Giáo trình Thí nghiệm Hệ thống điện

1

GIÔÙI THIEÄU CHUNG

I MUÏC ÑÍCH

Thí nghieäm Heä thoáng ñieän laø moân hoïc thöïc haønh giuùp boå sung kieán thöùc cho

nhoùm moân hoïc Heä thoáng ñieän. Trong quaù trình tieán haønh thí nghieäm Heä thoáng ñieän,

sinh vieân ñöôïc tìm hieåu veà nguyeân lyù saûn xuaát ñieän naêng, caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa maùy

phaùt ñieän, heä thoáng thanh goùp, heä thoáng ño löôøng vaø baûo veä trong nhaø maùy ñieän; ñoàng

thôøi sinh vieân cuõng ñöôïc thöïc taäp khôûi ñoäng nhaø maùy, hoøa ñoàng boä vôùi löôùi ñieän vaø

khaûo saùt caùc cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa nhaø maùy ñieän.

II MOÂ TAÛ CHUNG PHOØNG THÍ NGHIEÄM P102B1

Moâ hình thu nhoû cuûa moät nhaø maùy ñieän ñaët trong phoøng thí nghieäm heä thoáng

ñieän goàm caùc thaønh phaàn chính: nhoùm maùy ñieän (Ñoäng cô AC, ñoäng cô DC, maùy phaùt

AC, maùy phaùt DC), traïm phaân phoái ñieän, heä thoáng ñieàu khieån, heä thoáng baûo veä. Vò trí

ñaët caùc thieát bò nhö hình 1.

Máy phát DC

Động cơ DC

PHÒNG

ĐỌC

Mạch khởi

động động cơ

DC

Mạch khởi

động động cơ

AC

Động cơ AC

Máy phát AC

NHÀ

KHO

Heä thoáng traïm phaân phoái

Cầu dao

Đèn và

Giỏ rác

quát

Baûng ñieàu khieån

Baûng rô le baûo veä

Baøn ñieàu

khieån

Tủ

Rơle

Bàn ngồi thí nghiệm

CB thí

nghiệm

Giỏ rác

Bàn

Tủ CB 22 kV

Nội qui

CB tổng

Ổ cắm

Cửa chính

Hình 1

2

Sô ñoà khoái cuûa moâ hình nhö hình 2 goàm coù moät maùy phaùt ñieän ba pha xoay chieàu

phaùt ñieän leân heä thoáng ñieän hai thanh goùp qua maùy bieán aùp vaø caùc maùy caét, dao caùch

ly. Maùy phaùt xoay chieàu ba pha ñöôïc keùo bôûi ñoäng cô sô caáp. Trong thöïc teá, ñoäng cô sô

caáp laø turbine hôi nöôùc, turbine khí, turbine nöôùc, diezen, turbine gioù.... Trong moâ hình

nhaø maùy ñieän, nguoàn naêng löôïng sô caáp ñöôïc cung caáp bôûi ñoäng cô ñieän moät chieàu.

Maùy phaùt ñieän moät chieàu ñöôïc söû duïng ñeå cung caáp ñieän cho ñoäng cô moät chieàu. Ñoäng

cô ñieän xoay chieàu keùo maùy phaùt ñieän moät chieàu nhaän ñieän töø heä thoáng ñieän. Ñeå ñieàu

khieån vaø baûo veä moâ hình nhaø maùy ñieän coù heä thoáng ñieàu khieån vaø heä thoáng baûo veä ñaët

treân baûng ñieàu khieån vaø baûng rô le baûo veä.

