Giáo trình Mô đun Bảo vệ rơ le - Điện công nghiệp

------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------- 
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT về vị trí nhả. 
139 
13. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí 1 để đóng 
công tắc tơ CR2, cho phép hệ thống bảo vệ quá dòng hoạt động. 
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố tại 
các cực của động cơ. Đông thời quan sát dòng điện của động cơ và tín hiệu tác 
động trên Three-Phase Overcurrent Relay. 
Miêu tả hiện tượng xảy ra: 
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------- 
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT về vị trí nhả. 
14. Tắt nguồn Power Supply. 
Tắt nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station. 
 Tháo rời tất cả các dây nối và cáp. 
2.5. Kết luận 
 Trong bài thí nghiệm này, chúng ta biết được hệ thống bảo vệ quá dòng 
thường được áp dụng để bảo vệ các sự cố về pha tại các đầu cực của động cơ. 
Trong hầu hết các trường hợp thường sử dụng rơ le quá dòng cắt nhanh có dòng tác 
động lớn do các sự cố này thường có dòng lớn hơn so với dòng khởi động của động 
cơ. 
3.Bảo vệ chống hiện tượng rơi tốc động cơ 
Mục tiêu: 
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ chống hiện tượng rơi tốc động cơ 
- Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện trong mạch. 
3.1. Mục đích thí nghiệm 
 Bài thí nghiệm trang bị cho học viên làm quen với việc động cơ chống lại 
hiện tượng rơi tốc. 
3.2. Tóm tắt lý thuyết 
 Khi động cơ rơi tốc trong lúc đang vận hành hoặc động cơ không thể khởi 
động do quá tải, dòng điện trong cuộn dây quấn stato sẽ tăng đến giá trị dòng điện 
hãm động cơ và động cơ phát nóng do tổn hao đồng tăng cao. Làm cho động cơ 
quá nhiệt nhanh chóng. Khi đó cần phải nhanh chóng loại bỏ động cơ ra khỏi 
nguồn cung cấp. 
 Trong một vài trường hợp bảo vệ quá tải cũng có thể bảo vệ được hiện tượng 
rơi tốc. Còn một vài trường hợp khác thì nó không bảo vệ được hiện tượng rơi tốc. 
140 
Điều này phụ thuộc vào đặc tính của động cơ và đặc tính nhiệt của rơ le quá tải. 
Khi bảo vệ quá tải của động cơ không tác động khi có hiện tượng rơi tốc thì cần 
phải có một hệ thống bảo vệ chống rơi tốc độc lập để bảo vệ động cơ. 
 Hiện tượng rơi tốc động cơ không thể được bảo vệ bằng việc kiểm tra đơn 
giản các dòng điện của stato động cơ bởi vì dòng khởi động và dòng điện của động 
cơ bị khóa ( dòng điện mà động cơ ngừng chạy) của hầu hết các động cơ là xấp xỉ 
bằng nhau, như trong (hình 7-10). Tuy nhiên trong hầu hết các ứng dụng, thời gian 
khởi động của động cơ ngắn hơn nhiều so với thời gian chịu đựng của sự rơi tốc 
động cơ, như được chỉ trong (hình 7-10ª). Do đó, sự bảo vệ chống lại sự rơi tốc của 
động cơ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng rơ le quá dòng AC thời gian xác 
định. 
Hình 7-10. Sơ đồ quan hệ dòng điện – thời gian 
Hình 7-11; là một sơ đồ đơn giản của hệ thống bảo vệ chống rơi tốc của động 
cơ. Trong hệ thống này có một rơ le quá dòng ba pha, thời gian xác định sẽ kiểm 
tra dòng điện stato của động cơ ba pha thông qua các máy biến dòng. Khi dòng 
điện stato vượt quá giá trị đặt dòng điện của rơ le trong suốt một khoảng thời gian 
141 
lớn hơn khoảng thời gian đã được đặt trước cho rơ le, rơ le bảo vệ sẽ tác động ngắt 
và làm ngắt kết nối giữa động cơ với nguồn cung cấp. 
Hình 7-11. Sơ đồ bảo vệ chống dừng cho động cơ ba pha 
٭ Tóm tắt bài thí nghiệm 
Trong phần đầu của bài thực hành, lắp đặt các thiết bị lên EMS Workstation 
và Protective Relaying Control station. 
 Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như (hình 7-12)và (hình7-13). Trong mạch 
này động cơ ba pha được bảo vệ bằng hệ thống bảo vệ chống rơi tốc cho động cơ. 
Khi động cơ rơi tốc sẽ tạo ra một dòng điện lớn chạy trong các máy biến dòng trên 
các dây pha và rơ le quá dòng ba pha thời gian xác định sẽ tác động ngắt sau mội 
khoảng thời gian đặt trước. Nó tạo ra dòng điện chạy trong rơ le điều khiểnCR1. 
Công tắc tơ CR1-C đóng để ghi nhân sự cố và nút reset tương ứng sáng lên. Công 
tắc tơ CR1-B mở để hở mạch CR1 để loại bỏ đông cơ khỏi nguồn cung cấp. 
 Phần thứ ba của bài thí nghiệm, chúng ta chỉnh định giá trị đặt dòng điện và 
thời gian trễ của rơ le quá dòng AC. Khi bảo vệ chống rơi tốc của động cơ không 
làm việc và khi động cơ rơi tốc trong lúc đang vận hành. Ta sẽ làm cho hệ thống 
bảo vệ hoạt động trở lại và quan sát sự hoạt động của nó khi động cơ khởi động 
bình thường, khi động cơ rơi tốc trong lúc vận hành và khi động cơ rơi tốc trong 
lúc đang khởi động. 
142 
3.3. Thiết bị thí nghiệm 
 Interconnection Module, Power Supply, Four-Pole Squirrel-Cage Induction 
Motor, Primer Mover/ Dynatometer, Transmission Grid (A), Current Transformers, 
AC Ammeter, AC Volmeter, Protective Relaying Control Station, EMS 
Workstation, dây đai và dây cáp. 
3.4. Trình tự thí nghiệm 
1. Nối nguồn của Protective Relaying Control station với nguồn điện ba pha 
và DC Power Supply của Protective Relaying Control Station đang tắt. 
Đưa các công tắc sự cố trên Three-Phase Overcurrent Relay về vị trí 0 (off) 
sau đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station. 
Hình 7-12. Sơ đồ kết nối thiết bị trên EMS Workstation 
143 
2. Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Four-Pole Squirrel-Cage 
Induction Motor, Primer Mover/ Dynatometer, Transmission Grid (A), Current 
Transformers, AC Ammeter, AC Volmeter lên trên EMS Workstation. 
Liên kết cơ khí giữa Four-Pole Squirrel-Cage Induction Motor với Primer 
Mover/ Dynatometer bằng dây cu roa. 
Lắp Inertia Wheel ( bánh xe quán tính) lên trục động cơ Four-Pole Squirrel-
Cage Induction Motor. Đảm bảo các thiết bị an toàn của Inertia Wheel được xiết 
chặt. 
Kiểm tra nguồn cung cấp phải đang tắt và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí 
0. 
 Trên Current Transformers chắc chắn tất cả các công tắc đều được đặt ở vị trí 
1 (close) để ngắn mạch thứ cấp cho máy biến dòng. 
 3. Kết nối ngõ vào LOW POWER INPUT của Primer Mover/ Dynatometter 
tới ngõ ra 24V của Power Supply. 
 Trên Power Supply bật nguồn 24V AC. 
 Hình 7-13. Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station 
144 
Những đặc tính của động cơ ba pha 
4. Kết nối Interconnection Module đã được nắp đặt trên EMS Workstation 
tới Interconection Panel của Protective Relaying Control Station bằng các dây cáp. 
Kết nối các thiết bị như (hình 7-12) (hình 7-13). 
5. Đặt sẵn các thiết bị như sau: 
 Trên Primer Mover/ Dynatometer 
 Công tắc MODE switchDYNAMOMETER 
 Công tắc DISPLAYTORQUE 
 Công tắc Load control.MANUAL 
 Nút vặn MANUAL LOAD CONTROL...MINIMUM 
Trên Transmission Grid (A) 
 Công tắc S1 .. O (open) 
Chắc chắn các công tắc CT4, CT5, CT6 trên hai Current Transformers sang 
vị trí O (open). 
