Tài liệu hướng dẫn Thí nghiệm Hệ thống điện - Bài 5: Relay dòng điện kỹ thuật số

t sơ đồ hệ thống điện.
- Làm quen và biết cách sử dụng thiết bị kiểm tra rơ le PTE – 100 – C 
- Tìm hiểu Relay MK2000 của hãng Mikro 
II. LÝ THUYẾT
Giới thiệu về MK2000
	Relay MK 2000 là lọai relay kỹ thuật số có chức năng bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch nhiều pha và bảo vệ chống chạm đất. MK 2000 có các phần tử chống quá dòng độc lập (cho 3 pha) và phần tử chống chạm đất vô hướng; có 5 tiếp điểm output để có thể link với các tín hiệu (signal) phát hiện, tín hiệu cắt của các phần tử quá dòng và chạm đất cấp II, III. 
	1.1 Các dạng đặc tuyến
	Các phần tử chống quá dòng và chống chạm đất của MK 2000 đều có thể được chon lựa đặc tuyến bảo vệ phụ thuộc thời gian – dòng điện một cách độc lập. Trong MK 2000, nhà sản xuất đã thiết lập các dạng đặc tuyến IDMT với phương trình như sau :
Trong đó : 	t : thời gian tác động
	 	k: hệ số nhân
 	 	I : dòng điện mà relay đo được 	 
 	I > : dòng khởi động cấp III 
Dạng đặc tuyến
α
β
Normal Inverse 
0.02
0.14
Very Inverse
1.0
13.5
Extremely Inverse
2.0
80.0
Long – time Inverse
1.0
120.0
 Giao diện relay MK 2000 – Sơ đồ nối dây 
Hình : Sơ đồ nối dây và giao diện của của MK2000
AUX : Đèn báo thể hiện tình trạng có nguồn cung cấp cho relay
START : Đèn sáng ngay khi relay phát hiện sự cố (và đồng thời phát 1 tín hiệu đến 1 trong các ngõ ra do user cài đặt)
TRIP : Đèn sáng ngay khi relay trong tình trạng trip (phát tín hiệu cắt sự cố đến 1 trong các ngõ ra)
Bảng hiển thị gồm 3 led 7 đọan : Hiển thị giá trị của thông số, hay của chế độ được lựa chọn. Việc lựa chọn thông số để hiển thị hay cài đặt được thực hiện bằng cách nhấn nút Reset/Step. Khi một thông số, hay một chế độ được lựa chọn, đèn báo tương ứng của nó sẽ sáng.
Đèn báo tương ứng của các thông số 
IL1, IL2, IL3, I0 : Relay sẽ ở chế độ đo khi 1 trong 4 đèn này sáng. Khi đèn IL1 sáng, bảng hiển thị sẽ thể hiện giá trị dòng thứ cấp pha A, tương tự đèn IL2, IL3, I0 tương ứng pha B, pha C, dây trung tính.
I >/In : Dòng khởi động cực đại (cấp III) 
Kt > : Hệ số nhân k của đặc tuyến IDMT dùng cho bảo vệ cực đại 
I >>/In : Dòng khởi động cấp II (cắt nhanh có trì hoãn)
T >> : Thời gian tác động cấp II
I0 >In : Dòng khởi động của bảo vệ thứ tự không cực đại 
Kt0 > : Hệ số nhân k của đặc tuyến IDMT dùng cho bảo vệ thứ tự không cực đại 
I0 >>In : Dòng khởi động của bảo vệ thứ tự không cấp II 
t0 >> : Thời gian tác động của bảo vệ thứ tự không cấp II
SWITCH : Đèn báo thể hiện relay đang trong tình trạng cài đặt mềm (program). Khi đó, led 7 đoạn đầu tiên (ở vị trí hàng trăm) của bảng led 7 đọan sẽ chỉ thị thứ tự thông số (hay chế độ) đang được cài đặt, hai led 7 đoạn còn lại sẽ thể hiện giá trị của thông số ở dạng hexa.
Thứ tự của
thông số
hay chế độ
(dưới đây ta sẽ gọi là Mode)
Thông số hay chế độ tương ứng
1
Kích hoạt (on) 1 ngõ ra trong 5 ngõ ra Relay
2
Chọn lựa cho phép (ennable) hay không cho phép chức năng khóa các phần tử bảo vệ; Chọn lựa khả năng vô hiệu hóa phần tử bảo vệ cấp II.
3
Chọn lựa những tín hiệu nào của Relay sẽ liên kết tới ngõ ra TS1 (chân 19-20). TS1 đ ược mặc định là ngõ ra Start
4
Chọn lựa những tín hiệu nào của Relay sẽ liên kết tới ngõ ra TS2 (chân 16-17-18). TS2 được mặc định là ngõ ra Trip. 
