thiết kế hệ truyền động cho cân bằng định lượng, chương 6

Mạch bảo vệ được thiết lập để đảm bảo an toàn và tránh gây tổn thất cho người vận hành và thiết bị. Do vậy, quan điểm khi xây dựng mạch bảo vệ là phải có biện pháp phòng chống các sự cố và các trạng thái làm việc bất thường xảy ra nhằm hạn chế tổn thất ở mức độ thấp nhất. Mặt khác, các phần tử bán dẫn công suất trong bộ biến đổi cũng phải được bảo vệ chống những sự cố bất ngờ, những nhiễu loạn nguy hiểm như ngắn mạch đầu ra bộ biến đổi,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
thiết kế hệ truyền động cho cân bằng định lượng, chương 6 Chương 6: B¶o vÖ sù cè trªn hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn M¹ch b¶o vÖ ®-îc thiÕt lËp ®Ó ®¶m b¶o an toµn vµ tr¸nh g©y tæn thÊt cho ng-êi vËn hµnh vµ thiÕt bÞ. Do vËy, quan ®iÓm khi x©y dùng m¹ch b¶o vÖ lµ ph¶i cã biÖn ph¸p phßng chèng c¸c sù cè vµ c¸c tr¹ng th¸i lµm viÖc bÊt th-êng x¶y ra nh»m h¹n chÕ tæn thÊt ë møc ®é thÊp nhÊt. MÆt kh¸c, c¸c phÇn tö b¸n dÉn c«ng suÊt trong bé biÕn ®æi còng ph¶i ®-îc b¶o vÖ chèng nh÷ng sù cè bÊt ngê, nh÷ng nhiÔu lo¹n nguy hiÓm nh- ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi, qu¸ ®iÖn ¸p hoÆc qu¸ dßng ®iÖn qua van, qu¸ nhiÖt trong thiÕt bÞ biÕn ®æi. Tuú theo c¸c lo¹i sù cè vµ møc ®é ta cã thÓ ph©n ra c¸c nhãm lo¹i b¶o vÖ a . B¶o vÖ trªn m¹ch ®éng lùc B¶o vÖ c¾t khÈn cÊp trªn m¹ch ®éng lùc: Nh- ng¾n m¹ch ë bé biÕn ®æi hÖ thèng truyÒn ®éng, mÊt kÝch tõ ®éng c¬, qu¸ tèc ®é, qu¸ dßng, qu¸ ®iÖn ¸p phÇn øng, ®¸nh löa g©y ng¾n m¹ch ë vµnh gãp, ng¾n m¹ch mét sè vßng d©y cña m¸y biÕn ¸p nguån... M¹ch b¶o vÖ thùc hÖn c¾t khÈn cÊp b»ng c¸c thiÕt bÞ ®ãng c¾t truyÒn thèng nh- cÇu ch×, ¸pt«m¸t, r¬le.. kÕt hîp víi b¶o vÖ ë m¹ch ®iÒu khiÓn nh- kho¸ thyristor, c¾t nguån nu«i, kho¸ c¸c bé ®iÒu chØnh... B¶o vÖ c¾t cã thêi gian: Qu¸ t¶i , c¸ch ®iÖn gi¶m , qu¸ nhiÖt v.v . M¹ch b¶o vÖ ph¸t hiÖn vµ ph¸t tÝn hiÖu c¶nh b¸o trong lóc ®ã m¹ch ®iÒu chØnh sÏ tù ®éng thay ®æi tham sè ®iÒu khiÓn ®Ó tho¸t khái sù cè hoÆc ng-êi vËn hµnh trùc tiÕp ®iÒu chØnh . NÕu sau mét thêi gian quy ®Þnh m¹ch b¶o vÖ sÏ t¸c ®éng c¾t hÖ thèng , ngõng lµm viÖc ®Ó gi¶i quyÕt sù cè . Trong c¸c hÖ truyÒn ®éng hiÖn ®¹i ®iÒu khiÓn sè dïng vi xö lý hay vi tÝnh cã trang bÞ ch-¬ng tr×nh kiÓm tra tr¹ng th¸i cña hÖ ®Ó ph¸t tÝn hiÖu c¶nh b¸o hoÆc dù b¸o sù cè x¶y ra c¾t kÞp thêi ®Ó tr¸nh g©y h- háng . ThiÕt bÞ b¶o vÖ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch bªn s¬ cÊp biÕn ¸p cña bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch bªn phÝa thø cÊp cña biÕn ¸p nguån nh-ng n»m ngoµi bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch bªn trong hÖ truyÒn ®iÖn (bé biÕn ®æi vµ ®éng c¬) sö dông cÇu ch×. §Ó b¶o vÖ mÊt tõ th«ng, sö dông r¬le b¶o vÖ mÊt tõ th«ng. Sö dông r¬le b¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®Ó b¶o vÖ qu¸ nhiÖt ®éng c¬, m¸y biÕn ¸p... b . B¶o vÖ trong bé biÕn ®æi B¶o vÖ qu¸ nhiÖt : Khi thyristor ®-îc ®iÒu khiÓn më cho dßng ch¶y qua