Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà LỜI NÓI ĐẦU Trong cơng cơng nghiệp hố, đại hố đất nước, ngành điện đóng vai trị quan trọng, phát triển ngành điện lực thúc đẩy phát triển kinh tế Ngày nay, khoa học ngày phát triển cao, máy móc đời ngày hồn thiện q trình tự động hoá cao thay nhiều sức lao động cho người Cơng nghiệp phát triển địi hỏi tiêu chất lượng cung cấp điện ngày cao Chất lượng điện đánh giá qua hai tiêu điện áp tần số lưới điện Khi thông số điện áp lệch ngồi phạm vi cho phép gây nên thiệt hại đáng kể cho kinh tế quốc dân, cần phải tìm cách hiệu chỉnh lại điện áp cho phù hợp Điện áp luôn thay đổi phụ tải điện biến đổi nên vấn đề điều chỉnh điện áp vấn đề khó khăn ngành điện lực Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, với mong muốn tìm hiểu cách điều chỉnh điện áp trạm biến áp thực cách tự động nên em chọn đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu khảo sát hệ thống tự động điều chỉnh điện áp tải - rơ le TAPCON 230_MR - Trạm biến áp 220kV Đồng Hới - Quảng Bình” Trong trình thực đồ án này, dẫn dắt nhiệt tình thầy Nguyễn Mạnh Hà, với giúp đỡ nguồn tài liệu anh chị trạm biến áp 220kV Đồng Hới - Quảng Trị nỗ lực thân, em hoàn thành đề tài Tuy nhiên, trình làm đồ án với kiến thức có hạn nên q trình làm cịn có nhiều thiết sót ngồi mong muốn, em mong đóng góp ý kiến q thầy, đề tài em hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn q thầy, Khoa Kỹ thuật - Cơng nghệ thơng tin với q thầy trường đại học Quảng Bình trang bị kiến thức đầy đủ để em phục vụ công việc tương lai Quảng Bình, tháng 12 năm 2017 Sinh viên thực Ngô Thanh Tùng SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Lưới điện chất lượng điện 1.1.1 Mở đầu 1.1.2 Ảnh hưởng chất lượng điện đến làm việc phụ tải 1.1.2.1 Ảnh hưởng điện áp đến phụ tải 1.1.2.2 Ảnh hưởng tần số đến phụ tải 1.1.2.3 Ảnh hưởng sóng hài đến phụ tải 1.1.2.4 Ảnh hưởng điện áp đối xứng phụ tải 1.1.3 Tiêu chuẩn chất lượng điện 1.1.3.1 Tiêu chuẩn điện áp 1.1.3.2 Tiêu chuẩn tần số 1.1.3.3 Tiêu chuẩn sóng hài 1.1.3.4 Tiêu chuẩn điện áp không đối xứng 1.2 Tổng quan điều chỉnh điện áp tải 1.2.1 Luật điều chỉnh điện áp tải 1.2.2 Điều chỉnh điện áp tải 10 1.2.3 Máy biến áp điều áp tải 12 1.2.3.2 Giới thiệu loại điều áp tải 13 1.2.3.3 Việc điều chỉnh điện áp mạng 17 1.3 Các phương pháp điều chỉnh điện áp 17 1.3.1 Điều chỉnh điện áp máy phát 18 1.3.2 Điều chỉnh điện áp bù ngang công suất phản kháng 19 1.3.3 Điều chỉnh điện áp phương pháp bù dọc 21 1.4 Điều chỉnh điện áp phương pháp thay đổi đầu phân áp máy biến áp 22 1.4.1 Phương pháp đấu nối điều chỉnh kiểu tuyến tính 25 1.4.2 Phương pháp đấu nối đầu điều chỉnh điện áp kiểu đảo cực 26 1.4.3 Phương pháp đấu nối đầu điều chỉnh điện áp tinh - thô 28 1.5 Tổng quan Trạm biến áp 220kV Đồng Hới 29 1.5.1 Giới thiệu 29 SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà 1.5.2 Đặc điểm, vai trò trạm khu vực 30 1.5.3 Các thông số kỹ thuật Máy Biến Áp T2 31 CHƯƠNG II 35 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI 35 2.1 Cấu tạo chung điều áp tải 35 2.2 Cấu tạo chuyển nấc 35 2.2.1 Bộ công tắc tơ K (contactor) 35 2.2.2 Bộ chọn nấc 35 2.3 Nguyên lý làm việc chuyển nấc 36 2.3.1 Nguyên lý chuyển mạch từ NPA lẻ sang NPA chẵn, khơng có tham gia dao đảo cực 36 2.3.2 Nguyên lý chuyển mạch từ NPA sang NPA khác có tham gia dao đảo mạch O 43 2.3.3 Các yêu cầu kỹ thuật 51 2.4 Cấu tạo nguyên lý làm việc truyền động 51 2.4.1 Phần khí 51 2.4.1.1 Cấu tạo 51 2.4.1.2 Nguyên lý làm việc 51 2.4.2 Phần điện 52 2.4.2.1 Các thông số kỹ thuật thiết bị lắp tủ 52 2.4.2.2 Chức thiết bị điện 52 2.4.2.3 Các phần mạch 53 2.4.3 Nguyên lý hoạt động mạch chuyển đổi nấc phân áp 54 2.4.3.1 Nguyên tắc điều khiển 54 2.4.3.2 Nguyên lý hoạt động 54 2.4.4 Đánh giá hệ thống tự động điều áp tải 60 2.4.4.1 Các yêu cầu kỹ thuật 60 2.4.4.2 Các thử nghiệm điều áp tải 61 2.4.4.3 Kiểm tra 61 2.4.4.4 Tuổi thọ tiếp điểm 62 2.4.4.5 Độ bền 62 2.4.4.6 Khả chịu ngắn mạch 62 2.4.4.7 Quá tải 