Hướng dẫn Thí nghiệm Hệ thống điện - Bài 1: Giới thiệu chung (Mới)

GIỚI THIỆU CHUNG
I MỤC ĐÍCH
	Thí nghiệm Hệ thống điện là môn học thực hành giúp bổ sung kiến thức cho nhóm môn học Hệ thống điện. Trong quá trình tiến hành thí nghiệm Hệ thống điện, sinh viên được tìm hiểu về nguyên lý sản xuất điện năng, các chế độ làm việc của máy phát điện, hệ thống thanh góp, hệ thống đo lường và bảo vệ trong nhà máy điện; đồng thời sinh viên cũng được thực tập khởi động nhà máy, hòa đồng bộ với lưới điện và khảo sát các chế độ hoạt động của nhà máy điện. 
II MÔ TẢ CHUNG PHÒNG THÍ NGHIỆM P102B1
Bàn điều khiển
Bảng điều khiển
Bảng rơ le bảo vệ
Hệ thống trạm phân phối
PHÒNG GIÁO VIÊN
Hình 1
Máy phát DC
Động cơ AC
Mạch khởi động động cơ AC
Mạch khởi động động cơ DC
Động cơ DC
Máy phát AC
NHÀ
KHO
PHỊNG
ĐỌC
Giỏ rác
Cầu dao
Đèn và quát
Cửa kéo ngang
Tủ
Bàn
Bàn
Bàn
Bàn
Cửa chính
Bàn ngồi thí nghiệm
Tủ Rơle
CB thí nghiệm 
CB tổng 
Ổ cắm 
Nội qui 
Giỏ rác
Tủ CB 22 kV
	Mô hình thu nhỏ của một nhà máy điện đặt trong phòng thí nghiệm hệ thống điện gồm các thành phần chính: nhóm máy điện (Động cơ AC, động cơ DC, máy phát AC, máy phát DC), trạm phân phối điện, hệ thống điều khiển, hệ thống bảo vệ. Vị trí đặt các thiết bị như hình 1.
	Sơ đồ khối của mô hình như hình 2 gồm có một máy phát điện ba pha xoay chiều phát điện lên hệ thống điện hai thanh góp qua máy biến áp và các máy cắt, dao cách ly. Máy phát xoay chiều ba pha được kéo bởi động cơ sơ cấp. Trong thực tế, động cơ sơ cấp là turbine hơi nước, turbine khí, turbine nước, diezen, turbine gió.... Trong mô hình nhà máy điện, nguồn năng lượng sơ cấp được cung cấp bởi động cơ điện một chiều. Máy phát điện một chiều được sử dụng để cung cấp điện cho động cơ một chiều. Động cơ điện xoay chiều kéo máy phát điện một chiều nhận điện từ hệ thống điện. Để điều khiển và bảo vệ mô hình nhà máy điện có hệ thống điều khiển và hệ thống bảo vệ đặt trên bảng điều khiển và bảng rơ le bảo vệ.
Hệ thống điện lưới
Hệ thống phân phối điện
Động cơ AC
Máy phát DC
Động cơ DC
Máy phát AC
ĐIỀU KHIỂN VÀ 
BẢO VỆ RƠ LE
MÔ HÌNH NHÀ MÁY ĐIỆN
Điện AC
Ghép đồng trục
Điện DC
Ghép đồng trục
Điện AC
Hình 2
III MÔ TẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG
	Nguồn điện xoay chiều từ hệ thống được đưa vào mô hình hệ thống hai thanh góp nhờ đóng các máy cắt và cách ly từ hệ thống, sau đó đóng các dao cách ly cấp điện cho động cơ ba pha xoay chiều. Sau khi động cơ chạy ổn định, đóng kích từ máy phát điện một chiều, chờ điện áp đầu cực máy phát tăng lên và ổn định, đóng các máy cắt và dao cách ly tương ứng khởi động động cơ một chiều. Sau đó tiến hành khởi động, điều chỉnh và hòa đồng bộ máy phát.