van, c«ng suÊt tæn thÊt bªn trong sÏ ®èt nãng chóng, trong ®ã mÆt ghÐp lµ n¬i bÞ ®èt nãng lín nhÊt. Ngoµi ra, qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch van còng g©y ra tæn thÊt ®iÖn n¨ng. Do c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn nãi chung rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é, mäi sù qu¸ nhiÖt ®é trªn van dï chØ diÔn ra trong thêi gian ng¾n còng cã thÓ ph¸ háng van, nªn ®Ó b¶o vÖ qu¸ nhiÖt trªn van, ta sö dông c¸c biÖn ph¸p lµm m¸t c-ìng bøc. BiÖn ph¸p lµm m¸t th«ng dông nhÊt lµ qu¹t kh«ng khÝ xung quanh c¸nh t¶n nhiÖt (lµm m¸t b»ng giã). §èi víi thiÕt bÞ b¸n dÉn c«ng suÊt lín h¬n, ta cã thÓ cho n-íc trùc tiÕp ch¶y qua c¸nh t¶n nhiÖt (lµm m¸t b»ng n-íc) hoÆc ng©m c¶ thiÕt bÞ b¸n dÉn vµo dÇu biÕn thÕ. Trong ®å ¸n nµy, viÖc thiÕt kÕ b¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho thyristor thùc hiÖn b»ng ph-¬ng ph¸p lµm m¸t c-ìng bøc b»ng giã víi hÖ sè b¶o vÖ qu¸ nhiÖt trªn van lµ ki=1,5 vµ ku=1,6. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p trªn van: §Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p trªn van, ta sö dông m¹ch RC, b¶o vÖ tõng thyristor: M¹ch ®Êu song song víi van dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¸c nguyªn nh©n néi t¹i g©y ra – sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong líp b¸n dÉn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña van sÏ t¹o ra dßng ®iÖn ng-îc khi kho¸ van trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n, do ®ã lµm xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trªn c¸c ®iÖn c¶m ®-êng d©y nèi. M¹ch LRC ®Êu gi÷a c¸c nguån pha dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p do c¸c nguyªn nh©n bªn ngoµi mang tÝnh ngÉu nhiªn – hiÖn t-îng sÊm sÐt, mét cÇu ch× b¶o vÖ bÞ nh¶y, c¾t kh«ng t¶i m¸y biÕn ¸p... C¸c trÞ sè linh kiÖn b¶o vÖ ®-îc chän dùa vµo c¸c trÞ sè kinh nghiÖm: Ta cã s¬ ®å m¹ch b¶o vÖ hoµn chØnh nh- sau S¬ ®å m¹ch b¶o vÖ hoµn chØnh M¹ch R1C1 b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn tÝch: (§iÖn tö c«ng suÊt - NguyÔn BÝnh - trang 261) Gäi b lµ hÖ sè dù tr÷ vÒ ®iÖn ¸p cña Thyristor  b = 1 2. Chän b = 1,6. Gi¶ sö BAN cã Lc = 0,2(mH). VRRM 600 - HÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p : k = =  1,23. bU 1,6.304,37 ng max - C¸c th«ng sè trung gian, sö dông c¸c ®-êng cong (H×nh X.9 trang 262 -§TCS): - C*min(k) = 5,5; R*max(k) = 1,2; R*min(k) = 0,55. di - TÝnh max khi chuyÓn m¹ch. Ta cã ph-¬ng tr×nh lóc b¾t dt ®Çu trïng dÉn: di 2Lc = ud©y = 2 Uv0sin(t+) dt di 2U 2.221,5  max = vo =  783055,3(A/s) dt 2L 2.0,2.10 3 c di  max = 0,785(A/s) dt di Ta thÊy víi Thyristor ®· chän cã = 100(A/s) >> dt 0,76(A/s), nªn trong m¹ch kh«ng cÇn cã c¸c cuén kh¸ng b¶o vÖ di Lk (b¶o vÖ ). Tøc lµ cã thÓ coi Lk = 0. dt di -X¸c ®Þnh ®iÖn l-îng tÝch tô Q = f( ), sö dông c¸c ®-êng dt cong (H×nh X.10b): di Víi Id = 8,5(A), max = 0,785(A/s) tra ®-êng cong  Q  dt 15(As). -X¸c ®Þnh R1,C1: 2Q C1 = .C*min(k) = 215 5,5  0,54(F). U ...