62 SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà 2.4.4.8 Nhiệt độ dầu 62 CHƯƠNG III 63 NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT RƠLE TỰ ĐỘNG ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI 63 3.1 Giới thiệu chung 63 3.1.1 Khái niệm chung rơle kỹ thuật số 63 3.1.2 Tổng quan rơle TAPCON 230_MR 64 3.1.3 Các chức rơle TAPCON 230_MR 66 3.1.4 Sơ đồ khối rơle 67 3.1.5 Chu trình vận hành 67 3.1.6 Sơ đồ khối tự động thay đổi tỉ số biến đổi máy biến áp 69 3.2 Chức nhiệm vụ khối 71 3.2.1 Khối phát dòng quẩn Ic 72 3.2.2.Khối phát tín hiệu dòng IL 73 3.2.3 Khối bù điện áp rơi đường dây điện trở VR 73 3.2.4 Khối bù điện áp rơi đường dây điện kháng VXL 74 3.2.5 Khối bù điện áp 74 3.2.6 Các khối giám sát áp V0, áp VU 77 3.2.7 Khối tổng 78 3.2.8 Khối đặt điện áp so sánh VS 79 3.2.9 Khối đặt điện áp vùng chết VS 80 3.2.10 Khối so sánh F (A>B) 80 3.2.11 Khối trì hỗn khởi động 81 3.2.12 Khối tạo xung 1s khối tạo thời gian trễ hai lần chuyển nấc liên tiếp (0  10s) 84 3.3 Nguyên lý làm việc rơ le tự động điều áp TAPCON 230_MR 87 Kết luận 89 SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1 Lưới điện chất lượng điện 1.1.1 Mở đầu Hai tiêu để đánh giá chất lượng điện hệ thống điện tần số f dòng điện điện áp U cực thiết bị sử dụng điện Mỗi hệ thống điện làm việc với giá trị định mức tần số nhiều cấp điện áp định mức khác nhau, có số cấp điện áp phân phối trực tiếp hệ thống điện, điện cho thiết bị dùng điện, tần số ln có giá trị toàn hệ thống điện Ngược lại, cấp, giá trị điện áp điểm mạng điện khác Do có tổn thất điện áp mạng điện, nên điện áp gần nguồn có giá trị lớn điện áp xa nguồn Mỗi thiết bị dùng điện,đựơc thiết kế để làm việc giá trị tần số định mức hệ thống điện giá trị điện áp lân cận giá trị định mức cấp điện áp phân phối đó, điện áp định mức Như vậy, thiết bị dùng điện, cần rõ điện áp định mức Chất lượng điện đảm bảo, thiết bị dùng điện cung cấp tần số định mức hệ thống điện với điện áp định mức thiết bị Các tiêu chất lượng điện liên quan chặt chẽ với cân công suất tác dụng (P) công suất phản kháng (Q) hệ thống điện Công suất tác dụng P xem đủ tần số hệ thống điện, giá trị định mức Khi thiếu công suất P, tần số giảm ngược lại,sự cân cơng suất P có tính chất tồn hệ thống điện Công suất phản kháng xem đủ điện áp nút phụ tải nằm giới hạn cho phép Khi thiếu công suất Q, điện áp giảm thấp ngược lại cân công suất Q toàn hệ thống điện, đánh giá mức độ điện áp trung bình địa phương Như cơng suất phản kháng thừa chổ thiếu chổ khác hệ thống điện 1.1.2 Ảnh hưởng chất lượng điện đến làm việc phụ tải Khi tiêu chất lượng điện lệch khỏi giá trị định mức, tiêu kinh tế kỹ thuật thiết bị dùng điện đi, làm cho q trình cơng nghệ bị ảnh hưởng gây thiệt hại kinh tế Nếu tiêu chất lượng điện lệch nhiều so với giá quy định hư hỏng thiết bị, gây thiệt hại kinh tế lớn SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà 1.1.2.1 Ảnh hưởng điện áp đến phụ tải - Đối với động Động không đồng bộ: Khi điện áp cực động không đồng giảm đi, mơ men quay tốc độ quay giảm, dòng điện stato tăng lên làm tăng phát nóng động cơ, động khó khởi động, thời gian khởi động kéo dài Động đồng bộ: Khi điện áp thay đổi làm cho mômen quay thay đổi,khả phát công suất phản kháng máy phát máy bù đồng giảm đi, điện áp giảm 5% so với định mức.Vì vậy, máy phát máy bù đồng thiết kế để giữ ngun khả phát cơng suất phản kháng, điện áp biến đổi - Đối với thiết bị chiếu sáng Khi điện áp giảm, quang thông đèn giảm, làm hại sức khoẻ người lao động giảm suất lao động Khi điện áp tăng cao tuổi thọ đèn giảm - Đối với lò điện: Sự biến đổi điện năng, điện áp ảnh hưởng nhiều đến đặc tính kinh tế, kỹ thuật lò điện - Đối với nút phụ tải tổng hợp: Khi thay đổi điện áp nút phụ tải tổng hợp bao gồm phụ tải thành phần cơng suất tác dụng phản kháng tiêu thụ biến đổi theo đường đặc tính tỉnh phụ tải Khi điện áp giảm cơng suất tác dụng phản kháng giảm đến giá trị điện áp giới hạn Ugh đó, điện áp tiếp tục giảm cơng