IV MÔ TẢ CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA MÔ HÌNH
	1- Nhóm máy điện
	Động cơ điện xoay chiều ba pha: động cơ nhận điện từ hệ thống, quay máy phát điện một chiều. Động cơ là loại động cơ rotor dây quấn, khởi động bằng cách sử dụng các điện trở ghép thêm vào rotor.
	Máy phát điện một chiều: là loại máy phát kích từ song song. Điện áp đầu ra được điều chỉnh nhờ biến trở nối vào cuộn kích từ. Servo-motor được sử dụng để quay biến trở. Trên bảng điều khiển có các nút nhấn tăng giảm tương ứng điều chỉnh chiều quay và góc quay của servo-motor. Nhờ đó có thể thay đổi điện áp đầu ra của máy phát điện một chiều bằng các nút nhấn tăng giảm điện áp đặt trên bảng điều khiển.
	Động cơ điện một chiều: là loại động cơ kích từ song song. Mômen đầu ra được điều chỉnh nhờ biến trở nối vào cuộn kích từ. Servo-motor được sử dụng để quay biến trở. Trên bảng điều khiển có các nút nhấn tăng giảm tương ứng điều chỉnh chiều quay và góc quay của servo-motor. Nhờ đó có thể thay đổi mômen đầu ra (và tốc độ) của động cơ điện một chiều bằng các nút nhấn tăng giảm đặt trên bảng điều khiển. Động cơ một chiều khởi động bằng cách nối tiếp các điện trở vào phần ứng.
	Máy phát điện xoay chiều: là loại máy phát ba pha cực ẩn. Máy phát kích từ được gắn đồng trục với máy phát điện. Kích từ máy phát được thay đổi nhờ biến trở điều chỉnh bằng servo-motor. Ở đầu phía động cơ điện một chiều có gắn máy phát tốc. Máy phát tốc là loại máy phát điện một chiều có điện áp đầu ra tỷ lệ với tốc độ quay của bộ động cơ một chiều - máy phát xoay chiều. Tín hiệu điện áp này cấp cho đồng hồ đo tốc độ đặt trên bàn điều khiển.
	2- Trạm phân phối điện
	Trong trạm phân phối điện, các máy cắt và dao cách ly được mô phỏng bằng các contactor. Thanh góp điện được được sử dụng là các thanh dẫn đồng. Trạm phân phối được kết nối bởi hệ thống hai thanh góp. Máy cắt và dao cách ly được điều khiển từ xa nhờ các khóa đóng cắt đặt trên bảng và bàn điều khiển. Trong thực tế, máy cắt và dao cách ly có thể được điều khiển tại chỗ (tại vị trí đặt thiết bị) hay điều khiển từ xa (phòng điều khiển).
	3- Bảng và bàn điều khiển
	Mô hình nhà máy được vận hành từ bảng và bàn điều khiển. Các thao tác thực hiện trên các bộ phận điều khiển trên bảng và bàn điều khiển sẽ tác động điều khiển đến thiết bị tương ứng. Các thành phần trên bảng và bàn điều khiển như thanh góp, dao cách ly, máy cắt, động cơ, máy phát đều có các thiết bị tương ứng đặt trong phòng thiết bị.
	Khi vận hành, sinh viên cần lưu ý các ký hiệu máy cắt, dao cách ly, khóa xoay nhấn như sau:
	Ký hiệu máy cắt, dao cách ly: trên bảng và bàn điều khiển, các ký hiệu hình tròn tượng trưng cho dao cách ly, hình vuông tượng trưng cho máy cắt.
	Khóa xoay nhận: khóa xoay nhận có nhiệm vụ điều khiển máy cắt hay dao cách ly. Khóa xoay nhận được đặt ở tủ điều khiển để điều khiển đóng cắt các thiết bị cao áp. Để nhận biết vị trí đóng mở của máy cắt hay dao cách ly, cần căn cứ vào đèn báo của khóa xoay nhấn, vị trí của máy cắt và dao cách ly có cùng vị trí với khóa thì đèn tắt, khác vị trí đèn sáng. Để thao tác đóng mở máy cắt hay dao cách ly nhấn khóa xoay nhận ở vị trí điều khiển (đóng hoặc cắt) (H.3).
