Tài liệu hướng dẫn Thí nghiệm Hệ thống điện - Bài 1: Giới thiệu chung

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
Baøn ñieàu khieån
Baûng ñieàu khieån
Baûng rô le baûo veä
Heä thoáng traïm phaân phoái
PHOØNG GIAÙO VIEÂN
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
PHÒNG
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
	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.
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
Ñoäng cô AC
Maùy phaùt DC
Ñoäng cô DC
Maùy phaùt AC
ÑIEÀU KHIEÅN VAØ 
BAÛO VEÄ RÔ LE
MOÂ HÌNH NHAØ MAÙY ÑIEÄN
Ñieän AC
Gheùp ñoàng truïc
Ñieän DC
Gheùp ñoàng truïc
Ñieän AC
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.
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.
	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)
f)
Ñeøn saùng
d)
e)
Ñeøn taét
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 	 	® thieát bò ñang ôû vò trí caét
d) Khoùa ñieàu khieån ôû vò trí ñoùng, ñeøn taét 	® thieát bò ñang ôû vò trí ñoùng
e) Khoùa ñieàu khieån ôû vò trí caét, ñeøn saùng 	® thieát bò ñang ôû vò trí ñoùng
f) Khoùa ñieàu khieån ôû vò trí caét, ñeøn taét 	® 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 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: 
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
Nuùt nhaán thöôøng ñoùng, thöôøng hôû
Cuoän daây
Tieáp ñieåm thôøi gian (Ondelay)
Cuoän daây rôle nhieät
Caàu chì
Tieáp ñieåm thöôøng ñoùng, thöôøng môû