Heä thoáng ñieän löôùi

Heä thoáng phaân phoái ñieän

ÑIEÀU KHIEÅN VAØ

BAÛO VEÄ RÔ LE

Ñoäng cô

AC

Maùy phaùt

DC

Ñoäng cô

DC

Maùy phaùt

AC

Ñieän DC

Gheùp ñoàng

truïc

Gheùp ñoàng

truïc

Hình 2

III MOÂ TAÛ VAÄN HAØNH HEÄ THOÁNG

Nguoàn ñieän xoay chieàu töø heä thoáng ñöôïc ñöa vaøo moâ hình heä thoáng hai thanh goùp

nhôø ñoùng caùc maùy caét vaø caùch ly töø heä thoáng, sau ñoù ñoùng caùc dao caùch ly caáp ñieän cho

ñoäng cô ba pha xoay chieàu. Sau khi ñoäng cô chaïy oån ñònh, ñoùng kích töø maùy phaùt ñieän

moät chieàu, chôø ñieän aùp ñaàu cöïc maùy phaùt taêng leân vaø oån ñònh, ñoùng caùc maùy caét vaø dao

caùch ly töông öùng khôûi ñoäng ñoäng cô moät chieàu. Sau ñoù tieán haønh khôûi ñoäng, ñieàu

chænh vaø hoøa ñoàng boä maùy phaùt.

3

IV MOÂ TAÛ CAÙC THAØNH PHAÀN CHÍNH CUÛA MOÂ HÌNH

1- Nhoùm maùy ñieän

Ñoäng cô ñieän xoay chieàu ba pha: ñoäng cô nhaän ñieän töø heä thoáng, quay maùy phaùt

ñieän moät chieàu. Ñoäng cô laø loaïi ñoäng cô rotor daây quaán, khôûi ñoäng baèng caùch söû duïng

caùc ñieän trôû gheùp theâm vaøo rotor.

Maùy phaùt ñieän moät chieàu: laø loaïi maùy phaùt kích töø song song. Ñieän aùp ñaàu ra

ñöôïc ñieàu chænh nhôø bieán trôû noái vaøo cuoän kích töø. Servo-motor ñöôïc söû duïng ñeå quay

bieán trôû. Treân baûng ñieàu khieån coù caùc nuùt nhaán taêng giaûm töông öùng ñieàu chænh chieàu

quay vaø goùc quay cuûa servo-motor. Nhôø ñoù coù theå thay ñoåi ñieän aùp ñaàu ra cuûa maùy phaùt

ñieän moät chieàu baèng caùc nuùt nhaán taêng giaûm ñieän aùp ñaët treân baûng ñieàu khieån.

Ñoäng cô ñieän moät chieàu: laø loaïi ñoäng cô kích töø song song. Moâmen ñaàu ra ñöôïc

ñieàu chænh nhôø bieán trôû noái vaøo cuoän kích töø. Servo-motor ñöôïc söû duïng ñeå quay bieán

trôû. Treân baûng ñieàu khieån coù caùc nuùt nhaán taêng giaûm töông öùng ñieàu chænh chieàu quay

vaø goùc quay cuûa servo-motor. Nhôø ñoù coù theå thay ñoåi moâmen ñaàu ra (vaø toác ñoä) cuûa

ñoäng cô ñieän moät chieàu baèng caùc nuùt nhaán taêng giaûm ñaët treân baûng ñieàu khieån. Ñoäng

cô moät chieàu khôûi ñoäng baèng caùch noái tieáp caùc ñieän trôû vaøo phaàn öùng.

Maùy phaùt ñieän xoay chieàu: laø loaïi maùy phaùt ba pha cöïc aån. Maùy phaùt kích töø ñöôïc

gaén ñoàng truïc vôùi maùy phaùt ñieän. Kích töø maùy phaùt ñöôïc thay ñoåi nhôø bieán trôû ñieàu

chænh baèng servo-motor. ÔÛ ñaàu phía ñoäng cô ñieän moät chieàu coù gaén maùy phaùt toác. Maùy

phaùt toác laø loaïi maùy phaùt ñieän moät chieàu coù ñieän aùp ñaàu ra tyû leä vôùi toác ñoä quay cuûa boä

ñoäng cô moät chieàu - maùy phaùt xoay chieàu. Tín hieäu ñieän aùp naøy caáp cho ñoàng hoà ño toác

ñoä ñaët treân baøn ñieàu khieån.