suất phản kháng tiêu thụ tăng lên, hậu điện áp lại giảm phụ tải ngừng làm việc - Đối với thân hệ thống điện: Sự biến đổi điện áp, ảnh hưởng đến đặc tính kỹ thuật thân hệ thống điện Điện áp giảm làm giảm lượng công suất phản kháng máy phát điện thiết bị bù sinh Đối với máy biến áp điện áp tăng, làm tăng tổn thất không tải, tăng cảm ứng lỏi thép dẫn đến nguy hiểm, đồng thời điện áp tăng cao làm hỏng cách điện Đối với đường dây, điện áp tăng cao làm giảm tổn thất công suất tác dụng làm tăng tổn thất vầng quang đường dây siêu cao áp 1.1.2.2 Ảnh hưởng tần số đến phụ tải Đối với động điện, tần số thay đổi làm cho tốc độ quay thay đổi,do ảnh hưởng đến suất công tác động Sự thay đổi tần số nguy hiểm nhà máy SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà điện, tần số giảm làm giảm suất công tác thiết bị tự dùng bơm nước, bơm tuần hoàn v.v Tần số giảm làm cho điện áp hệ thống điện giảm theo, sức điện động máy phát giảm, tốc độ quay máy kích thích bị giảm Tần số biến đổi phá hoại phân bố công suất kinh tế hệ thống điện 1.1.2.3 Ảnh hưởng sóng hài đến phụ tải - Đối với tải công nghiệp: Các thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn, khởi động điện tử, đóng mạch máy biến áp cơng suất lớn… - Đối với tải dân dụng: Đèn phóng điện chất khí, tivi, máy photocopy, máy tính, lị vi sóng… Với nhiều biện pháp khác nhau, người ta giảm số sóng hài đến giá trị nhỏ khơng đáng kể.Việc khử bỏ hồn tồn chúng tất nhiên khơng thể hồn tồn thực Sóng hài dạng nhiễu khơng mong muốn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điện năng, xuất sử dụng tải không tuyến tính (biến tần, chuyển điện thế, UPS,…) có tác dụng xấu đến thiết bị, máy móc sử dụng nhà máy như: - Giảm tuổi thọ động - Quá tải CB, nhiệt gây cháy nổ máy biến áp (trong lượng điện sử dụng nhỏ định mức) - Máy cắt, Aptomat, cầu chì bị tác động mà khơng rõ nguyên nhân - Giảm tuổi thọ tụ bù, chí gây nổ tụ bù bất thường - Gây nhiễu ảnh hưởng đến thiết bị viễn thông, hệ thống tự động hóa PLC, Role, - Các thiết bị đo hoạt động khơng xác - Lãng phí lượng… 1.1.2.4 Ảnh hưởng điện áp đối xứng phụ tải Đối với mạng điện có phụ tải pha công suất lớn như: Máy hàn, lị điện… chúng thường gây tượng phụ tải khơng đối xứng kéo theo điện áp khơng cần làm lệch điểm trung tính mạng điện Điện áp không đối xứng làm giảm hiệu công tác tuổi thỏ thiết bị dùng điện, giảm khả tải lưới điện tăng tổn thất điện nặng SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà 1.1.3 Tiêu chuẩn chất lượng điện 1.1.3.1 Tiêu chuẩn điện áp Độ lệch điện áp cực thiết bị dùng điện so với điện áp định mức mạng điện định nghĩa là:  Utb  Ut - Udm *100% Udm (1.1) Trong đó: Ut điện áp thực tế Udm điện áp định mức Độ lệch điện áp quy định sau: + Đối với động xí nghiệp cơng nghiệp -5%  ∂U  +10% + Đối với thiết bị chiếu sáng xí nghiệp công nghiệp, công sở chiếu sáng công cộng -2.5%  ∂U  +5% + Đối với thiết bị dùng điện khác thành phố xí nghiệp -5%  ∂U  +5% + Đối với thiết bị dùng điện đấu vào mạng nông nghiệp -10%  ∂U  +7.5% Trong trạng thái cố, cho phép tăng giới hạn thêm 2.5% giảm giới hạn đến 5% 1.1.3.2 Tiêu chuẩn tần số Độ lệch tuyệt đối:  f = f - fđm Độ lệch phần trăm:  f = [( f  f dm ) x100%] f dm (1.2) (1.3) Độ lệch cho phép tần số là:  0.2% tương ứng với độ lệch tuyệt đối  0.1 Hz Độ dao động tần số không vượt 0.2 Hz so với độ lệch cho phép SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà 1.1.3.3 Tiêu chuẩn sóng hài Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp (THD) tỷ lệ giá trị hiệu dụng sóng hài điện áp với giá trị hiệu dụng điện áp bậc (theo đơn vị %), tính theo cơng thức sau: ∑𝑁 𝑖−2 𝑉𝑖 THD =√ 𝑉12 × 100% Trong đó: THD: Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp; Vi: Giá trị hiệu dụng sóng hài điện áp bậc i N bậc cao sóng hài cần đánh giá; V1: Giá trị hiệu dụng của điện áp bậc (tần số 50 Hz) Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp điểm đấu nối khơng vượt giới hạn quy định Bảng sau: Bảng: Độ biến dạng sóng hài điện