Báo cáo Thí nghiệm Hệ thống điện - Nguyễn Trọng Tuấn (Bản đầy đủ)

75
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
1.29
1.67
2.01
2.36
2.81
I / I>
1.843
2.386
2.871
3.371
4.014
Thời gian tác động ttđ (s)
1.196
0.853
0.713
0.615
0.546
Thời gian tính theo lý thuyết (s)
1.138
0.798
0.657
0.569
0.497
1.2 	k = 0.3
Vị trí núm vặn
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
1.49
1.83
2.12
2.44
2.79
I / I>
2.129
2.614
3.029
3.486
3.986
Thời gian tác động ttđ (s)
2.823
2.205
1.904
1.713
1.545
Thời gian tính theo lý thuyết (s)
2.758
2.165
1.874
1.661
1.498
1.3 	k = 0.5
Vị trí núm vặn
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
1.46
1.78
2.13
2.45
2.82
I / I>
2.086
2.543
3.043
3.5
4.029
Thời gian tác động ttđ (s)
4.823
3.744
3.166
2.804
2.545
Thời gian tính theo lý thuyết (s)
4.725
3.715
3.110
2.759
2.477
1.4 	k = 0.8
Vị trí núm vặn
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
1.46
1.8
2.11
2.43
2.8
I / I>
2.086
2.571
3.014
3.471
4
Thời gian tác động ttđ (s)
7.774
5.964
5.096
4.514
4.055
Thời gian tính theo lý thuyết (s)
7.561
5.875
5.020
4.444
3.984
Đặc tuyến IDMT 01	
k = 0.1
Vị trí núm vặn
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
1.44
1.79
2.09
2.44
2.76
I / I>
2.057
2.557
2.986
3.486
3.943
Thời gian tác động ttđ (s)
1.013
0.793
0.685
0.592
0.553
Thời gian tính theo lý thuyết (s)
1.277
0.867
0.680
0.543
0.459
2.2 	k = 0.3
Vị trí núm vặn
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
1.37
1.73
2.02
2.34
2.78
I / I>
1.957
2.471
2.886
3.343
3.971
Thời gian tác động ttđ (s)
3.194
2.355
2.011
1.765
1.552
Thời gian tính theo lý thuyết (s)
4.232
2.753
2.147
1.729
1.363
2.3 	k = 0.5
Vị trí núm vặn
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
1.34
1.72
2.08
2.42
2.79
I / I>
1.914
2.457
2.971
3.457
3.986
Thời gian tác động ttđ (s)
5.424
3.926
3.265
2.845
2.563
Thời gian tính theo lý thuyết (s)
7.385
4.633
3.425
2.747
2.261
2.4 	k = 0.8
Vị trí núm vặn
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
1.41
1.73
2.08
2.42
2.84
I / I>
2.014
2.471
2.971
3.457
4.057
Thời gian tác động ttđ (s)
8.133
6.255
5.203
4.574
4.034
Thời gian tính theo lý thuyết (s)
10.651
7.342
5.479
4.396
3.533
Nhận xét kết quả thí nghiệm:
Hệ số k càng lớn thì thời gian tác động của rơle càng lâu.
Đồ thị đặc tuyến không được chính xác như trong lý thuyết do sai số thiết bị và các thông số đặt không phù hợp với đặc tuyến của rơle. Tuy nhiên, trong phạm vi sai số cho phép thì có thể xem các đặc tuyến đã khảo sát có dạng gần giống so với lý thuyết.
Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn có thời gian tác động nhỏ hơn so với đặc tuyến IDMT rất dốc.
BÀI 6: VẬN HÀNH VÀ KHẢO SÁT
CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHÁT 3 PHA
I. NỘI DUNG THỰC TẬP:
Trong bài này ta thực tập vận hành & khảo sát các chế độ hoạt động của máy phát điện đồng bộ xoay chiều 3 pha, gồm các bước như sau:
Thao tác các thiết bị để đưa hệ thống vào vận hành độc lập, sau đó hòa đồng bộ hệ thống vào lưới điện.
Điều chỉnh các nút điều khiển để khảo sát các chế độ:
	+ Chế độ làm việc bình thường.
	+ Chế độ làm việc khi mất kích từ.
	+ Chế độ làm việc khi không có kéo động cơ DC (UMU).
	+ Chế độ làm việc khi mất kích từ và mất lực kéo động cơ DC (UMU).
Dừng hệ thống.
* UChi tiết quá trình vận hành, hoà đồng bộ máy phát 3 pha vào lưới:
Trong qui trình vận hành, điều trước tiên cần lưu ý là những nguyên tắc cơ bản trong thao tác về điện như sau:
Khi đóng điện: đóng dao cách ly trước, đóng máy cắt sau & đóng điện từ nguồn về đến phụ tải.
