Bộ môn Hệ thống điện: Kiểm tra hoạt động của Rơ le số 7SJ600

Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 1 BÀI 1 KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CỦA RƠ LE SỐ 7SJ600 I. MỤC ĐÍCH 1. Tìm hiểu nguyên lý cấu tạo, chức năng và hoạt động của rơ le số 7SJ600 2. Chỉnh định các chức năng cho rơ le 7SJ600 II. GIỚI THIỆU VỀ RƠ LE 7SJ600 1. Giới thiệu tổng quan Rơ le 7SJ600 do hãng SIEMENS AG sản xuất với chức năng chính là bảo vệ quá dòng điện cho các đường dây trên không, cáp, máy biến áp và động cơ trên lưới điện hình tia hoặc mạch vòng điện vận hành hở. Có thể dùng rơ le này để bảo vệ dự phòng cho các bảo vệ so lệch của các phần tử trên. Ngoài ra rơ le này còn có khả năng bảo vệ quá tải, tải mất đối xứng cũng như giám sát thời gian khởi động của động cơ. Một số đặc tính chung của rơ le 7SJ600 như sau: Hệ thống xử lý với vi điều khiển 16 bit Thực hiện xử lí hoàn toàn bằng tín hiệu số các quá trình đo lường, lấy mẫu, số hoá các đại lượng đầu vào tương tự. Không liên hệ về điện giữa khối xử lí bên trong thiết bị với những mạch bên ngoài nhờ bộ biến đổi DC, các biến điện áp đầu vào tương tự, các đầu vào ra nhị phân. Phát hiện quá dòng các pha riêng biệt, dòng điện tổng. Chỉnh định đơn giản bằng bàn phím trên mặt rơ le Không nhạy đối với tổ hợp dòng một chiều, dòng nạp hay với các sóng hài bậc cao Trên bề mặt rơ le (Hình 1.1) bao gồm: Các đèn tín hiệu Bàn phím có chín phím đề truy nhập vào rơ le Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ600 (Hình 1.2) gồm: Phần đo giá trị đầu vào ME biến đổi dòng, áp thành các tín hiệu có mức phù hợp. Phần có đầu vào tương tự AE bao gồm bộ khuếch đại, bộ biến đổi tương tự - số và các mạch nhớ dữ liệu để chuyển sang bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý có chức năng: * Lọc và chứa thông tin về các đại lượng đo. * Liên tục kiểm tra các giá trị giới hạn và trình tự thời gian. * Tính toán thời gian cắt theo đặc tính đã chọn * Tính toán giá trị dòng điện thứ tự thuận và nghịch để phát hiện hiện tượng tải mất đối xứng. * Tính toán các giá trị hiệu dụng của thông số phục vụ bảo vệ quá tải. Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 2 * Ra các quyết định cắt và yêu cầu tự động đóng lại. * Lưu giữ các thông tin đo được khi có sự cố xảy ra để phân tích * Các đầu vào, ra nhị phân của bộ vi xử lý được chia thành các kênh tới các khối vào, ra. Nhờ đó các tín hiệu reset hay tín hiệu khóa (có thể từ các thiết bị khác) được đưa tới vi xử lý. Các tín hiệu từ vi xử lý có thể được đưa tới các đèn LED hay tới màn hình tinh thể lỏng. Nguồn cấp tới rơ le được đưa qua bộ biến đổi để tạo điện áp +5V. Rơ le có thể được nối với máy tính thông qua cổng nối tiếp theo chuẩn RS485. Hình 1.1. Rơ le 7SJ600 Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 3 Hình 1.2. Cấu trúc phần cứng của rơ le 7SJ600 Cấu trúc cây của phần mềm như sau: Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 4 Hình 1.3. Cấu trúc cây phần mềm của rơle 7SJ600 Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 5 2. Chỉnh định các chức năng cho rơle 2.1. Sử dụng bàn phím Phím +: tăng giá trị chỉnh định Phím – : giảm giá trị chỉnh định Phím Y/J: khẳng định Phím N: phủ định, cài