Giáo trình Trang bị điện trạm bơm (Phần 1)

UBND TỈNH NAM ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH Vũ Văn Thược(Chủ biờn) Nguyễn Thị Thảo (Chỉnh sửa) GIÁO TRèNH TRANG BỊ ĐIỆN TRẠM BƠM Năm 2013 Vũ Văn Thược(Chủ biờn) Nguyễn Thị Thảo (Chỉnh sửa) GIÁO TRèNH TRANG BỊ ĐIỆN TRẠM BƠM (Dựng cho hệ cao đẳng nghề điện  trung cấp nghề) Năm 2013 Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 1 Chương 1 Khái niệm chung về yêu cầu cung cấp điện cho trạm bơm Đ 1.1. Đặc điểm các trạm bơm điện Các trạm bơm điện được cung cấp điện trực tiếp từ lưới chung hoặc từ các trạm biến áp trung gian dẫn bằng các đường dây trên không đến các trạm biến áp phụ tải của trạm bơm. Các trạm bơm sử dụng điện năng để cung cấp điện cho các động cơ điện của các máy bơm chính và các thiết bị tự dùng như bơm nước kỹ thuật , bơm tiêu, bơm cứu hoả, hệ thống ánh sáng, xưởng cơ khí sửa chữa... Đối với các trạm bơm cao thế, các động cơ điện của các máy bơm chính có công suất lớn nên được trang bị các động cơ điện có điện áp 6 kV . Các thiết bị tự dùng có công suất không lớn làm việc ở điện áp 380/220 V. Vì vậy trong hệ thống cung cấp điện cần có nguồn điện áp để cung cấp cho động cơ bơm chính và nguồn điện áp để cung cấp cho các thiết bị tự dùng. Điện năng đưa đến trạm được cung cấp bằng đường dây trên không hoặc đường cáp. Đường cáp chỉ được dùng khi không thể xây dựng được đường dây trên không. Khi chọn sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm cần đảm bảo đơn giản và tin cậy. Các trạm bơm chỉ cần dùng một đường dây trên không từ nguồn tới. Công trình hai đường dây chỉ cho phép khi một đường dây không truyền tải được toàn bộ công suất cần thiết cho trạm. Đ 1.2. Phân loại các trạm bơm điện 1. Phân theo công suất đặt và công suất các tổ máy bơm Căn cứ vào công suất đặt các trạm bơm điện có thể phân thành 4 nhóm: - Nhóm trạm bơm công suất nhỏ: Công suất đến 200 kW. - Nhóm trạm bơm công suất trung bình : Công suất từ 201 đến 1000 kW. - Nhóm trạm bơm công suất lớn : Công suất từ 1001 đến 10 000 kW. - Nhóm trạm bơm công suất quy mô lớn : Công suất trên 10 000 kW. Căn cứ vào công suất đặt của mỗi tổ máy và mức độ trang bị điện ,các trạm bơm điện đã xây dựng ở nước ta được phân thành 4 loại sau : Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 2 - Trạm loại I : Gồm các trạm bơm điện trục đứng cao thế dùng động cơ điện đồng bộ , công suất mỗi tổ máy 500 kW, điện áp 6 kV. - Trạm loại II : Gồm các trạm bơm điện trục đứng cao thế dùng động cơ điện không đồng bộ , công suất mỗi tổ máy từ 300 đến 800 kW, điện áp 6 kV. - Trạm loại III : Gồm các trạm bơm điện trục đứng và trục ngang hạ thế , công suất mối tổ máy từ 75 đến dưới 300 kW, điện áp 380 V. - Trạm loại IV : Gồm các trạm bơm điện trục đứng và trục ngang hạ thế , công suất mối tổ máy dưới 75 kW, điện áp 380 V. 2. Phân theo yêu cầu về tính liên tục cung cấp điện Căn cứ vào yêu cầu về tính liên tục cung cấp điện người ta chia các hộ dùng điện ra làm 3 loại : - Hộ loại I : Là những hộ mà việc ngừng cung cấp điện cho nó có thể gây ra nguy hiểm cho tính mạng con người, ảnh hưởng đến an ninh , chính trị quốc gia hoặc gây hư hại rất lớn về kinh tế như đốt cháy thiết bị, phá hỏng hàng loạt sản phẩm, làm ngừng trệ quá trình công nghệ. - Hộ loại II : Là những hộ mà việc ngừng cung cấp điện cho nó sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm, lãng phí nhân công , máy móc, thiết bị. Tuy nhiên thiệt hại về mặt kinh tế thấp hơn so với hộ phụ tải loại I. - Hộ loại III : Là những hộ tiêu thụ không thuộc hai loại trên. Đó là những hộ dùng điện cho phép gián đoạn cung cấp điện trong thời gian cần thiết để sửa chữa hoặc thay thế thiết bị bị hư hỏng. Theo cách phân loại trên các trạm bơm điện thuộc hộ phụ tải loại III. Nhưng xuất phát từ đặc điểm nước ta là một nước nông nghiệp và yêu cầu dùng nước đóng một vai trò hết sức quan trọng nên các trạm bơm thuộc hộ phụ tải loại II và trong từng giai đoạn, từng thời kỳ nhất định có những trạm bơm thuộc hộ phụ tải loại I. Giáo trình Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 3 Chương 2 Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm Đ 2.1. sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm cao thế 1. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm cao thế không có trạm biến áp riêng Hình 2.1.Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm cao thế không có trạm biến áp riêng Khi làm việc theo sơ đồ này điện áp của động cơ bơm chính trùng với điện áp của đường dây tải điện nên không cần trạm biến áp riêng. Trong sơ đồ này đường dây cung cấp điện được nối vào thanh cái cao áp qua cầu dao cách ly và cầu chì cao áp. Để bảo vệ chống sóng sét đánh vào đường dây tải điện trên thanh cái cao thế có đặt chống sét van. Các động cơ bơm chính được lấy điện qua cầu Giáo trình Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 4 dao cách ly và máy cắt. các thiết bị tự dùng nhận điện từ máy biến áp tự dùng 6/0,4 kV. Để phục vụ cho việc đo lường và bảo vệ người ta lắp đặt máy biến điện áp đo lường 3 pha 5 trụ nối /0/ hở . Cuộn  nhận điện từ lưới điện 6 kV. Cuộn 0 để cung cấp điện áp cho các dụng cụ đo và rơ le. Cuộn  hở dùng để báo tín hiệu chạm đất 1 pha trong lưới 6 kV. Ngoài ra để cung cấp dòng điện cho các dụng cụ đo và rơ le bảo vệ người ta còn lắp đặt các máy biến dòng điện. Sơ đồ này có nhược điểm là vào các thời điểm cao điểm trong ngày do các hộ phụ tải dùng điện dùng nhiều nên điện áp của lưới điện bị giảm thấp, do đó không đảm bảo chất lượng điện năng cung cấp cho các động cơ bơm chính trong trạm. Vì vậy khi cần nâng cao chất lượng điện năng cung cấp cho trạm thì sơ đồ này không đáp ứng được. 2. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm cao thế có trạm biến áp riêng a. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm trạm biến áp có một máy biến áp lực Giáo trình Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 5 Hình 2.2. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm cao thế trạm biến áp có một máy biến áp lực Hình 2.2 trình bày sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm cao thế trạm biến áp có một máy biến áp lực. Sơ đồ này được dùng để cung cấp điện khi điện áp của lưới điện cao hơn điện áp của động cơ bơm chính. Trong sơ đồ này điện áp 35 kV của đường dây cung cấp được nối vào cuộn sơ cấp của máy biến áp lực qua cầu dao cách ly có dao tiếp đất và cầu chì. Để bảo vệ quá điện áp khí quyển cho đường dây cung cấp và trạm biến áp ở đầu vào và đầu ra của máy biến áp có lắp chống sét van. Thông thường những trạm có công suất máy biến áp từ 3200 kVA trở lên có lắp máy ngắt ở đầu vào để đóng cắt và bảo vệ, còn những trạm có công