QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN pps

44
Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử
Tài liệu hướng dẫn thí
nghiệm h
ệ
th
ố
ng
đ
i
ệ
n

Họ và tên : ………………………………………
Lớp : …………………………………………………
MSSV : ……………………………………………
BÀI 10
QUÁ ĐỘ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

I. MỤC ĐÍCH:
♦ Quan sát dao động điện áp và công suất trong những điều kiện không bình thường
của đường dây truyền tải
♦ Quan sát dao động điện áp và công suất khi đóng cắt đường dây
II.TÓM TẮT LÝ THUYẾT:
Sự mất ổn đònh của đường dây truyền tải bao gồm: a) ngắn mạch b) hở mạch bất ngờ c)
sóng quá điện áp do chuyển mạch. Những bất ổn này có thể do nhiều yếu tố khác nhau và
thường chỉ diễn ra trong một khoảng thời gian ngắn. Ví dụ, có ngắn mạch bất ngờ đòi hỏi máy
cắt mở ra và sau đó được đóng lại ngay lập tức, ngắn mạch xem như đã được loại trừ. Khi mở
hoặc đóng mạch tức thời sẽ tạo ra một rối loạn cục bộ và gây ra sự dao động điện áp và công
suất, nhưng sẽ không làm mất đồng bộ của các động cơ đồng bộ – một bộ phận của tải. Nói

cách khác, hệ thống sẽ tiếp tục hoạt động vì vẫn chưa qua giới hạn ổn đònh.
Việc mở và đóng của các máy cắt điện theo kế hoạch đònh trước, sẽ sinh ra những bất
ổn tức thời trong hệ thống điện liên kết lớn. Như trường hợp hai đường dây truyền tải song
song mà một trong hai đường dây bất ngờ bò cắt (hay đóng) mạch.
Do các động cơ đồng bộ lớn là một phần quan trọng của tổng phụ tải hệ thống, sự quan
trọng của việc giữ ổn đònh động cơ không thể bỏ qua. Do khi các cực của động cơ tiến gần đến
điểm giới hạn 90° (trên đường biểu diễn công suất theo góc lệch pha), sự mất đồng bộ của
động cơ có nguy cơ sắp xảy ra, điều này có thể gây ra sự sụp đổ hoàn toàn của hệ thống trong
lân cận vùng bất ổn đònh. Trong thực tế, có thể mở những máy cắt khẩn cấp khác để ngăn chặn
bất ổn đònh lan truyền trong toàn bộ hệ thống liên kết. Các máy cắt đóng một phần quan trọng
trong việc giữ ổn đònh hệ thống và chúng phải nhanh chóng phản hồi các tín hiệu lệnh.
Quán tính của các máy điện đồng bộ giúp cho hệ thống giữ được tính đồng bộ và trong
một số trường hợp. Vì thế, ta có thể thiết kế sao cho quán tính của máy có thể được tăng lên,
ngoài các tiêu chuẩn thiết kế thông thường, mục đích là để tăng cường sự ổn đònh. Những máy
điện lớn có quán tính tương đối lớn hơn các máy điện nhỏ.
Một sự rối loạn điện thường kéo theo sự sụt điện áp được biểu hiện bằng sự giảm độ
sáng của các đèn báo bên ngoài. Cường độ sáng các đèn tăng lên hay giảm xuống phản ánh sự
tăng hay sụt điện áp của hệ thống.
III. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM :

Động cơ/Máy phát đồng bộ 3 pha EMS 8241
Động cơ/Máy phát một chiều EMS 8211
Bộ tải điện trở EMS 8311
Dây truyền tải ba pha EMS 8329
Vôn kế xoay chiều EMS 8426
Watt kế/ Var kế ba pha EMS 8446
Bộ nguồn EMS 8821

45
Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử

Tài liệu hướng dẫn thí
nghiệm h
ệ
th
ố
ng
đ
i
ệ
n

Bánh đà EMS 8915
Máy hoạt nghiệm EMS 8922
Đai đònh thời EMS 8942
Các dây kết nối EMS 9128