2- Traïm phaân phoái ñieän

Trong traïm phaân phoái ñieän, caùc maùy caét vaø dao caùch ly ñöôïc moâ phoûng baèng caùc

contactor. Thanh goùp ñieän ñöôïc ñöôïc söû duïng laø caùc thanh daãn ñoàng. Traïm phaân phoái

ñöôïc keát noái bôûi heä thoáng hai thanh goùp. Maùy caét vaø dao caùch ly ñöôïc ñieàu khieån töø xa

nhôø caùc khoùa ñoùng caét ñaët treân baûng vaø baøn ñieàu khieån. Trong thöïc teá, maùy caét vaø dao

caùch ly coù theå ñöôïc ñieàu khieån taïi choã (taïi vò trí ñaët thieát bò) hay ñieàu khieån töø xa

(phoøng ñieàu khieån).

3- Baûng vaø baøn ñieàu khieån

Moâ hình nhaø maùy ñöôïc vaän haønh töø baûng vaø baøn ñieàu khieån. Caùc thao taùc thöïc

hieän treân caùc boä phaän ñieàu khieån treân baûng vaø baøn ñieàu khieån seõ taùc ñoäng ñieàu khieån

ñeán thieát bò töông öùng. Caùc thaønh phaàn treân baûng vaø baøn ñieàu khieån nhö thanh goùp,

dao caùch ly, maùy caét, ñoäng cô, maùy phaùt ñeàu coù caùc thieát bò töông öùng ñaët trong phoøng

thieát bò.

4

Khi vaän haønh, sinh vieân caàn löu yù caùc kyù hieäu maùy caét, dao caùch ly, khoùa xoay

nhaán nhö sau:

Kyù hieäu maùy caét, dao caùch ly: treân baûng vaø baøn ñieàu khieån, caùc kyù hieäu hình troøn

töôïng tröng cho dao caùch ly, hình vuoâng töôïng tröng cho maùy caét.

Khoùa xoay nhaän: khoùa xoay nhaän coù nhieäm vuï ñieàu khieån maùy caét hay dao caùch

ly. Khoùa xoay nhaän ñöôïc ñaët ôû tuû ñieàu khieån ñeå ñieàu khieån ñoùng caét caùc thieát bò cao

aùp. Ñeå nhaän bieát vò trí ñoùng môû cuûa maùy caét hay dao caùch ly, caàn caên cöù vaøo ñeøn baùo

cuûa khoùa xoay nhaán, vò trí cuûa maùy caét vaø dao caùch ly coù cuøng vò trí vôùi khoùa thì ñeøn

taét, khaùc vò trí ñeøn saùng. Ñeå thao taùc ñoùng môû maùy caét hay dao caùch ly nhaán khoùa

xoay nhaän ôû vò trí ñieàu khieån (ñoùng hoaëc caét) (H.3).

Ñeøn hieån thò: hieån thò traïng thaùi hoaït ñoäng cuûa caùc thieát bò trong moâ hình.

Ñoàng hoà ño: ño löôøng caùc ñaïi löôïng ñieän taïi caùc vò trí khaùc nhau trong moâ hình.

a)

b)

c)

d)

Ñeøn taét

e)

f)

Ñeøn saùng

Ñeøn taét

Hình 3

a) Vò trí ñoùng cuûa khoùa ñieàu khieån

b) Vò trí caét cuûa khoùa ñieàu khieån

c) Khoùa ñieàu khieån ôû vò trí ñoùng, ñeøn saùng

d) Khoùa ñieàu khieån ôû vò trí ñoùng, ñeøn taét

e) Khoùa ñieàu khieån ôû vò trí caét, ñeøn saùng

f) Khoùa ñieàu khieån ôû vò trí caét, ñeøn taét

 thieát bò ñang ôû vò trí caét

 thieát bò ñang ôû vò trí ñoùng

 thieát bò ñang ôû vò trí caét

Nuùt nhaán: caùc nuùt nhaán maøu ñen ñöôïc söû duïng ñeå thao taùc kieåm tra ñeøn, chaáp

nhaän söï coá (khi ñi keøm vôùi ñeøn hieån thò), taêng giaûm kích töø (khi ñi keøm vôùi maùy phaùt,

ñoäng cô).