Khi ngắt điện: ngắt máy cắt trước, mở dao cách ly sau & ngắt điện từ dưới phụ tải ngược về nguồn.
Ở đây trong hệ thống này để việc điều chỉnh máy phát điện đồng bộ xoay chiều 3 pha được linh hoạt, người ta chọn động cơ kéo phía sơ cấp là một động cơ DC có kích từ song song. Loại động cơ này có đặc tuyến điều chỉnh tốc độ khá đơn giản và dễ dàng. Do đó dể có nguồn DC cung cấp cho động cơ người ta dùng mô hình như sơ đồ.
UTrình tự thao tác & vận hành cho hệ thống điện như sau:
Đầu tiên đóng điện lưới về đến thanh cái bằng dao cách ly & máy cắt (L). Giả sử ta chọn thanh cái A: đóng dao cách ly dàn A, đóng máy cắt (L).
Để khởi động động cơ xoay chiều, ta lần lượt đóng các dao cách ly và máy cắt liên hệ theo chiều mũi tên như trên hình vẽ, khi động cơ khởi động nó kéo theo máy phát điện DC bằng bộ khớp nối ở đầu trục giữa 2 máy. Sau đó đóng kích từ và điều chỉnh điện thế của máy phát DC.
Để khởi động động cơ DC ta đóng dao cách ly & máy cắt tuần tự từ phía máy phát về đến động cơ. Tương tự khi động cơ DC khởi động nó kéo theo máy phát điện đồng bộ xoay chiều 3 pha, sau đó đóng kích từ và điều chỉnh điện thế cùng tần số của máy để chuẩn bị cho việc hòa điện tiếp theo.
Để tiến hành hòa điện lên lưới, dao cách ly phía thanh cái A và dao cách ly phía biến thế cùng với máy cắt về phía thanh cái phải được đóng trước và khi đóng máy cắt phải mở công tắc khóa của mạch hòa điện (vị trí tại máy cắt). Như vậy máy cắt tại đầu máy phát được dùng để hòa điện giữa 2 nguồn: máy phát & lưới.
Mở công tắc hòa điện tại máy cắt của máy phát, qua bộ kiểm soát hoà điện ta điều chỉnh điện thế và tần số cuả máy phát sao cho bằng với lưới. Kiểm tra góc lệch pha qua đồng bộ kế.
Để điều chỉnh điện: tăng hoặc giảm dòng kích từ của máy phát.
Để điều chỉnh tần số: tăng hoặc giảm vận tốc động cơ DC.
Kiểm tra góc lệnh pha qua đồng hồ đồng bộ và phải nằm trong giới hạn cho phép (tốc độ quay của kim đồng hồ vào khoảng 0,2 v/s).
Chọn thời điểm đồng bộ là lúc kim chỉ vào vạch đen của đồng hồ. Ta đóng máy cắt hòa điện. Lúc này máy phát hoạt động song song với lưới. Tiếp tục nâng vận tốc của động cơ DC máy phát sẽ phát P lên lưới và điều chỉnh nâng kích từ máy phát sẽ phát Q lên lưới.
II. NỘI DUNG BÁO CÁO:
Câu 1 : Bảng số liệu:
Chế độ
P
Q
U
I
Ukt
Ikt
N
Hòa đồng bộ
1.5
-1.5
300
1.5
18
1
Tăng kích từ động cơ đến khi P=4 kW
4
2.75
358
6
18
1.8
Thay đổi kích từ MP đến khi 
Q =0; Q= -2; Q =2 kVAr
4
0
360
6
22
2.6
4
-2
358
6
18
2
4
2
363
7.5
27
3
Giảm Q về 0, sau đó ngắt kích từ MP
4
-10
356
18.5
41
0
Đóng lại kích từ MP
4
0
365
5.5
22
2.4
Giảm P về 0, sau đó ngắt động cơ kéo
<0
0.5
369
1.8
23
2.4
Trong chế độ ngắt động cơ kéo, thay đổi kích từ MP để Q lần lượt bằng 
-2;0;2 kVAr
<0
-2
368
<0
16
1.7
<0
0
368
0.5
22
2.3
<0
2
368
4.5
26
2.9
Nhận xét :
Từ chế độ 0 chuyển sang chế 1 thì biên độ không thay đổi|Ephát|= |Uht |, chỉ làm thay đổi góc lệch.