IV. PHẦN THÍ NGHIỆM :
1. Kết nối động cơ/máy phát đồng bộ ba pha với đầu của hai đường dây truyền tải song
song, sau đó kết nối nguồn AC biến thiên 380V vào. Kết nối một máy phát điện shunt một
chiều với một động cơ và cấp cho tải trở thích hợp. Nối vào các đồng hồ đo công suất và đo
điện áp. Sau đó, thêm vào động cơ đồng bộ ba pha một bánh đà (xem hình 1)

Hình 1
2. Với tải kháng đường dây bằng không và tải nhỏ nhất (xoay nút điều chỉnh biến trở
shunt một vòng ngược chiều kim đồng hồ), hãy khởi động hệ thống. Sau đó, cho trở kháng của
đường dây là 400Ω và tải điện trở là 1100Ω, điều chỉnh điện trở shunt sao cho P
2
=175W và
điều chỉnh dòng kích từ của động cơ đồng bộ sao cho E
2

= E
1
=380V. Bất ngờ thay đổi tải bằng
cách bật tải điện trở 1100Ω của máy phát điện một chiều. Quan sát sự dao động của công suất,
của điện áp và vò trí các cực bằng đèn chớp.
____________________________________________________________________________
Hãy thử bậc tải từng bước theo tần số tự nhiên của hệ thống. Bằng cách này, có thể làm
cho hệ thống mất tính đồng bộ với một tải nhỏ hơn tải yêu cầu.
____________________________________________________________________________
3. Khi hệ thống đã chạy ổn đònh (với E
2
=E
1
=380V và P
2
=175W), hãy cắt mạch một
trong hai đường dây song song và quan sát sự dao động của công suất và điện áp. Trong thí
nghiệm này, không nên để mất tính đồng bộ của hệ thống. Hãy giải thích tính chất và tính tần
số của dao động.
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Sau đó, đóng mạch đường dây đã cắt lại và quan sát dao động của điện áp và công suất.
Tại sao tần số dao động này cao hơn tần số trước?
____________________________________________________________________________

46
Bộ mơn Kỹ thuật điện, Khoa Điện – Điện tử
Tài liệu hướng dẫn thí
nghiệm h
ệ

th
ố
ng
đ
i
ệ
n

____________________________________________________________________________
4.Lặp lại thủ tục thao tác bước 3, nhưng bây giờ, điều chỉnh tải sao cho P
2
=250W. Mở
công tắc của một trong hai đường dây song song; hệ thống sẽ mất tính đồng bộ và sẽ ngừng
làm việc.
Khởi động lại hệ thống và lần này hãy mở và nhanh chóng đóng lại máy cắt của một
đường dây truyền tải. Cầu dao có thể mở được bao lâu mà hệ thống vẫn không mất tính đồng
bộ?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
5. Với các điều kiện bình thường (E
2
=E
1
=380V và P
2
=75W), hãy làm ngắn mạch thoáng
qua hai trong ba dây cấp điện cho động cơ đồng bộ (dưới sự giám sát của giáo viên hướng dẫn).
Quan sát điều gì sẽ xảy ra và ghi lại kết quả.
____________________________________________________________________________
Có thể duy trì sự ngắn mạch này trong bao lâu mà hệ thống vẫn không bò mất đi tính

đồng bộ?
____________________________________________________________________________

V. CÂU HỎI KIỂM TRA:

1. Cầu dao của một máy phát điện xoay chiều lớn dùng để cấp điện cho hệ thống bất
ngờ bò hở mạch và trong khoảng một phần nhỏ của giây, nó được đóng lại. Hãy giải thích điều
gì sẽ xảy ra khi cầu dao bò mở: a) tốc độ quay của máy phát điện xoay chiều, b) góc lệch pha
giữa điện áp của máy phát điện xoay chiều và điện áp của hệ thống.
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
2. Nếu cầu dao trong câu hỏi 1 được mở trong một giây, và nó không thể đóng lại mà
không tạo ra một sự quá tải trên máy phát điện xoay chiều và một sự bất ổn tương ứng của hệ
thống. Hãy giải thích tại sao?
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________