5
Chọn lựa những tín hiệu nào của Relay sẽ liên kết tới ngõ ra SS1 (chân 30-31). SS1 được mặc định là ngõ ra Start. 
6
Chọn lựa những tín hiệu nào của Relay sẽ liên kết tới ngõ ra SS2(chân 32-33) và SS3 (chân 28-29). 
7
Chọn lựa độ dốc của đường cong IDMT cho các phần tử bảo vệ cấp III (chọn α, β)
Cách chỉnh định dòng khởi động, thời gian tác động, chọn đặc tuyến, chế độ khóa và liên kết đến ngõ ra (link output)
Chỉnh định dòng khởi động cấp II, III của bảo vệ chống chạm nhiều pha hay chạm đất : 
Muốn chỉnh định giá trị của dòng khởi động nào, ta nhấn/nhả phím “Reset/Step” liên tục cho đến khi đèn báo tương ứng với dòng khởi động ấy sáng lên (xem 1.1). 
Nhấn phím “Program” để bắt đầu chỉnh định, lúc này, đèn báo tương ứng với thông số đang cần chỉnh định sẽ nhấp nháy. 
Thay đổi giá trị của thông số cần chỉnh định bằng cách nhấn sử dụng phím “Up”, “Down”.
Nhấn phím “Program” lần nữa để lưu (save) giá trị mới. Lúc này đèn báo tương ứng sẽ thôi không nhấp nháy, và ta có thể nhấn “Reset/Step” để chuyển sang chịnh định thông số khác
Chọn đặc tuyến bảo vệ cực đại (cấp III) chống quá dòng và chống chạm đất
Đặc tuyến thời gian dòng điện sẽ được chọn lựa thông qua việc chọn lựa α, β (thể hiện độ dốc đặc tuyến) và k(hệ số nhân)
Để tiến hành chọn hệ số nhân cho đặc tuyến của lọai bảo vệ nào, ta nhấn/nhả phím “Reset/Step” cho đến khi đèn báo tương ứng sáng lên.
Nhấn “Program” để bắt đầu chỉnh định, và dùng “Up”, “Down” để thay đổi giá trị của k
Nhấn “program” lần nữa để lưu lại giá trị mới của k
Để chọn lựa α, β (chọn lựa độ dốc đặc tuyến), ta sử dụng chức năng cài đặt mềm (phím Switch)
Nhấn/ nhả phím “Switch” cho đến khi bảng led có giá trị 7xx - vào mode 7.
Nhấn “Program” để bắt đầu chỉnh định, lúc này, led 7 đoạn đầu tiên sẽ nhấp nháy
Dùng “Up”, “Down” để thay đổi giá trị của mode 7. Sau đó lưu lại bằng phím “Program”
Chỉnh định chế độ khóa và liên kết ngõ ra 
Việc chỉnh định chế độ khóa cho phép chúng ta vô hiệu hóa các chức năng bảo vệ của Relay một cách độc lập. Chỉnh định chế độ khóa được thực hiện ở mode 2. 
Chỉnh định liên kết ngõ ra : MK2000 có tất cả 5 tiếp điểm ngõ ra. Hiện tại tiếp điểm TRIP (chân 16-17-18) đã được kết nối với ngõ vào điều khiển máy cắt, và tiếp điểm TS1 (chân 19-20) sẽ được kết nối với timer. Ta sẽ phải chỉnh định để tín hiệu “start” của Relay link tới tiếp điểm TS1, và tín hiệu “Trip” của Relay link tới tiếp điểm “Trip”. Việc chỉnh định được thực hiện ở mode 3 và mode 4 (Xem bảng ở phần 1.1).
Giới thiệu về thiết bị kiểm tra rơ le PTE – 100 – C:
	- PTE – 100 – C là thiết bị được chế tạo để kiểm tra Relay hạ thế. Nó có thể đo dòng, áp, tồng trở và nhiệt độ, và có timer để kiểm tra thời gian tác động của Relay (ms). Trong bài thí nghiệm này, ta sẽ sử dụng timer của PTE – 100 – C để đo thời gian tác động của relay.
Sử dụng timer :
Đấu nối : Nối dây từ ngõ ra của Relay đến ngõ vào tín hiệu của timer (chân mass và chân tiếp điểm)
Chọn chế độ đếm : Nhấn “mode” lần lượt để chọn chế độ đếm “Pulse” tích cực (ký hiệu xung vuông dương). Timer sẽ bắt đầu đếm khi tin hiệu ngõ vào của timer ‘on’, và sẽ ngưng khi tín hiệu ngõ vào của timer ‘off’.
Nhấn “Reset” để khởi động lại bộ đếm. Nhấn “Display” để chọn đơn vị đếm (s, cycle).
