo vệ quá dòng

5 Phanh điện từ

Thay đổi dòng điện động cơ

6 Dây nối nguồn

Nối mạch thí nghiệm

7 Modul contactor Đóng cắt điện cho phụ tải

8 Ampemet A1:A2 Đo dòng điện qua động cơ; dòng

điện qua rơle 3.3 Cài đặt, chỉnh định rơle

- Tính toán dòng điện làm việc định mức của động cơ

- Tính toán dòng ngắn mạch tại đầu cực động cơ

- Cài đặt, chỉnh định tham số cho rơle

Thông số động cơ Idm IN Ikd

3.5 Kiểm tra, vận hành, chạy thử

- Kiểm tra tổng thể sơ đồ thí nghiệm, thông số cài đặt, các bước vận hành

- Thay đổi dòng điện chạm đất Sau đó ghi lại các giá trị đo được để đánh giá về thời gian và giá trị tác động của rơle theo tiêu chuẩn các dụng cụ đo kiểm trong phòng thí nghiệm