áp Cấp điện áp Tổng biến dạng sóng hài Biến dạng riêng lẻ 110 kV 3,0 % 1,5 % Trung hạ áp 6,5 % 3,0 % Cho phép đỉnh nhọn điện áp bất thường lưới điện phân phối thời gian ngắn vượt tổng mức biến dạng sóng hài quy định 1.1.3.4 Tiêu chuẩn điện áp không đối xứng Hệ thống ba pha không đối xứng biên độ điện áp pha khơng (hoặc) góc lệch pha không 120o Để nghiên cứu mạch pha không đối xứng thường sử dụng phương pháp thành phần đối xứng Fortescue, phân tích hệ thống pha không đối xứng thành hệ thống đối xứng thứ tự thuận, thứ tự nghịch thứ tự không 1.2 Tổng quan điều chỉnh điện áp tải 1.2.1 Luật điều chỉnh điện áp tải Điều chỉnh điện áp tải chế độ điều chỉnh điện áp máy biến áp vận hành mang tải Điều áp tải hoạt động có hiệu hệ thống điện áp đủ công suất phản kháng (CSPK) Nếu không đủ CSPK mà tăng điện áp MBA làm cho thiếu hụt CSPK thêm trầm trọng, xấu chế độ vận hành hệ thống điện Đối với MBA ĐADT điều quan trọng luật điều chỉnh điện áp tức quan hệ điện áp phía trung áp với thời gian dòng điện phụ tải Nếu điều chỉnh tay điều độ viên trực nhật viên vận hành theo tín hiệu điện áp mà điều chỉnh đầu SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà phân áp Còn điều chỉnh tự động thiết bị điều khiển làm việc theo luật điều chỉnh định trước MBA ĐADT điều chỉnh theo luật sau: - Theo độ lệch điện áp so với giá trị chỉnh định - Theo độ lệch công suất phản kháng - Theo đồ thị thời gian cho trước - Theo dòng điện (điều chỉnh ngược, dùng cho máy biến áp trung gian cấp điện cho luới phân phối) Trong luật luật điều chỉnh điện áp theo độ lệch điện áp so với giá trị chỉnh định luật điều chỉnh ngược (theo dòng điện) áp dụng hệ thống điện Việt Nam 1.2.2 Điều chỉnh điện áp tải Máy biến áp ĐADT có nhiều đầu phân áp mức điều chỉnh điện áp khác nhau, phạm vi điều chỉnh tương đối rộng Ví dụ như: MBA 110 KV có Uđm = 115 KV, 19 đầu phân áp với eo = 1,78% MBA 220 KV có Uđm = 220 KV, 17 đầu phân áp với eo = 1,5% Trong tính tốn điều chỉnh điện áp tải ứng với chế độ phụ tải max, phụ tải chế độ cố Ta tính đầu phân áp cần đặt tải cho chế độ vận hành, biết điện áp đầu vào điện áp yêu cầu phía đầu U1 BA U2 UB U1 U2 Hình 1.1.Sơ đồ thay MBA điều áp tải U1 – nấc điều chỉnh phía cao áp U2 – điện áp điều chỉnh  Ta quy định điện áp điều chỉnh sau: U2max ,U2min , U2sc : điện áp thực chế độ max, cố U’2max ,U’2min , U’2sc : điện áp quy đổi chế độ max, cố U2ymax,U2ymin, U2ysc: điện áp yêu cầu chế độ max, cố U1dcmax,U1dcmin, U1dcsc: điện áp yêu cầu chế độ max, cố SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà ngược pha với UBA3 nên tđ S1-1 mở S1-2 đóng tín hiệu sau chỉnh lưu chu kỳ dương Với hoạt động rơle TAPCON 230_MR: UCL mang giá trị âm nên tín hiệu đưa vào khối VC rơle TAPCON 230_MR điện áp âm Tín hiệu làm V giảm xuống 3.2.6 Các khối giám sát áp V0, áp VU BA4 R2 CL C C1 R25 Sigma S D8 LED 160 V OA6 R2 RL3 RV26 5V RES-VAR R29 D9 LED RV28 RES-VAR OA7 RL4 160V 5V Hình 3.15 Sơ đồ khối giám sát áp V0, áp VU Cuộn sơ cấp BA4 lấy tín hiệu từ TU, điện áp thứ cấp chỉnh lưu thành chiều Điện áp rơi R25 gọi VL điện áp chiết áp R26, đèn LED D8 hiển thị áp, rơle RL3 để khóa mạch động Tương tự KĐTT OA7 làm nhiệm vụ so sánh điện áp vào điện áp biến trở R28, đèn LED D9 hiển thị áp, rơle RL4 để khóa mạch điều khiển động  Chức Khối V0 VU có nhiệm vụ ngăn ngừa khơng cho điều áp thay đổi NPA điện áp cao thấp, tức có giới hạn giới hạn điện áp trạm biến áp đồng thời cho tín hiệu cảnh báo đèn LED SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 77 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà  Nguyên lý làm việc Tín hiệu điện áp vào lấy từ TU, sau qua MBA BA4 chỉnh lưu so sánh với giá trị đặt chiết áp R26 (110  160 V) R28 (80  120 V) Khi giá trị VL vượt giá trị chiết áp R26 giá trị V+ KĐTT OA6 lớn V- nên giá trị đầu có mức logic Với giá trị điện áp đèn D8 sáng RL3 tác động mở tđ thường đóng bố trí đầu số rơle TAPCON 230_MR, nhờ mà cách ly đầu Raise volt với mạch điều khiển động không cho điều áp thay đổi