6. Mở nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station. 
Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí 0 để mở công tắc 
tơ CR2 làm ngăn chặn hoạt động của hệ thống bảo vệ chống rơi tốc. 
7. Bật nguồn Power Supply và quan sát dòng điện của động cơ hiển thị trên 
AC Ammeter. Động cơ bắt đầu quay. 
Ghi lại giá trị của dòng điện trong động cơ vào ô trống: 
Dòng động cơ không tải:.A. 
8. Trên Primer Mover/ Dynatometer, chỉnh MANUAL LOAD CONTROL 
để mô mem của tải là 1.0.N.m ( hiển thị trên module display), là giá trị mô mem 
định mức khi đầy tải. 
Ghi lại giá trị của dòng điện trong động cơ vào ô trống: 
Dòng động cơ đầy tải:.A. 
9. Tắt nguồn Power Supply, chờ cho đến khi động cơ ngừng quay. 
 Bật nguồn Power Supply và quan sát dòng điện của động cơ hiển thị trên 
AC Ammeter. Động cơ bắt đầu quay. 
Lặp lại thao tác này vài lần để ước lượng giá trị dòng khởi động của động cơ. 
Ghi lại giá trị của dòng điện trong động cơ vào ô trống: 
Dòng khởi động động cơ:.A. 
10. Tắt nguồn Power Supply, chờ cho đến khi động cơ ngừng quay. 
 Bật nguồn Power Supply và bấm đồng hồ tính thời gian động cơ khởi động. 
Ghi nhận thời gian khi dòng điện của động cơ giảm còn khoảng hai lần so với dòng 
điện định mức của động cơ. 
145 
Lặp lại thao tác này vài lần để ước lượng thời gian khởi động của động cơ. 
Ghi lại giá trị thời gian khởi động vào ô trống: 
Thời gian khởi động động cơ:s. 
11. Để động cơ quay khoảng 5 phút sau đó tắt nguồn Power Supply, chờ cho 
đến khi động cơ ngừng quay, sau đó sờ thử vào vỏ của động cơ xem nó bình 
thường, ấm hay nóng? 
12. Bật nguồn Power Supply, động cơ sẽ khởi động. 
Trên Primer Mover/ Dynatometer, chỉnh MANUAL LOAD CONTROL để 
mô mem của tải của động cơ là cực đại. Tốc độ của động cơ sẽ giảm một cách 
nhanh chóng ( động cơ rơi tốc). Sau 45s, tắt nguồn Power Supply. Ghi lại giá trị 
dòng điện khi động cơ rơi tốc vào ô trống: 
Dòng động cơ rơi tốc:.A. 
Chờ khoảng 2 phút, sau đó sờ thử vào phía ngoài của động cơ xem nó bình 
thường, ấm hay nóng? 
Bảo vệ chống rơi tốc cho động cơ ba pha 
13. Điều chỉnh giá trị đặt dòng điện của Three-Phase Overcurrent Relay xấp 
xỉ 250% dòng đầy tải định mức của động cơ ba pha. 
Đặt thời gian trì hoãn của Three-Phase Overcurrent Relay xấp xỉ 2,5s. 
14. Trên Primer Mover/ Dynatometer, chỉnh MANUAL LOAD CONTROL 
tới vị trí MIN. 
Bật nguồn Power Supply, động cơ sẽ khởi động. 
Trên Primer Mover/ Dynatometer, chỉnh MANUAL LOAD CONTROL để 
mô mem của tải là 1.0.N.m. 
Tắt nguồn Power Supply, chờ cho đến khi động cơ ngừng quay. 
15. Bật nguồn Power Supply và quan sát dòng điện của động cơ hiển thị trên 
AC Ammeter và tín hiệu tác đông trên Three-Phase Overcurrent Relay. Động cơ 
bắt đầu quay. 
Miêu tả hiện tượng xảy ra 
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------- 
16. Tắt nguồn Power Supply. 
Điều chỉnh thời gian trì hoãn của Three-Phase Overcurrent Relay khoảng 5 – 
7s. 
146 
Bật nguồn Power Supply và quan sát dòng điện của động cơ hiển thị trên AC 
Ammeter và tín hiệu tác đông trên Three-Phase Overcurrent Relay. Động cơ bắt 
đầu quay. 