Hình . Thiết bị PTE – 100 – C
III. NỘI DUNG CHUẨN BỊ
Sinh viên đọc kỹ phần II (sinh viên viết ra giấy)
Sinh viên tham khảo các mode của con rơ le MK 2000 (Guide book) 
IV. NỘI DUNG THỰC TẬP
Kiểm tra tất cả công tắc giả lập sự cố (màu vàng) và núm xoay (màu đen) chỉnh định dòng điện trên tủ thí nghiệm đều ở vị trí 0. Nối dây từ ngõ ra TS1 (19-20) của relay MK2000 đến ngõ vào tín hiệu timer của PTE-100-C. Cấp nguồn (1 pha - 220V) cho modul TNBVRL. (Trong bài thí nghiệm ta chỉ thí nghiệm với sự cố pha A). Cấp nguồn cho PTE – 100-C
Lưu ý : Khi thí nghiệm với MK2000, ta chỉ tác động đến các thiết bị, hay công tắc nằm trong ngăn chứa MK2000
Thí nghiệm 1: Test chức năng bảo vệ cấp III chống quá tải pha A - Vẽ đặc tuyến 
Gạt cần MCB 100A (ngăn chứa trên cùng của tủ thí nghiệm) về vị trí ON
Chỉnh định I>/In nhận 1 giá trị nằm trong khoảng 0.6A-0.8A, Kt> = 0.1 
Nhấn Switch để vào mode 2, chỉnh gíá trị mode 2 là 30 : Khóa chức năng bảo vệ cắt nhanh
Vào mode 3, chỉnh giá trị mode 3 là 10 : Tín hiệu ‘start’ của chức năng bảo vệ cấp 3 link tới ngõ ra TS1 (chân 19-20)
Vào mode 4, chỉnh giá trị mode 4 là 0F : Tín hiệu ‘trip của tất cả các chức năng bảo vệ link tới ngõ ra TS2 (chân 17-18)
Vào mode 7, chỉnh giá trị mode 7 là 00 : chọn đường cong IDMT loại dốc chuẩn 
Nhấn “reset/step” để quan sát giá trị dòng pha A trong quá trình thí nghiệm.
Vặn núm xoay màu đen (chỉnh định dòng ) lên đến chỉ số 100. Chuyển công tắc vàng sang nấc 1. Quan sát timer và giá trị dòng pha A trên Relay. Ghi lại 2 giá trị quan sát vào bảng khi MCB đã cắt
Chuyển công tắc vàng về 0. Vặn núm xoay đen về 0. Chuyển MCB 100A sang ON. Nhấn “reset/step” để quan sát giá trị dòng pha A cho thao tác tiếp theo.
 Lần lượt thực hiện lại bước 8 và bước 9, nhưng với các vị trí của núm xoay màu đen lần lượt là : 100 125 150 175 200
 Vẽ đường cong IDMT qua 5 điểm (I , t) vừa ghi nhận được. So sánh với công thức lý thuyết.
Thí nghiệm 2: Thực hiện như test 1, chỉ thay đổi hệ số nhân k : chọn Kt> lần lượt nhận 3 giá trị khác nhau trong khoảng từ 0.3 – 0.8). 
 	 Thí nghiệm 3 : Thực hiện lần lượt cả test 1 và test 2, nhưng với đường cong IDMT có độ dốc khác. Để thay đổi độ dốc đường cong, chọn mode7 nhận một trong 3 giá trị 01, 02 hoặc 03. Vẽ cả 4 đuờng cong vừa ghi nhận được và cho biết đường cong vừa chọn thuộc lọai có độ dốc nào, α và β = bao nhiêu? 
V. NỘI DUNG BÁO CÁO 
Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn, k = 0.1
Vị trí núm vặn 
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
Thời gian tác động ttđ (ms)
Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn, k = . 
Vị trí núm vặn 
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
Thời gian tác động ttđ (ms)
Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn, k = .
Vị trí núm vặn 
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
Thời gian tác động ttđ (ms)
Đặc tuyến IDMT dốc chuẩn, k = .
Vị trí núm vặn 
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
Thời gian tác động ttđ (ms)
Đặc tuyến IDMT .., k = 0.1
Vị trí núm vặn 
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
Thời gian tác động ttđ (ms)
Đặc tuyến IDMT .., k = .
Vị trí núm vặn 
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
Thời gian tác động ttđ (ms)
Đặc tuyến IDMT .., k = ..
Vị trí núm vặn 
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
Thời gian tác động ttđ (ms)
Đặc tuyến IDMT .., k = 
Vị trí núm vặn 
100
125
150
175
200
Dòng pha A quan sát trên relay (A)
Thời gian tác động ttđ (ms)
Vẽ đồ thị và nhận xét kết quả từng đồ thị vẽ được ?