NPA Tương tự, VL nhở giá trị R28 giá trị V- OA7 nhỏ V+, nên giá trị điện áp đầu KĐTT +VCC = 5V D9 sáng RL4 tác động tđ RL4 mở, cách ly đầu Lower volts rơle với mạch điều khiển động Trong trường hợp điện áp nàm giới hạn điện áp nằm biến trở giá trị điện áp đầu KĐTT mức KĐTT mức logic nên khơng có tín hiệu cảnh báo rơle khơng tác động mở tiếp điểm trình chuyển NPA diễn bình thường 3.2.7 Khối tổng  Sơ đồ V R3 V R3 R XL R3 U2 V C R3 2 Đến khối Vs OA8 R3 V Hình 3.16 Sơ đồ khối tổng Các điện trở R30 = R31 = R32 = R3 = R34 =R35 L R3  Chức Khối thực phép cộng trừ tín hiệu đầu vào với Gọi điện áp đầu V V = VL + VC - VR - VXL  Nguyên lý làm việc Ta giả sử dòng điện điện áp vào KĐTT khơng Khi ta có: VC  V  VL  V   V    R33 R35 R34  VC  VL  3V  SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 78 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Tương tự ta có: VR  V  VXL  V  V  V    R30 R32 R31  VR  VXL  V  3V  Do V+ = V- nên ta có: VR  VXL  V  VC  VL  VC  VL  VR  VXL Như khối tiến hành cộng VC VL đồng thời trừ giá trị VR VXL 3.2.8 Khối đặt điện áp so sánh VS  Sơ đồ R4 R4 VL RV36 R3 OA R3 ∆Vs F R39 Hình 3.17 Sơ đồ khối đặt điện áp so sánh  Chức Khối có tác dụng thực phép trừ V điện áp đặt VS để đưa qua khối so sánh F (A>B) Điện áp đặt thay đổi từ 100  139 V Ngồi tín hiệu VS đưa đến khối đặt giá trị vùng chết Điện áp đặt VS thay đổi cách thay đổi giá trị điện trở R36 Các điện trở R37 ,R38, R40 , R41 chọn điện áp ta gọi V SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 79 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà 3.2.9 Khối đặt điện áp vùng chết VS OA 10 R4 RV43 + Vs R4 R4 Từ khối Vs đến Từ khối Vs đến - Vs Hình 3.18 Sơ đồ khối đặt vùng chết VS Khối nhận tín hiệu điện áp đặt VS từ khối VS cho qua cầu phân áp gồm điện trở R42 biến trở R43 Giá trị +VS lấy điện trở R43, giá trị đưa qua khâu đảo gồm điện trở R44 , R45 KDTT OA10 Đầu vào không đảo nối đất V+ = V- nên V-= R44 = R45 nên điện áp khối điện áp vào trái dấu Như điện áp vào khối (+VS) = (-VS) Hai giá trị điện áp đưa đến khối F (A>B) định thời gian trị hoãn khởi động (kết hợp với V để thay đổi thời gian trễ đặt chế độ phụ thuộc) 3.2.10 Khối so sánh F (A>B) + Vs OA11 D9 LED High Volt Vs OA12 D10 LED Low Volt - Vs Hình 3.19 Sơ đồ khối so sánh F SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 80 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Khối nhận tín hiệu từ hai khối VS VS so sánh nhờ KĐTT OA11 OA12 Khi V > + VS với OA11 giá trị V+ > V nên tín hiệu đầu KĐTT mức logic làm đèn LED D9 sáng báo hiệu “high volt”, ngồi tín hiệu cịn đưa tiếp đến khối khác Tương tự, V < - VS với OA12 giá trị V+ > V nên tín hiệu đầu KĐTT mức logic làm đèn LED D10 sáng báo hiệu “low volt”, đưa tín hiệu đến khối khác Cịn tín hiệu V nằm vùng chết tức -V B)) - Các tín hiệu V, -V, +V lấy từ khối đặt điện áp chuẩn VS khối đặt giá trị vùng chết VS Các tín hiệu kết hợp với cơng tắc S4 việc định thời gian cho khối trì hỗn khởi động phụ thuộc hay không phụ thuộc Trong khối người ta thường sử dụng hai khâu trừ tín hiệu khuếch đại - Khâu trừ tín hiệu khâu khuếch đại thứ có điện trở R46, 47, 48, 49 KĐTT OA13, giá trị điện áp K (V – (+VS)) khâu ta chọn R46  R48 , R47  R49  K.R46 - Khâu trừ khâu khuếch đại thứ hai gồm điện trở R 53, 54, 55, 56 KĐTT OA14, giá trị điện áp K ((-VS) - VS) Tụ C12 có giá trị thay đổi tín hiệu điện áp đưa vào so sánh với điện áp rơi R58 nhờ KĐTT OA15 Thay đổi thời gian trì hỗn khởi động cách thay đổi giá trị tụ C12 Điod D11 có tác dụng xả nhanh tụ C12 giá trị từ cổng OR mức logic Cổng NOT1 có tác dụng đảo đầu KĐTT  Chức Khối có tác dụng tạo thời gian trễ ban đầu nhận tín hiệu “high volt” “low volt” khối F (A>B) trước đưa vào khối logic chấp hành để điều khiển SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 81 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà mạch động tăng giảm NPA Ngồi cịn đưa tín hiệu đến để khởi động tạo xung giây khối định thời gian hai lần chuyển nấc liên tiếp  