Miêu tả hiện tượng xảy ra 
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------- 
17. Trên Primer Mover/ Dynatometer, chỉnh MANUAL LOAD CONTROL 
để mô mem của tải của động cơ là cực đại. Tốc độ của động cơ sẽ giảm một cách 
nhanh chóng. Đồng thời quan sát dòng điện của động cơ hiển thị trên AC Ammeter 
và tín hiệu tác đông trên Three-Phase Overcurrent Relay. 
Tắt nguồn Power Supply. 
Miêu tả hiện tượng xảy ra 
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------- 
18. Trên Primer Mover/ Dynatometer, chỉnh MANUAL LOAD CONTROL 
tới vị trí MIN. 
Bật nguồn Power Supply, động cơ sẽ khởi động. 
Trên Primer Mover/ Dynatometer, chỉnh MANUAL LOAD CONTROL để 
mô mem của tải là 1.0.N.m. 
Tắt nguồn Power Supply, chờ cho đến khi động cơ ngừng quay. 
19. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí 1 để đóng 
công tắc tơ CR2 đưa hệ thống bảo vệ vào hoạt động. 
Bật nguồn Power Supply và quan sát dòng điện của động cơ hiển thị trên AC 
Ammeter và tín hiệu tác đông trên Three-Phase Overcurrent Relay. Động cơ bắt 
đầu quay. 
Miêu tả hiện tượng xảy ra 
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------- 
20. Trên Primer Mover/ Dynatometer, chỉnh MANUAL LOAD CONTROL 
để mô mem của tải của động cơ là cực đại. Tốc độ của động cơ sẽ giảm một cách 
nhanh chóng. Đồng thời quan sát dòng điện của động cơ hiển thị trên AC Ammeter 
và tín hiệu tác đông trên Three-Phase Overcurrent Relay. 
Tắt nguồn Power Supply. 
147 
Miêu tả hiện tượng xảy ra 
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------- 
21. Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, nhấn nút 
RESET của rơ le điều khiển CR1 để khởi động lại hệ thống bảo vệ chống rơi tốc 
cho động cơ. 
Bật nguồn Power Supply và quan sát dòng điện của động cơ hiển thị trên AC 
Ammeter và tín hiệu tác đông trên Three-Phase Overcurrent Relay. Động cơ bắt 
đầu quay. 
Miêu tả hiện tượng xảy ra 
----------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------------------------------------- 
22. Tắt nguồn Power Supply. 
Tắt nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station. 
 Tháo rời tất cả các dây nối và cáp. 
3.5. Kết luận 
 Trong bài thí nghiệm này, chúng ta nhận thấy rằng khi động cơ ba pha bị rơi 
tốc, tổn hao đồng gia tăng đáng kể làm cho nhiệt độ của động cơ tăng mạnh. Khi 
thời gian khởi động của động cơ ngắn hơn nhiều so với thời gian chống lại sự 
ngừng quay của động cơ, một rơ le quá dòng AC thời gian xác định có thể được sử 
dụng để tạo ra sự ngắt kết nối giữa động cơ với nguồn. 
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 
1.Trình bầy nội dung thí nghiệm bảo vệ sự cố cuộn dây quấn stato ? 
2.Trình bầy nội dung thí nghiệm bảo vệ quá dòng động cơ cảm ứng ba pha ? 
3.Trình bầy nội dung thí nghiệm bảo vệ chống hiện tượng rơi tốc động cơ ? 
148 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Tài liệu hướng dẫn thực tập bảo vệ rơle của hãng Lab-Volt. 
[2] Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khê, Cung cấp điện, NXB 
Khoa học và Kỹ thuật 1998. 
[3] Trần Thế Sang, Nguyễn Trọng Thắng, Hướng dẫn thiết kế lắp đặt mạng điện 
công nghiệp, NXB Đà nẵng 2001 
[4] Nguyễn Xuân Phú, Tính toán cung cấp và lựa chọn thiết bị khí cụ điện, NXB 
Giáo dục 1998. 
[5] Lã Văn Út, Tính toán ngắn mạch, NXB Giáo dục. 
[6] Trần Đình Long, Bảo vệ các hệ thống điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà 
Nội. 
[7] Trần Quang Khánh, Bảo vệ rơ le và tự động hóa hệ thống điện, NXB 
 Giáo dục