Boä ñoàng hoà hoøa ñoàng boä: söû duïng ñeå hoøa ñoàng boä maùy phaùt ñieän vaøo heä thoáng.

Boä ñoàng hoà hoøa ñoàng boä goàm coù moät ñoàng hoà ñoâi ño taàn soá, hai ñoàng hoà ño ñieän aùp,

moät ñoàng hoà ño so leäch ñieän aùp, moät ñoàng hoà ño so leäch pha (ñoàng boä keá).

Khoùa löïa choïn ñieän aùp, doøng ñieän: söû duïng ñeå löïa choïn ñieän aùp, doøng ñieän (pha,

daây) hieån thò treân ñoàng hoà ño ñieän aùp, doøng ñieän töông öùng.

Lieân ñoäng giöõa maùy caét vaø dao caùch ly: caàn phaûi thöïc hieän khoùa lieân ñoäng giöõa

maùy caét vaø dao caùch ly ñeå baûo veä an toaøn heä thoáng. Phaûi ñaûm baûo cho dao caùch ly luoân

thao taùc ñoùng ngaét ôû traïng thaùi khoâng coù doøng ñieän chaïy qua noù. Noùi caùch khaùc, khi

ñoùng nguoàn ñieän, dao caùch ly ñöôïc ñoùng tröôùc, sau ñoù ñoùng maùy caét. Khi caét nguoàn

5

ñieän maùy caét ñöôïc caét tröôùc, sau ñoù caét dao caùch ly. Giöõa maùy caét vaø dao caùch ly coù heä

thoáng lieân ñoäng cô vaø ñieän ñeå traùnh vieäc taùc ñoäng nhaàm laãn daãn ñeán hö hoûng thieát bò.

4- Heä thoáng baûo veä rô le

Caùc boä ñoäng cô ba pha xoay chieàu, ñoäng cô moät chieàu, maùy phaùt ba pha xoay

chieàu, maùy phaùt moät chieàu vaø traïm phaân phoái ñöôïc baûo veä baèng caùc rô le töông öùng ñaët

treân baûng rô le baûo veä.

NOÄI DUNG THÖÏC TAÄP VAØ BAÙO CAÙO

Caùc baøi thöïc taäp ñöôïc chia laøm boán chuyeân ñeà cô baûn:

1-

2-

3-

4-

Tìm hieåu moâ hình nhaø maùy ñieän

Tìm hieåu maïch khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô AC vaø ñoäng cô DC

Khaûo saùt nguyeân lyù hoaït ñoäng rôle vaø tuû ñoùng caét trung theá 22Kv

Khaûo saùt caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa nhaø maùy ñieän vaø ñöôøng daây truyeàn taûi

Caáu truùc moãi baøi thí nghieäm goàm: phaàn lyù thuyeát cô baûn, giôùi thieäu thieát bò thí

nghieäm, khaûo saùt caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa thieát bò, ño löôøng caùc thoâng soá cheá ñoä, baùo

caùo nhaän xeùt vaø keát luaän. Löu y:ù moãi sinh vieân phaûi ñoïc tröôùc baøi thí nghieäm maø

chuaån bò thöïc haønh vaø soaïn baøi tröôùc khi vaøo thí nghieäm.

CAÙC QUI ÖÔÙC HÌNH VEÕ

1-

2-

3-

Nuùt nhaán thöôøng ñoùng, thöôøng hôû

Cuoän daây

Tieáp ñieåm thôøi gian (Ondelay)

6

4-

5-

Cuoän daây rôle nhieät

Caàu chì

6-

Tieáp ñieåm thöôøng ñoùng, thöôøng môû

Giáo trình Thí nghiệm Hệ thống điện - Giới thiệu chung