Nguyên lý làm việc Trong trường hợp cơng tắc S1 vị trí Definate nên tín hiệu V không đưa vào khối định thời gian trễ, tín hiệu đầu khối trừ mang giá trị âm nhờ diod D9, D10 khơng cho tín hiệu qua điện trở R50 qua tụ, nhận tín hiệu vào từ cổng OR mức logic tụ C12 bắt đầu nạp từ giá trị ban đầu không Khi đầu cổng OR mức logic giá trị điện áp nạp tụ C12 KĐTT OA15 có điện áp V+ > V nên giá trị đầu vào mức logic 1, sau qua cổng đảo mức Khi giá trị đàu cổng OR mức logic tụ C12 bắt đầu nạp từ cổng OR qua R51, 52 tụ C12 đến chân GND Lúc đàu điện áp tụ nhỏ điện áp đặt điện trở R58 nên OA15 V+ > V đầu mức logic 1, qua cổng NOT mức logic Sau thời gian điện áp tụ lớn điện áp R58 nên OA15 V+ < V làm tín hiệu chuyển sang mức logic sau qua cổng đảo mức logic Như từ đầu cổng OR có tín hiệu đến mạch điều khiển động có tín hiệu qua thời gian trễ, thời gian trễ thời gian từ tụ bắt đầu nạp (UC12=0) đến điện áp tụ vừa lớn điện áp chiết áp (UC12 > UR58) Xem Hình 3.20 Hình 3.20 Khối trì hỗn khởi động SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 82 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Khi tín hiệu cổng OR mức logic 0, tụ C12 xả từ cực (+)  R58  cổng OR  cực (-), D11 nối tắt R52 nên điện trở mạch xả giảm nhỏ, tụ C12 xả cách nhanh chóng đưa mạch trạng thái ban đầu UOR R58 , Uc U 12 UR58 UC12 Nạp UOA15 Xả UNOT1 tg trễ Hình 3.21 Giản đồ định thời gian - Định thời gian phụ thuộc Khi định thời gian phụ thuộc cơng tắc S4 vị trí Inverse Khi tín hiệu cổng OR mức logic (tức - VS < V < +VS) cơng tắc tơ S2 khơng tác động nên tín hiệu V khơng đưa vào khối định thời gian trễ Cịn tín hiệu cổng OR mức logic cơng tắc tơ S2 đóng tiếp điểm S2-1 tín hiệu V đưa vào khâu trừ Xét trường hợp V > VS giá trị ban đầu KĐTT OA13 K (V +(VS)) mang giá trị dương ngồi đường nạp từ cổng OR  R51  R52  tụ C12 nạp từ OA13  D9  R50 Khi độ chênh lệch điện áp V + VS lớn giá trị điện áp R58, nhờ tạo thời gian trễ phụ thuộc V Trong giá trị điện áp đầu OA14 K ((-VS ) - VS) mang giá trị âm điôt D10 ngăn không cho điện áp tác động đến tụ C12 Trong trường hợp V < VS giá trị đầu OA13 mang giá trị âm, OA14 mang giá trị duơng, dó D9 khóa cịn D10 thơng, q trình nạp tụ C12 xảy tương tự SVTH: Ngơ Thanh Tùng Trang 83 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Khi điện áp đầu cổng OR tụ C12 bắt đầu xả, trình xả giống định thời gian độc lập 3.2.12 Khối tạo xung 1s khối tạo thời gian trễ hai lần chuyển nấc liên tiếp (0  10s)  Sơ đồ Vì hai khối nối thành mạch vịng nên để hiểu rõ hoạt động để khối chung để phân tích R5 +5V VR6 Từ khối hoãn khởi AND C13 R6 OA1 Đầu C1 D1 R62 R63 +5V +5 V OA1 C1 R6 R65 D1 R67 R6 O R NO T AND 1 NOT RV68 Hình 3.22 Sơ đồ khối tạo xung 1s khối trễ (0  10s) Khối tạo xung 1s gồm R60, 61, 62, 63 tụ C14, diod D12, KĐTT OA > Khối lấy tín hiệu từ cổng AND3 Đầu vào cổng AND3 nối với đầu khối định thời gian trễ đầu lại nối với đầu khối (0  10s) Xem hình 4.7 Các điện trở R60, R61 Điện trở R63 diod D12 tham gia hoạt động tụ C12 xả Khối tạo thời gian trễ hai lần chuyển nấc liên tiếp (0  10s) gồm điện trở R64, 65, 66, 67, 68, tụ C15, diod D13 KĐTT OA17 Khối có tín hiệu vào tín hiệu khối 1s hay tín hiệu cổng OA16 (xem hình 4.21) đưa qua cổng NOT2, AND6 OR1 Cổng OR1 cịn lấy tín hiệu phản hồi từ KĐTT OA17 đưa qua cổng đảo NOT3 Tụ C13 kết hợp với R59 tạo thời gian trễ nhỏ trước đưa tín hiệu sang cổng AND3 AND6 tránh trường hợp tác động sai hai khối KĐTT OA17 làm nhiệm vụ so sánh điện áp R65 (được tạo nhờ cầu phân áp R64 R65) điện áp R66 + R68, D13 R67 tham gia làm cho tụ C15 xả nhanh cổng OR mức logic SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 84 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Khối tạo xung 1s tạo xung duơng có độ rộng 1s để điều khiển tăng giảm NPA sau thời gian trễ khối trì hỗn khởi động hay khối định thời gian trễ hai lần chuyển nấc liên tiếp (0  10s) định Khối  10s định thời gian cho lần chuyển nấc liên tiếp (trừ lần đầu tiên), thời gian thay đổi từ  10s