Giá trị dòng điện IktMF tăng ↔ QphátMF tăng, thì giá trị điện áp VktMF cũng tăng theo
Với các giá trị đọc được trên các đồng đo, ta chấp nhận sự sai số do đồng hồ và do cách đọc, thì mới có thể kiểm nghiệm giữa thực tế và lý thuyết.
Câu 2. 
Khi chưa hòa đồng bộ máy phát vào hệ thống, điều chỉnh kích từ động cơ một chiều sẽ làm thay đổi tốc độ của động cơ DC, máy phát AC; điều chỉnh kích từ máy phát điện xoay chiều sẽ làm thay đổi điện áp đầu cực máy phát, giải thích:
* Khi máy phát làm việc ở chế độ độc lập thì phương trình của tốc độ và của dòng kích từ được biểu diễn: 
n = n0 + Iư 
I = Iư + Ikt 
Động cơ DC có kích từ song song nên khi tăng dòng kích từ Ikt thì Iư sẽ giảm, tốc độ động cơ tăng kéo theo tốc độ máy phát cũng sẽ tăng theo và ngược lại. 
Phương trình điện áp đầu cực máy phát: 
U= Eaf – I×Rư + j(Xư +XS)×I 
E0 = 4.44×f×W× Kdq×Φm 
Mà Ikt tỷ lệ với Φm nên khi thay đổi dòng kích từ Ikt thì Φm sẽ thay đổi, Eaf và U của máy phát sẽ thay đổi theo.
Khi hòa đồng bộ máy phát vào hệ thống, điều chỉnh kích từ động cơ một chiều sẽ làm thay đổi công suất thực của máy phát, điều chỉnh kích từ của máy phát xoay chiều sẽ làm thay đổi công suất phản kháng của máy phát, giải thích:
*Khi đã hòa đồng bộ máy phát vào lưới điện, hệ thống có công suất vô cùng lớn. 
Lúc đó: 
fL = const (hằng số) ; UL = const (hằng số) 
Khi thay đổi kích từ của động cơ DC tức là thay đổi Moment điện từ Mđt, làm thay đổi khả năng kéo tải của máy phát, thay đổi công suất P.
Khi thay đổi kích từ máy phát – Ikt thay đổi làm cho đường hoạch định trước cố định của máy phát thay đổi.
Q=UdEafcosδXd-UL2Xd
Nên Q của máy phát sẽ thay đổi theo.
Câu 3. UCác phương pháp kích từ máy phát điện:
- Dùng máy phát điện một chiều độc lập để kích từ cho máy phát.
- Dùng hệ thống chỉnh lưu: dùng hệ thống chỉnh lưu điện áp xoay chiều từ nguồn khác. Khi dùng hệ thống chỉnh lưu kích từ cho máy phát, nếu dùng hệ thống chổi than thanh góp rất dễ hư hỏng các thiết bị chỉnh lưu. Để khắc phục nhược điểm này, người ta dùng một lọai thiết bị đặc biệt - hệ thống kích từ quay. Hệ thống kích từ này nằm cùng trục với máy phát và quay cùng tốc độ với máy phát.
Câu 4. UMáy phát có được làm việc lâu dài ở chế độ mất kích từ không. Tại sao?
Máy phát đang làm việc với chế độ hòa đồng bộ không được phép làm việc ở chế độ mất kích từ. Nếu tại thời điểm mất kích từ, tải ngoài lớn thì sẽ mất đồng bộ, máy phát sẽ nhận công suất phản kháng của hệ thống về, dòng công suất phản kháng này sẽ làm từ hóa rotor gây phát nóng trong máy phát và có thể dẫn đến mất ổn định của hệ thống.
Khi máy phát mất đồng bộ thì tốc độ có thể thay đổi do đó người ta gắn thêm bộ điều chỉnh tốc độ.
Câu 5. UCác điều kiện hòa đồng bộ máy phát vào hệ thống.
Có 4 điều kiện để hòa đồng bộ vào hệ thống:
Biên độ của điện áp máy phát và điện áp lưới điện phải bằng nhau.
Tần số máy phát phải bằng tần số của lưới điện.
Máy phát và lưới điện có cùng thứ tự pha.
Pha của máy phát và pha của lưới điện phải trùng pha nhau.
Điều kiện quan trọng nhất là pha của điện áp máy phát phải trùng pha với điện áp hệ thống, vì nếu góc lệch pha là 180° thì sẽ nối tương đương với mạch máy phát với điện áp UF - U = 2UF; dòng điện xung khi đóng cầu dao có thể lớn gấp 2 lần dòng điện ngắn mạch thông thường, lực và moment điện từ lớn gấp 4 lần làm phá hỏng dây quấn, kết cấu thép, lõi thép, trục của máy phát điện.