suất máy biến áp nhỏ hơn sử dụng cầu dao cách ly và cầu chì cao áp. Cắt đường dây cung cấp điện bằng dao cách ly chỉ tiến hành khi máy biến áp vận hành không tải. Do đó để đóng cắt máy biến áp ta phải cắt hết các phụ tải phía thứ cấp của máy biến áp bằng các máy cắt. Theo quy phạm kỹ thuật điện : Các dao cách ly có thể cắt không tải các máy biến áp có công suất sau : Điện áp kV ( không quá ) Công suất máy biến áp kVA ( không quá ) 10 750 20 1300 35 2000 Phía hạ thế của trạm biến áp có đặt hệ thống thanh cái chung không phân đoạn. Các động cơ bơm chính và các phụ tải tự dùng trong trạm được đóng cắt và bảo vệ nhờ máy cắt, cầu dao- cầu chì hoặc áp tô mát. Sơ đồ này có ưu điểm là có thể điều chỉnh được điện áp cung cấp cho động cơ bơm chính nhờ thay đổi nấc phân áp trên mặt máy biến áp. Nhược điểm của sơ đồ là nếu trong quá trình vận hành mà máy biến áp lực bị hỏng thì trạm bơm phải ngừng hoạt động. Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng sơ đồ cung cấp điện trạm biến áp có 2 máy biến áp lực b. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm trạm biến áp có hai máy biến áp lực Giáo trình Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 6 Hình 2.3. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm trạm biến áp có hai máy biến áp lực Hình 2.3 trình bày Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm cao thế trạm biến áp có hai máy biến áp lực. Trong sơ đồ này phía cao thế có thanh cái. Các máy biến áp được nối vào lưới cao thế qua cầu dao cách ly , cầu dao phụ tải hoặc máy cắt. Phía hạ thế sử dụng thanh cái chung không phân đoạn. Sơ đồ này khắc phục được nhược điểm của sơ đồ trên. Nếu trong quá trình vận hành mà 1 máy biến áp bị cháy hoặc bị hỏng thì máy biến áp còn lại vẫn có thể cung cấp một phần hoặc toàn bộ công suất của các phụ tải trong trạm. Giáo trình Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 7 Đ 2.2. sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm hạ thế 1. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm hạ thế có một máy biến áp lực a.Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm hạ thế có một máy biến áp Hình 2.4. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm hạ thế có một máy biến áp Sơ đồ cung cấp điện như hình 2.4. ở sơ đồ này điện áp 35,10,6 kV qua máy biến áp giảm xuống điện áp 0,4 kV để cung cấp điện cho động cơ kéo máy bơm. Để bảo vệ quá điện áp khí quyển ở đầu vào thường lắp chống sét van, chống sét ống hoặc chống sét sừng. Máy biến áp được nối vào lưới cao thế qua cầu dao cách ly và cầu chì cao thế. Phía hạ thế có thiết bị đóng cắt và bảo vệ bằng áp tô mát tổng. Điều khiển khống chế các động cơ bằng các áp tô mát tải. mạng chiếu sáng tự dùng khống chế bằng cầu dao và cầu chì. Giáo trình Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 8 Sơ đồ này có nhược điểm là khi trạm bơm ngừng vận hành muốn dùng nguồn tự dùng phải đóng cả máy biến áp lực gây lãng phí thất thoát điện năng và hệ số công suất cos  thấp làm ảnh hưởng đến lưới điện chung. Để khắc phục nhược điểm này người ta dùng sơ đồ trạm biến áp có một máy biến áp lực và một máy biến áp tự dùng. b. Sơ đồ trạm biến áp có một máy biến áp lực và một máy biến áp tự dùng Hình 2.5. Sơ đồ trạm biến áp có một máy biến áp lực và một máy biến áp tự dùng Sơ đồ cung cấp điện như hình 2.5. Điện áp