biến trở R68  Nguyên lý làm việc Khi tín hiệu khối trì hỗn khởi động mức logic đầu cổng AND3 mức logic 0, điện áp tụ C14 (nếu có điện xả qua R62, R63) Đối với OA16 V+ = (R62 nối đất) nên V+ < V- ta có tín hiệu mức logic 0, qua cổng NOT2 mức 1, tín hiệu cổng AND6 mức Điện áp tụ C15 (nếu có điện xả qua R67, R68) Đối với OA17 V- = (R67 nối đất) nên V+ > V- ta có tín hiệu mức Sau qua cổng đảo NOT3 mức Đồng thời mức logic đưa lên cổng AND3, chuẩn bị cho AND3 có tín hiệu từ khối trì hỗn khởi động Khi có tín hiệu từ khối trì hỗn khởi động đầu AND3 chuyển sang mức logic 1, OA16 V+ > V- , đầu OA16 mức logic 1, đưa xung đến cổng AND điểu khiển mạch điều áp Ở khối (0  10s) khơng có thay đổi đầu AND6 mức Tụ C14 nạp nên tăng dần điện áp (đường nạp AND3  C14  R62) làm V+ OA16 giảm xuống Sau thời gian 1s V+ < V- đầu OA16 giảm xuống mức 0, xung dương 1s tắt Sau 1s đầu NOT2 chuyển sang mức logic 1, đầu AND6 chuyển sang mức 1,đầu OR1 mức 1, lúc OA17 V+ < V- nên đầu mức logic làm đầu AND3 chuyển sang mức Do đầu OR1 mức logic nên tụ C15 bắt đầu nạp (đường nạp OR1  C15  R68, R66) Như cho dù tín hiệu khối trì hỗn cịn khơng có tín hiệu đến mạch điều áp Trong thời gian tụ C14 xả nhanh qua R62 để chuẩn bị cho lần chuyển nấc Sau thời gian OA17 V+ > V- (thời gian điều chỉnh điện trở R68 điều chỉnh thời gian nạp tụ C15) nên tín hiệu đầu chuyển sang mức đưa lên AND để chuẩn bị cho xung 1s tín hiệu từ khối trì hỗn khởi động cịn, đồng thời tín hiệu qua cổng NOT3 thành mức logic 0, qua OR1 mức 0, tụ C15 xả nhanh qua R67 // R68 + R66 Tụ C13 điện trở R59 có tác dụng làm trễ tín hiệu 1s đưa vào cổng AND6 nhằm đảm bảo trình tự tạo xung 1s thời gian trễ lần chuyển NPA Hình 3.23 SVTH: Ngơ Thanh Tùng Trang 85 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Hình 3.23 Giãn đồ thời gian khối tạo xung 1s khối trễ (0 - 10s) SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 86 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà 3.3 Nguyên lý làm việc rơ le tự động điều áp TAPCON 230_MR Đối với rơle loại có hai phương pháp điều khiển thứ tự giới thiệu phần trước Rơle TAPCON 230_MR trạm E2 hoạt động theo phương pháp nên trình bày theo phương pháp Trạm 220 KV Đồng Hới MBA hoạt động độc lập với điều áp riêng biệt Tín hiệu từ TI đưa vào đầu dây hai đầu sơ cấp MBA rơle, MBA có tác dụng biến tín hiệu dịng thành tín hiệu điện áp cách ly điện rơle mạch ngồi, tín hiệu đưa vào khối chặn dòng, khối bù sụt áp đường dây Tín hiệu từ TU đuợc đưa vào hai đầu MBA thứ hai rơle, tín hiệu đưa đến khối sa thải phụ tải, khối phát áp, khối áp khối tổng Khối chặn q dịng cho tín hiệu đầu tín hiệu điện áp giá trị đặt khối này, tín hiệu làm sáng đèn LED cảnh báo q dịng, đồng thời tác động RL5 khóa mạch điều khiển động Tín hiệu bù sụt áp đường dây VR, VXL tỷ lệ với dòng tải nên tỷ lệ với tổn thất điện áp đường dây, tín hiệu đưa đến khối tổng Tín hiệu đưa vào khối áp, khối áp so sánh với giá trị đặt khối này, tín hiệu vào vượt ngưỡng ngưỡng có tín hiệu làm sáng đèn LED cảnh báo, KĐTT OA, đồng thời khóa mạch điều khiển động Các tín hiệu đưa đến khối tổng Khối tổng thực cộng tín hiệu điện áp VL trừ VR, VXL, sau đưa đến khối điện áp chuẩn, thực phép trừ với điện áp đặt VS Tín hiệu đuợc gọi độ lệch điện áp đưa đến khối so sánh, sánh với giá trị đặt vùng chết, nêu hiệu điện áp nằm ngồi vùng chết cho tín hiệu cảnh báo đèn LED, đồng thời đưa tín hiệu đến cổng OR vào khối trì hỗn khởi động, Việc nối với cổng OR đảm bảo có tín hiệu đưa đến khối trì hỗn độ lệch điện áp nằm ngồi vùng chết Khối trì hỗn khởi động định thời gian trễ cho lần thay đổi NPA Sau thời gian có tín hiệu đầu đưa đến cổng AND1, AND2, AND3, cổng AND1 cịn nhận tín hiệu độ lệch điện áp mức từ đầu khối so sánh, tín hiệu đầu khối đuợc dưa vào cổng AND4 Tương tự cổng AND2 nhận tín hiệu độ lệch điện áp mức khối so sánh tín hiệu đầu đưa vào cổng AND5 Hai cổng OR nối với AND1 AND2 để trì tín hiệu cho cổng AND4 AND5 Với việc nối cổng AND4 có mức logic có tín hiệu độ lệch điện