	Đèn hiển thị: hiển thị trạng thái hoạt động của các thiết bị trong mô hình.
	Đồng hồ đo: đo lường các đại lượng điện tại các vị trí khác nhau trong mô hình.
a)
b)
c)
f)
Đèn sáng
d)
e)
Đèn tắt
Đèn sáng
Đèn tắt
Hình 3
 a) Vị trí đóng của khóa điều khiển
b) Vị trí cắt của khóa điều khiển
c) Khóa điều khiển ở vị trí đóng, đèn sáng 	 	® thiết bị đang ở vị trí cắt
d) Khóa điều khiển ở vị trí đóng, đèn tắt 	® thiết bị đang ở vị trí đóng
e) Khóa điều khiển ở vị trí cắt, đèn sáng 	® thiết bị đang ở vị trí đóng
f) Khóa điều khiển ở vị trí cắt, đèn tắt 	® thiết bị đang ở vị trí cắt
	Nút nhấn: các nút nhấn màu đen được sử dụng để thao tác kiểm tra đèn, chấp nhận sự cố (khi đi kèm với đèn hiển thị), tăng giảm kích từ (khi đi kèm với máy phát, động cơ).
	Bộ đồng hồ hòa đồng bộ: sử dụng để hòa đồng bộ máy phát điện vào hệ thống. Bộ đồng hồ hòa đồng bộ gồm có một đồng hồ đôi đo tần số, hai đồng hồ đo điện áp, một đồng hồ đo so lệch điện áp, một đồng hồ đo so lệch pha (đồng bộ kế).
	Khóa lựa chọn điện áp, dòng điện: sử dụng để lựa chọn điện áp, dòng điện (pha, dây) hiển thị trên đồng hồ đo điện áp, dòng điện tương ứng.
	Liên động giữa máy cắt và dao cách ly: cần phải thực hiện khóa liên động giữa máy cắt và dao cách ly để bảo vệ an toàn hệ thống. Phải đảm bảo cho dao cách ly luôn thao tác đóng ngắt ở trạng thái không có dòng điện chạy qua nó. Nói cách khác, khi đóng nguồn điện, dao cách ly được đóng trước, sau đó đóng máy cắt. Khi cắt nguồn điện máy cắt được cắt trước, sau đó cắt dao cách ly. Giữa máy cắt và dao cách ly có hệ thống liên động cơ và điện để tránh việc tác động nhầm lẫn dẫn đến hư hỏng thiết bị.
	4- Hệ thống bảo vệ rơ le
	Các bộ động cơ ba pha xoay chiều, động cơ một chiều, máy phát ba pha xoay chiều, máy phát một chiều và trạm phân phối được bảo vệ bằng các rơ le tương ứng đặt trên bảng rơ le bảo vệ.
NỘI DUNG THỰC TẬP VÀ BÁO CÁO
	Các bài thực tập được chia làm bốn chuyên đề cơ bản: 
Tìm hiểu mô hình nhà máy điện
Tìm hiểu mạch khởi động của động cơ AC và động cơ DC 
Khảo sát nguyên lý hoạt động rơle và tủ đóng cắt trung thế 22Kv
Khảo sát các chế độ làm việc của nhà máy điện và đường dây truyền tải
	Cấu trúc mỗi bài thí nghiệm gồm: phần lý thuyết cơ bản, giới thiệu thiết bị thí nghiệm, khảo sát các chế độ làm việc của thiết bị, đo lường các thông số chế độ, báo cáo nhận xét và kết luận. Lưu y:ù mỗi sinh viên phải đọc trước bài thí nghiệm mà chuẩn bị thực hành và soạn bài trước khi vào thí nghiệm.
CÁC QUI ƯỚC HÌNH VẼ
Nút nhấn thường đóng, thường hở
Cuộn dây
Tiếp điểm thời gian (Ondelay)
Cuộn dây rơle nhiệt
Cầu chì
Tiếp điểm thường đóng, thường mở