đường dây cung cấp có thể là 35, 10, 6 kV. Để bảo vệ đường dây khỏi quá điện áp khí quyển trên thanh cái cao áp có đặt chống sét van. Các máy biến áp được nối vào lưới cao thế qua cầu dao Giáo trình Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 9 cách ly và cầu chì cao thế. Phía hạ thế của máy biến áp lực có lắp áp tô mát tổng để đóng cắt và bảo vệ. Các động cơ bơm chính được đóng cắt và bảo vệ bằng áp tô mát, cầu dao - cầu chì kết hợp với công tắc tơ. Mạng chiếu sáng tự dùng đóng cắt và bảo vệ bằng cầu dao - cầu chì. Nguồn tự dùng có thể lấy điện từ máy biến áp lực hoặc từ máy biến áp tự dùng. Sơ đồ này có nhược điểm là vốn đầu tư lớn song chi phí vận hành lại nhỏ và nó khắc phục được nhược điểm của sơ đồ trên. 2. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm hạ thế có hai máy biến áp vận hành song song Hình 2. 6. Sơ đồ cung cấp điện cho trạm bơm hạ thế có hai máy biến áp vận hành song song Sơ đồ cung cấp điện như hình 2.6. Do công suất của trạm bơm lớn nên có thể đặt hai hay nhiều máy biến áp vận hành song song để cung cấp điện cho các động cơ kéo máy bơm. Phía cao áp có thanh cái . Các máy biến áp được nối vào Giáo trình Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 10 thanh cái cao áp qua cầu dao cách ly và cầu chì cao áp. Để bảo vệ quá điện áp khí quyển trên thanh cái cao áp có đặt chống sét van. Phía hạ thế của mỗi máy biến áp có lắp áp tô mát tổng để đóng cắt và bảo vệ. Các động cơ và phụ tải tự dùng có thể đóng cắt và bảo vệ bằng áp tô mát hoặc bằng cầu dao - cầu chì. Sơ đồ này có nhược điểm là dễ gây sự cố mất điện toàn trạm. 3. Sơ đồ một trạm biến áp cung cấp điện cho nhiều trạm bơm Hình 2.7. Sơ đồ một trạm biến áp cung cấp điện cho nhiều trạm bơm Khi bố trí một số trạm bơm gần nhau ( ví dụ trạm bơm tưới nhiều bậc hoặc tiêu nhiều bậc ) hoặc khi kết hợp với công nghiệp địa phương thì trạm biến áp có thể thực hiện theo sơ đồ trên. Trong sơ đồ này đường dây điện áp 35 kV qua máy biến áp giạm áp xuống 0,4 kV để cung cấp điện cho trạm bơm số 1 . Từ thanh cái hạ thế của trạm bơm số 1 qua cầu dao p1 , p2 và qua đường dây cung cấp điện đến trạm bơm số 2 và số 3. Sơ đồ này có ưu điểm là giảm được vốn đầu tư xây dựng trạm. Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 13 Chương 3 tính chọn bảo vệ rơ le cho động cơ điện Đ 3.1 bảo vệ ngắn mạch giữa các pha cho động cơ điện 1. Các sơ đồ bảo vệ Để bảo vệ ngắn mạch giữa các pha cho động cơ điện ta có thể dùng sơ đồ 3 máy biến dòng 3 rơ le; 2 máy biến dòng 2 rơ le hoặc 2 máy biến dòng 1 rơ le. a) Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 14 b) c) Hình 3.1. Sơ đồ bảo vệ cắt nhanh động cơ điện a- Sơ đồ 3 máy biến dòng – 3 rơ le ( sơ đồ nối theo hình sao đủ ). b- Sơ đồ 2 máy biến dòng – 2 rơ le ( sơ đồ nối theo hình sao thiếu ). c- Sơ đồ 2 máy biến dòng – 1 rơ le ( sơ đồ nối theo hiệu số dòng ). Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 15 2. Bảo vệ ngắn mạch giữa các pha đối với các động cơ điện công suất 5000 kW trở lên Đối với các động cơ điện này thường sử dụng sơ đồ bảo vệ nối theo hình sao đủ thực hiện ở dạng cắt nhanh dòng điện không có thời gian duy trì ( hình a ). Để loại trừ khả năng tác động sai của thiết bị bảo vệ dòng điện tác động của bảo vệ cắt nhanh phải lớn hơn dòng điện lớn nhất có thể chạy qua động cơ điện khi động cơ điện không có sự cố. Dòng điện lớn nhất này thường lấy là dòng điện khởi động lớn nhất của động cơ ( I kđ max ). Dòng điện tác động phía sơ cấp của bảo vệ được tính theo công thức : I tđs = KH. I kđ max Trong đó: - KH là hệ số an toàn , KH = 1,8 đối với rơ le ET – 521, RT – 40; KH = 2 đối với rơ le PT-80, rơ le tác động trực tiếp. - I kđ max là dòng điện khởi động lớn nhất của động cơ. Dòng điện tác động phía thứ cấp của bảo vệ ( hay dòng điện tác động của rơ le ) được tính theo công thức : bd kdH bd tds tdR n IK n I I max .  Trong đó : nbd là tỷ số biến đổi của máy biến dòng. Sơ đố bảo vệ cắt nhanh phải đảm bảo tác động đối với tất cả các dạng ngắn mạch giữa các pha. 3. Bảo vệ ngắn mạch giữa các pha đối với các động cơ điện công suất từ 2000 -5000 kW Đối với các động cơ điện này thường sử dụng sơ đồ bảo vệ nối theo hình sao thiếu ( hình b ). Giá trị dòng điện tác động cũng được tính theo công thức trên. Sơ đồ này cũng còn được dùng để bảo vệ cho những đồng cơ công suất dưới 2000 kW nếu độ nhạy của sơ đồ Sơ đồ 2 máy biến dòng – 1 rơ le không thoả mãn điều kiện: 2min  tds nm nh I I K Trong đó : - I nmmim là dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất trong mạng điện được bảo vệ. - I tđs là dòng điện tác động phía sơ cấp của bảo vệ. - Knh là độ nhạy của thiết bị bảo vệ. Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 16 4. Bảo vệ ngắn mạch giữa các pha đối với các động cơ điện công suất dưới 2000 kW Đối với các động cơ điện này thường sử dụng sơ đồ bảo vệ nối theo hiệu số dòng ( hình c ) đảm bảo đơn giản , giá thành rẻ nhất. Dòng điện tác động của rơ le được tính theo công thức : bd kdsdH bd tds tdR n IKK n I I max ..  Trong đó Ksđ là hệ số sơ đồ . Nó cho biết dòng điện chạy trong rơ le lớn gấp bao nhiêu lần dòng điện phía thứ cấp của máy biến dòng trong chế độ 3 pha đối xứng. bd R sd I I K 2  ở đây : - IR là dòng điện chạy vào rơ le - I2bd là dòng điện phía thứ cấp của máy biến dòng. Trong chế độ 3 pha đối xứng với sơ đồ nối theo hình sao đủ và sơ đồ nối theo hình sao thiếu Ksđ = 1 , còn đối với sơ đồ nối theo hiệu số dòng 3sdK . Nhược điểm của sơ đồ là độ nhạy thấp khi xảy ra ngắn mạch giữa pha đặt máy biến dòng với pha không đặt máy biến dòng vì khi đó chỉ có dòng điện 1 pha ( dòng điện của 1 máy biến dòng ) chạy qua rơ le so với khi có ngắn mạch 2 pha trên đó có đặt máy biến dòng. Nếu độ nhạy của sơ đồ này không đảm bảo yêu cầu thì dùng sơ đồ nối theo hình sao thiếu để bảo vệ. Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 17 Đ 3.2 bảo vệ chạm đất một pha cuộn dây stato Hình 3. 2. Sơ đồ bảo vệ động cơ điện khỏi chạm đất 1 pha Sơ đồ bảo vệ gồm 1 rơ le quá dòng điện đấu vào cuộn thứ cấp của máy biến dòng cáp điện. Lõi thép của máy biến dòng ôm lấy cáp ba pha nối tới động cơ điện. Từ thông trong lõi thép của máy biến dòng cáp là do dòng điện của tất cả các pha cảm ứng ra. ở chế độ vận hành bình thường và khi sự cố không thuộc về chạm đất một pha tổng các dòng điện của cả 3 pha đi xuyên qua lõi thép bằng không. Từ thông trong lõi thép cũng bằng không và dòng điện trong rơ le không có. Khi có chạm đất một pha trong vùng bảo vệ, dòng điện chạm đất đi qua lõi thép hình xuyến của máy biến dòng theo một pha quay trở về qua đất mà không đi qua lõi cáp, do đó dòng điện các pha không cân bằng. Khi đó, trong cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng cáp sinh ra một suất điện động tạo nên dòng điện trong rơ le và làm tác động bảo vệ. Dòng điện tác động phía sơ cấp của bảo vệ được chọn theo công thức: cBHtds IKKI .. Trong đó : - KH là hệ số an toàn lấy bằng 1,2 – 1,3. - KB là hệ số nhảy vọt lấy bằng 3 – 4. Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 18 - Ic là dòng điện điện dung của động cơ do nhà máy chế tạo động cơ cung cấp và cho đối với chế độ chạm đất ổn định khi điện áp định mức. Đối với các động cơ công suất dưới 2000 kW, dòng điện tác động không được lớn hơn 10 A. Đối với các động cơ công suất 2000 kW và cao hơn dòng điện tác động không được lớn hơn 5 A. Nếu trị số I tđs tính toán lớn hơn các trị số quy định này , cần chọn KB = 1,5 – 2 và bảo vệ thực hiện với sự duy trì thời gian từ 1 – 2s. Thường dùng các loại rơ le ET – 521, ETĐ - 551 và RT – 40 đấu vào máy biến dòng cáp để bảo vệ chạm đất một pha. Đ 3.3 bảo vệ quá tải động cơ điện a) Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 19 b) Hình 3. 3. Sơ đồ bảo vệ quá tải cho động cơ điện. a- Sơ đồ dùng rơ le có đặc tính thời gian tác động độc lập kết hợp với rơ le thời gian. b- Sơ đồ dùng rơ le cảm ứng. Để bảo vệ quá tải cho động cơ điện có thể dùng rơ le có đặc tính thời gian tác động độc lập kết hợp với rơ le thời gian ( hình 3 - 3,a ) hoặc dùng rơ le có đặc tính thời gian tác động phụ thuộc ( hình 3 - 3,b ). Cần lưu ý rằng quá tải là một chế độ đối xứng dòng điện 3 pha tăng như nhau , vì vậy để bảo vệ chỉ cần lắp 1 rơ le dòng điện ở bất kỳ một trong 3 pha. Rơ le dòng điện cảm ứng loại PT- 82 và PT- 84 có thời gian duy trì đến 16 giây được dùng rộng rãi nhất để bảo vệ quá tải. Loại rơ le này được dùng để bảo vệ ở hai chế độ : bảo vệ ngắn mạch nhờ bộ phận điện từ tác động tức thời , bảo vệ quá tải nhờ bộ phận cảm ứng có duy trì thời gian. Dòng điện tác động phía sơ cấp của bảo vệ được tính theo công thức: dm B dmH tds I K IK I %140 .  Trong đó: - KH là hệ số an toàn lấy bằng 1,1- 1,2. - KB là hệ số phục hồi của rơ le, lấy bằng 0,8 đối với rơ le PT- 80 và bằng 0,85 đối với rơ le ET- 521,RT- 40 - Iđm là dòng điện định mức của động cơ. Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 20 Dòng điện tác động của rơ le bảo vệ quá tải được chọn theo điều kiện hồi phục chắc chắn khi dòng điện định mức của động cơ và tính theo công thức: bdB dmsdH tdR nK IKK I . ..  Thời gian tác động của rơ le thường lấy trị số lớn nhất đối với rơ le PT- 82 hoặc PT – 84 nghĩa là vào khoảng 12 – 16 giây nhằm ngăn ngừa sự tác động sai của bảo vệ khi động cơ điện khó khởi động. Đ 3.4 bảo vệ điện áp thấp Bảo vệ điện áp thấp dùng để cắt một động cơ hoặc một nhóm động cơ lấy điện từ một phân đoạn của thanh cái thiết bị phân phối khi mất điện hoặc giảm thấp điện áp quá mức. Bảo vệ điện áp thấp có thể dùng một rơ le điện áp thấp đấu vào một trong ba pha điện áp dây là đủ. Kinh nghiệm vân hành cho thấy rằng các mạch điện áp cung cấp cho thiết bị bảo vệ không được tin cậy, trong đó tình trạng đứt mạch và sự tác động sai của cầu chì bảo vệ và áp tô mát có thể gây nên sự cắt không cần thiết động cơ điện. Sơ đồ bảo vệ phải loại trừ được sự tác động sai của thiết bị bảo vệ do sự cố mạch điện áp. Do đó người ta thường dùng sơ đồ hai hoặc ba rơ le điện áp thấp để bảo vệ. Hình 3. 4. Sơ đồ một rơ le bảo vệ điện áp thấp cho động cơ điện. Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 21 Hình 3 - 4 là sơ đồ một rơ le bảo vệ điện áp thấp dùng một rơ le. Điện áp tác động của rơ le điện áp thấp Ucp được chon theo điều kiện hồi phục chắc chắn rơ le khi phục hồi điện áp sau khi cắt ngắn mạch mạng điện kế cận. HBH cp nKK U U .. min Trong đó: - Umin là điện áp làm việc thấp nhất trên mạng điện cần bảo vệ. Khi thiết kế có thể lấy : Umin = 0,9 Uđm - KH là hệ số an toàn lấy bằng 1,1 - KB là hệ số hồi phục, bằng 1,25 đối với rơ le EN - 528 hoặc RN -50. - nH là hệ số biến thế của máy biến điện áp. Để khôi phục nhanh điện áp và sự làm việc của các động cơ quan trọng nhất, nên cắt các động cơ ít quan trọng hơn. Thới gian tác động của bảo vệ điện áp thấp đối với nhóm động cơ ít quan trọng lấy bằng 0,5 giây. Đối với nhóm động cơ cho phép tự khởi động thì có thể hoàn toàn không cắt bằng bảo vệ điện áp thấp hoặc khi cần thiết nên cắt với thời gian duy trì khoảng 8 - 10 giây. Đ 3.5 bảo vệ động cơ làm việc đồng bộ Động cơ điện đồng bộ làm việc ở chế độ không đồng bộ sẽ sinh ra các dòng điện phụ trong cuộn dây stato và rô to, do đó làm tăng sự phát nóng của động cơ điện. Vì mô men tổng của động cơ trong chế độ này là mô men biến thiên, nên độ rung của động cơ tăng lên theo sự dao động trị số dòng điện trong rô to và stato. Trên thực tế chế độ không đồng bộ kéo dài với phụ tải lớn hơn 0,5 Pđm được coi là không cho phép và phải loại trừ bằng cách đưa động cơ vào đồng bộ theo các bước sau: - Đưa điện trở dập từ vào mạch cuộn dây kích từ của động cơ nhằm tăng mô men không đồng bộ, do đó động cơ được đưa gần vào đồng bộ. - Cho cưỡng bức kích thích và cắt bỏ điện trở dập từ. - Sau khi đưa động cơ vào đồng bộ , máy phải được bảo vệ nhờ bảo vệ không đồng bộ. Thiết bị bảo vệ đơn giản nhất là dùng rơ le dòng điện có đặc tính thời gian tác động phụ thuộc đấu vào mạch cuộn dây stato và có thể bảo vệ đồng thời quá Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 22 tải và không đồng bộ cho động cơ ( hình 3.5 ). Tuy nhiên độ nhạy của bảo vệ này không cao. Hình 3. 5 Bảo vệ dùng rơ le dòng điện có đặc tính thời gian tác động độc lập ( hình 3 - 6 ) là loại bảo vệ có độ nhạy cao hơn đối với chế độ không đồng bộ. Hình 3.6. Sơ đồ bảo vệ quá dòng điện cho động cơ khỏi chế độ quá tải và không đồng bộ dùng rơ le có đặc tính thời gian tác động độc lập. Giỏo trỡnh Trang bị điện trạm bơm Khoa Điện - Điện tử Trường Cao đẳng nghề Nam Định 23 Bảo vệ này cần thực hiện liên hợp, nghĩa là tác động khi quá tải và khi mất đồng bộ. Trị số đặt của rơ le dòng điện và rơ le thời gian được xác định theo yêu cầu của bảo vệ quá tải và vì vậy Icps = ( 1,3 - 1,4 ) Iđm. Thời gian duy trì vào khoảng từ 10 - 15 giây để loại trừ chắc chắn thời gian khởi động của động cơ. Những nhược điểm chủ yếu của bảo vệ khỏi chế độ không đồng bộ phản ứng theo dòng điện trong cuộn dây stato là thời gian duy trì lớn; trong một số trường hợp độ nhạy không đủ. Bảo vệ có độ nhạy cao là loại bảo vệ phản ứng theo sự thay đổi pha của dòng điện stato đối với điện áp trên các cực của nó và dùng rơ le công suất có hướng làm thiết bị phản ứng. Mạch bảo vệ này chỉ thực hiện khi cần có độ nhạy cao ( hình 3.7 ). Hình 3.7. Sơ đồ bảo vệ khỏi chế độ không đồng bộ dùng rơ le công suất có hướng và rơ le đếm số vòng quay của rô to.