áp vùng chết tín hiệu từ khối 1s, tín hiệu tác động RL2 đóng tiếp điểm để đưa tín hiệu điều khiển động chạy theo hướng tăng hay giảm NPA Tương tự cổng AND5 nhận tín hiệu tác động RL1 đóng tiếp điểm điều khiển động chạy theo hướng ngược lại SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 87 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Đối với lần thay đổi NPA tiếp theo, khối trì hỗn hai lần chuyển nấc liên tiếp tham gia đưa tín hiệu đến khối AND4 AND5 để điều khiển động TÍN HIỆU TỪ CHÂN (+) (HOĂC (-)) KHỐI F (A>B) TÍN HIỆU TỪ KHỐI TRÌ KHỞI ĐỘNG t B ĐẦU RA CỔNG AND1 (HOẶC AND2) ĐẦU RA CỔNG AND3 ĐẦU RA KHỐI TRÌ HỖN THỜI GIAN GIỮA HAI LẦN CHUYỂN NẤC HOẶC LIÊN TIẾP ts ĐẦU RA KHỐI TẠO XUNG + 1S ĐẦU RA CỔNG AND4 (HOẶC AND5) Giảm NPA (hoặc tăng) (NPA lớn nhât tương ứng với điện áp vào nhỏ nhất) tBD:thời gian trì hỗn khởi động tS: thời gian trì hỗn lần chuyển nấc liên tiếp Hình 3.24 Giãn đồ thời gian khối tạo xung SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 88 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Kết luận Vấn đề điều chỉnh điện áp tải để đảm bảo chất lượng điện cung cấp cho phụ tải điện vấn đề quan trọng thời đại ngày Để nhu cầu cung cấp điện ngày cao có nhiều cách để điểu chỉnh cho phù hợp với nhu cầu sử dụng, đáp ứng yêu cầu phụ tải điện Một phương pháp ta sử dụng điều áp tải để thực nhiệm vụ mà đề tài chúng em khảo sát, tìm hiểu nguyên cứu Dựa vào số liệu kỹ thuật trạm 220 KV Đồng Hới - Quảng Bình, ta bắt đầu tìm hiểu nguồn lượng điện cần thiết cần phải điều chỉnh điện áp tải Khảo sát sơ đồ thiết bị mà trạm E2 sử dụng việc cung cấp điện điều chỉnh điện áp Dựa vào tiêu chất lượng điện làm tiêu chí công tác điều chỉnh điện áp cho phù hợp với yêu cầu phụ tải Trong đề tài chúng em giới thiệu sơ lược phương pháp điều chỉnh thiết bị dùng cơng việc điều chỉnh Từ ta thấy nhiệm vụ thiết bị nhằm bố trí sơ đồ cho phù hợp kinh tế Tìm hiểu vê cách đấu nối đầu phân áp máy biến áp, đồng thời khảo sát vấn đề tự động điều chỉnh điện áp lúc máy biến áp vận hành mang tải Việc điều chỉnh làm việc hoàn toàn tự động nhờ vào thiết bị điều chỉnh mà không cần phải cắt điện, đảm bảo chất lượng điện Trạm E2 thực việc điều chỉnh điện áp nhờ vào máy biến áp điều áp tải T2 Đề tài có giới thiêu số điều áp tải khác phương pháp điều chỉnh điện áp Sau tìm hiểu thiết bị phương pháp điều chỉnh điện áp trạm 220 KV Đồng Hới - Quảng Bình, ta tìm hiểu cách đấu nối đầu phân áp máy biến áp trạm Giới thiệu chung điều áp tải MR Đồng thời đánh giá chất lượng độ tin cậy thiết bị dùng trạm Vấn đề quan trọng đề tài ta tìm hiểu khảo sát rơle điều áp tải TAPCON 230_MR mà trạm E2 sử dụng công việc điều chỉnh điện áp Ở phần chúng em giới thiệu chung rơle TAPCON 230_MR bao gồm thông số kỹ thuật, hãng sản xuất chức rơle Đồng thời tìm hiểu cấu tạo cách thức vận hành phận cấu tạo nên rơle để thấy rõ hoạt động rơle việc điều chỉnh điện áp tải Trong đề tài có đưa sơ đồ giải thích nguyên tắc điều khiển hoạt động rơle công tác điều chỉnh điện áp, đánh giá khả hoạt động tiếp điểm, phần tử mạch Do hạn chế mặt tài liệu kiến thức nên đề tài nhiều thiếu sót chưa khảo sát cách sâu sắc SVTH: Ngô Thanh Tùng Trang 89 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Ngô Thanh Tùng GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Trang 90 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Ngô Thanh Tùng GVHD: Nguyễn Mạnh Hà Trang 91 ... áp tải 1.2.1 Luật điều chỉnh điện áp tải Điều chỉnh điện áp tải chế độ điều chỉnh điện áp máy biến áp vận hành mang tải Điều áp tải hoạt động có hiệu hệ thống điện áp đủ công suất phản kháng (CSPK)... điện áp, biện pháp điều chỉnh điện áp thông dụng mạng điện là: Điều chỉnh điện áp máy phát cách điều chỉnh dịng điện kích từ máy phát Điều chỉnh điện áp máy biến áp cách đặt đầu phân áp cố định điều. .. Luật điều chỉnh điện áp tải 1.2.2 Điều chỉnh điện áp tải 10 1.2.3 Máy biến áp điều áp tải 12 1.2.3.2 Giới thiệu loại điều áp tải 13 1.2.3.3 Việc điều chỉnh