đặt lại (cả bốn đèn LED đều sáng) Phím ↓: xuống chức năng tiếp theo Phím ↑: trở về chức năng ngay trước đó Phím →: sang chức năng phía phải Phím ←: trở về chức năng phía trái Phím E: tiếp nhận dữ liệu đã chỉnh định Phím E kết hợp với phím + và – cho việc đặt lại password 2.2. Chỉnh định thông số bảo vệ quá dòng điện khi sự cố giữa các pha Đưa tới PARAME → → : Chọn ON nếu cài đặt, OFF nếu không cài đặt. Chuyển xuống để chọn bảo vệ quá dòng có thời gian, vào ô để chọn dòng tác động, vào ô để chọn thời gian tác động. 2.3. Chỉnh định thông số bảo vệ quá dòng điện khi sự cố pha – đất Đưa tới PARAME → → : Chọn ON nếu cài đặt, OFF nếu không cài đặt. Chuyển xuống để chọn bảo vệ quá dòng có thời gian, vào ô để chọn dòng tác động, vào ô để chọn thời gian tác động. 2.4. Chỉnh định ngày tháng Vì Rơ le 7SJ600 không có bộ nguồn nuôi thường trực nên khi mất điện, ngày, tháng, năm và giờ - phút giây lưu giữ của lần thí nghiệm trước. Để phục vụ thông báo thời điểm sự cố, cần phải chỉnh định thời gian lại cho đúng. Chuyển tới ADDITION FUNCTION rồi chuyển vào mục TIME SETTING, vào DATE and TIME để xem ngày giờ hiện lưu trong Rơ le, muốn thay đổi thì vào mục DATE và mục TIME. 10 O/C PHASE 10 O/Cph 10 >> 10 >> ? I/In 10 TI>> ? S 11 O/C EARTH 10 O/Ce 11 >> 11 IE >> ? I/In 1 TIE>> ? S Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 6 III. CÀI ĐẶT VÀ KIỂM TRA HOẠT ĐỘNG CỦA RƠLE 1. Cài đặt chức năng cho rơ le Việc cài đặt chức năng bảo vệ quá dòng điện pha – pha và pha – đất theo các thông số trong bảng 1.1. Dạng sự cố Ngưỡng khởi động Thời gian tác động Ngắn mạch pha – pha Ngắn mạch pha – đất Bảng 1.1. Giá trị cài đặt cho rơle 2. Kiểm tra hoạt động của Rơle 2.1. Ngắn mạch pha – pha * Ngắn mạch pha A – B 1. Đưa dòng điện thứ cấp của BI tới AB 2. Tăng nguồn dòng điện từ từ (chú ý quan sát dồng hồ Ampere) đến khi đèn 1, 2 của rơ le sáng, sau đó đèn 4 sáng (gửi tín hiệu đi cắt). Ghi lại dòng điện tác động Itđ. 3. Giảm dòng điện xuống, rơle phục hồi trở lại, đèn 4 tắt đồng thời nghe tiếng “tách”. Ghi lại giá trị dòng điện phục hồi Iph. * Đối với các dạng ngắn mạch BC, CA thì thao tác hoàn toàn tương tự nhưng tín hiệu đèn lần lượt là 2, 3, 4 và 1, 3, 4. 2.2. Ngắn mạch pha – đất * Ngắn mạch pha A – đất 1. Đưa dòng điện thứ cấp của BI tới AN 2. Tăng nguồn dòng điện từ từ (chú ý quan sát đồng hồ Ampere) đến khi đèn 1 của rơ le sáng, sau đó đèn 4 sáng (gửi tín hiệu đi cắt). Ghi lại dòng điện tác động Itđ. 3. Giảm dòng điện xuống, rơle phục hồi trở lại, đèn 4 tắt đồng thời nghe tiếng “tách”. Ghi lại giá trị dòng điện phục hồi Iph. * Ngắn mạch B – đất và C – đất được tiến hành tương tự. Kết quả thí nghiệm ghi trong bảng 1.2. 11 TIE>> 0,50 S 11 IE >> 0,8 I/In 10 TI>> 1,00 S 10 >> 1,1 I/In Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 7 Pha sự cố Ngưỡng tác động I/In Thời gian trễ, s Dòng điện tác động, A Dòng điện phục hồi, A Ghi chú A – B A – C B – C A – N B – N C – N Bảng 1.2. Kết quả thí nghiệm kiểm tra hoạt động của rơ le 7SJ600 IV. YÊU CẦU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 1. Mục đích thí nghiệm 2. Nêu các thông số và chức năng chính của Rơ le 7SJ600 3. Kết quả thí nghiệm 4. Vẽ đặc tính khởi động và trở về của rơle 7SJ600 ứng với mỗi chức năng bảo vệ Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 8 BÀI 2 THAO TÁC ĐÓNG VÀ CẮT MÁY CẮT CHÂN KHÔNG 35 kV I. MỤC ĐÍCH 1. Tìm hiểu sơ đồ điều khiển máy cắt chân không 35 kV 2. Các thao tác đóng và cắt máy cắt chân không 35 kV II. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN MÁY CẮT CHÂN KHÔNG 35 kV Hình 2.1. Sơ đồ điều khiển máy cắt chân không 35 kV AC 220 V X31 X33 S1 - 1 S1 - 2 X32 X34 20 21 020 021 Đ X2.19 X2.4 X2.6 ON OFF 202 1 01 X2.3 X2.5 MÁY CẮT MÁY CẮT KHÓA ĐIỀU KHIỂN N Hình 2.2. Sơ đồ khóa điều khiển Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 9 1. Mạch đóng Khóa S13 để vị trí L (đóng tại chỗ). Cặp tiếp điểm 5 – 6 của khóa đưa nguồn điều khiển đến khóa S14 để chờ. Khi vặn khóa đóng tại chỗ S14 về CLOSE, cặp tiếp điểm 6 – 5 của khóa đóng đưa nguồn vào mạch đóng. Nguồn điều khiển qua các tiếp điểm S3 (13 – 14), S1(21 – 22) – tiếp điểm phụ xác định máy cắt đang mở và K1 (21 – 22, 31 – 32) – chống đóng nhiều lần, sau đó đến bộ chỉnh lưu V3 rồi tới cuộn đóng Y9 làm việc. 2. Mạch cắt Khóa S13 để ở vị trí L. Cặp tiếp điểm 1 – 2 của khóa đưa nguồn điều khiển đến khóa S14 để chờ. Khi vặn khóa cắt tại chỗ S14 về vị trí TRIP, cặp tiếp điểm 1 – 2 của khóa đưa nguồn điện vào mạch cắt. Nguồn điều khiển qua các tiếp điểm S1 (21 – 22) – tiếp điểm phụ xác định máy cắt đang đóng, sau đó đến bộ cầu chỉnh lưu V2 rồi tới cuộn Y1 làm việc. Quá trình đóng cắt nhờ năng lượng của mạch động cơ lên cót, điều khiển bằng các tiếp điểm phụ và lò xo tích năng, cấp điện qua cầu V1. 3. Tủ điều khiển từ xa Hình 2.2. thể hiện sơ đồ tủ điều khiển từ xa. trong đó: Tiếp điểm lệnh đóng: 2 – 02 Tiếp điểm lệnh cắt 1 – 01 Tiếp điểm vị trí chuẩn bị đóng: 20 – 020 Đèn Đ chỉ trạng thái máy cắt. Đèn này sẽ sáng khi khóa ở vị không tương ứng với vị trí máy cắt (vị trí chuẩn bị thực hiện lệnh) Ví dụ máy cắt đang ở vị trí cắt, tiếp điểm S1 – 1 đóng. Chuyển khóa sang vị trí ON, cặp tiếp điểm vị trí chuẩn bị đóng 20 – 020 đóng, như vậy đèn sẽ sáng. Khi thực hiện lệnh đóng tiếp điểm vj trí 02 – 2, nếu máy cắt thực sự đóng thì cặp tiếp điểm S1 – 1 tách ra, đèn tắt. Ngược lại là trường hợp cắt. III. THAO TÁC ĐÓNG VÀ CẮT MÁY CẮT CHÂN KHÔNG 35 kV 1. Đóng cắt máy cắt tại chỗ Thực hiện các thao tác theo trình tự như sau: 1. Đưa khóa S13 về vị trí L (tại chỗ) 2. Thao tác đóng tại chỗ: Vặn khóa về vị trí CLOSE 3. Thao tác cắt tại chỗ: Vặn khóa về vị trí TRIP 2. Đóng cắt máy cắt từ xa 2.1. Đóng máy cắt từ xa Thực hiện các thao tác theo trình tự sau: 1. Khóa S13 để ở vị trí R (từ xa), cặp tiếp điểm 3 – 4 của khóa đóng đưa nguồn điều khiển đến X2.3 2. Ấn nút đóng, X2.3 liên thông với X2.4 đưa nguồn điều khiển vào mạch đóng Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 10 2.2. Cắt máy cắt từ xa Thực hiện các thao tác theo trình tự sau: 1. Khóa S13 để ở vị trí R, cặp tiếp điểm 7 – 8 của khóa đóng đưa nguồn điều khiển đến X2.5 2. Ấn nút cắt, X2.5 liên thông với X2.6 đưa nguồn điều khiển vào mạch cắt 3. Cắt máy cắt do tác động của rơle A BI AC 220 V Bộ nguồn dòng Hình 2.3. Sơ đồ thí nghiệm cắt máy cắt do tác động của rơle Bộ nguồn dòng lấy điện từ nguồn điện xoay chiều 220 V tạo ra dòng điện biến thiên từ 0 ampe đến vài trăm ampe. IV. YÊU CẦU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 1. Mục đích thí nghiệm 2. Nêu trình tự các thao tác đóng và cắt máy cắt chân không 3. Trình bày mạch kết nối khi cắt máy cắt bằng rơle 7SJ600, các thông số đặt cho rơle. Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 11 BÀI 3 ĐO CÁC THÔNG SÔ ĐẶC TRƢNG CỦA MÁY CẮT CHÂN KHÔNG 35 kV I. MỤC ĐÍCH Xác định các thông số chính của máy cắt chân không 35 kV: 1. Thời gian cắt 2. Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm máy cắt 3. Điện trở cách điện của tiếp điểm máy cắt II. ĐO THỜI GIAN CẮT CỦA MÁY CẮT 1. Sơ đồ thí nghiệm Ở đây ta sử dụng thiết bị đo thời gian cắt CT 3500 của hãng Vanguard Instruments, USA. Mắc sơ đồ thí nghiệm như sau: Hình 3.1. Sơ đồ thí nghiệm đo thời gian cắt 2. Thao tác thí nghiệm 1. Cho tác động cắt ngắn mạch chắc chắn và giữ nguyên dòng tác động Itđ 2. Tắt nguồn và bỏ đường dẫn tới pha – pha (hay pha – đất tùy theo dạng ngắn mạch xem xét) 3. Mắc bổ sung máy đo thời gian. Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 12 4. Cho tác động cắt ngắn mạch và đọc giá trị thời gian hiển thị. Kết quả đo thời gian cắt ghi vào bảng 3.1. Dạng sự cố Ngưỡng khởi động I/In Dòng tác động, Itđ (A) Thời gian cắt 1 2 3 TB Bảng 3.1. Kết quả đo thời gian cắt của máy cắt III. ĐO ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC 1. Sơ đồ thí nghiệm I=Bộ nguồn dòng + – mV1 mV2 Đ ầu c ực m áy c ắt (t rạ ng th ái đ ón g) Điện trở shunt Hình 3.2. Sơ đồ thí nghiệm đo điện trở tiếp xúc Mẫu điện trở shunt 75mV – 150 A mắc song song với milivôn kế 50 mV. Như vậy khi milivôn kế 1 chỉ Ushunt = 50 mV thì dòng điện qua điện trở shunt là I = 100 A. Giá trị đọc trên mV2 là Utx (mV) thì điện trở tiếp xúc của tiếp điểm máy cắt là: m 100 U R txtx Điện trở tiếp xúc từng pha không lớn hơn 20 μΩ. 2. Thao tác thí nghiệm 1. Mắc sơ đồ như hình 3.2. 2. Máy cắt ở trạng thái đóng. 3. Tăng dần nguồn dòng để đạt dòng điện một chiều trên bộ nguồn dòng là 100 A (tương ứng với chỉ số trên mV1 là Ushunt = 50 mV. Ghi lại giá trị Utx trên mV2. Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 13 Kết quả đo ghi trong bảng 3.2. Pha đo điện trở Ushunt, mV Utx, mV Bảng 3.2. Kết quả đo điện trở tiếp xúc IV. ĐO ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN 1. Sơ đồ đo Chỉnh chuẩn Hệ số nhân khi đo Đối tượng cần đo Hình 3.3. Thiết bị đo điện trở cách điện (MegaOhmmeter) 2. Thao tác thí nghiệm 1. Để máy cắt ở trạng thái cắt và đo cách điện của buồng dập hồ quang 2. Đo cách điện của vật cách điện đỡ (sứ đõ) 3. Đo cách điện tiếp điểm dưới (má dưới) và sứ đỡ. Trị số của điện trở cách điện không nhỏ hơn 5000 MΩ. Kết quả thí nghiệm ghi trong bảng 3.3. Đối tượng Điện trở, MΩ Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình Tiếp điểm máy cắt Sứ đỡ Má tiếp điểm dưới – Sứ đỡ Bảng 3.3. Kết quả đo điện trở cách điện Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Lưới điện và Nhà máy điện C1 – 115 14 V. YÊU CẦU BÁO CÁO THÍ NGHIỆM 1. Mục đích thí nghiệm 2. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy cắt chân không 35 kV 3. Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 4. Các bảng xử lý kết quả thí nghiệm 5. Nhận xét kết quả đo được