Thử nghiệm quá dòng

Thử nghiệm quá dòng đối với máy phát điện trên tàu nhằm đảm bảo rằng máy phát điện có thể ngắt dòng điện kịp thời khi gặp sự cố quá dòng, từ đó ngăn ngừa hư hỏng thiết bị và tai nạn. Quy trình thử nghiệm này bao gồm việc hiệu chuẩn thiết bị bảo vệ quá dòng, nhằm đảm bảo thời gian kích hoạt, dòng điện kích hoạt và chức năng khôi phục của thiết bị đáp ứng các yêu cầu thiết kế. Thử nghiệm quá dòng không chỉ đảm bảo hoạt động an toàn của máy phát điện mà còn đảm bảo tính ổn định của hệ thống điện trên tàu.

I. Tổng quan về thử nghiệm quá dòng

Mục đích của thử nghiệm quá dòng là mô phỏng các tình huống quá dòng có thể xảy ra trong quá trình vận hành thực tế, nhằm kiểm tra khả năng phản ứng của máy phát điện và các thiết bị bảo vệ khi sự cố xảy ra. Thử nghiệm quá dòng chủ yếu bao gồm các nội dung sau:

(1) Kiểm tra giá trị kích hoạt và thời gian kích hoạt của thiết bị bảo vệ quá dòng.
(2) Kiểm tra chức năng khôi phục của thiết bị bảo vệ quá dòng để đảm bảo thiết bị này có thể trở lại trạng thái bình thường sau khi xảy ra quá dòng.
(3) Đảm bảo thiết bị bảo vệ quá dòng không bị kích hoạt sai, nhằm tránh việc đánh giá sai các dao động dòng điện trong điều kiện hoạt động bình thường.

II. Nguyên lý thử nghiệm quá dòng

Để tiến hành thử nghiệm quá dòng, cần có một loạt thiết bị thử nghiệm nhằm mô phỏng tình huống quá dòng và kiểm tra hiệu suất của các thiết bị bảo vệ. Các thiết bị thử nghiệm chính bao gồm:

(1) Máy tạo dòng điện:Dùng để mô phỏng các tình huống quá dòng khác nhau.
(2) Máy kiểm tra công tắc:Dùng để kiểm tra phản ứng của thiết bị bảo vệ quá dòng, tập trung vào việc ghi lại thời gian từ khi thiết bị bảo vệ được kích hoạt cho đến khi thực hiện hành động.
(3) Thiết bị đo dòng điện:Dùng để đo cường độ dòng điện, giám sát dòng điện theo thời gian thực và ghi lại dữ liệu.
(4) Thiết bị bảo vệ quá dòng:Dùng để bảo vệ máy phát điện khỏi hư hỏng do quá dòng, chẳng hạn như rơle hoặc cầu dao.

Hình 6-1: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị thử nghiệm quá dòng

Hình 6-1: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị thử nghiệm quá dòng (Khi thử nghiệm, dòng điện mô phỏng được sử dụng để thay thế cho dòng điện thực tế từ biến dòng vào thiết bị)

Trong thực tế, khi tiến hành kiểm tra thiết bị bảo vệ quá dòng, thiết bị này phải được ngắt khỏi nguồn điện và tải. Lấy ví dụ về bộ ngắt mạch không khí kiểu khung dùng trên tàu thủy, thiết bị này có ba vị trí hoạt động chính: vị trí kết nối (vị trí làm việc), vị trí thử nghiệm và vị trí ngắt.

(1) Vị trí kết nối (vị trí làm việc)

Vị trí đóng là vị trí của cầu dao khi thiết bị đang hoạt động bình thường. Ở vị trí này, các tiếp điểm chính của cầu dao đóng hoàn toàn, dòng điện có thể đi qua cầu dao vào mạch tải, đảm bảo thiết bị điện hoạt động bình thường.

Ở vị trí đóng, cầu dao tiếp xúc hoàn toàn với mạch chính của hệ thống điện, cho phép dòng điện chạy qua để cấp điện cho các thiết bị điện. Ở vị trí đóng, cầu dao sẽ liên tục giám sát tình trạng hoạt động của mạch; ngay khi xảy ra các sự cố như quá tải, chập mạch, cầu dao sẽ tự động ngắt mạch để ngăn ngừa thiệt hại cho các thiết bị điện. Đây là trạng thái hoạt động thông thường trong hệ thống điện, cho phép tất cả các thiết bị tải hoạt động liên tục ở trạng thái này, đảm bảo hệ thống vận hành ổn định.

(2) Vị trí thử nghiệm

Vị trí thử nghiệm là vị trí của bộ ngắt mạch khi tiến hành kiểm tra chức năng hoặc mô phỏng sự cố. Ở vị trí này, các tiếp điểm mạch chính của bộ ngắt mạch bị ngắt, nhưng mạch điều khiển vẫn được kết nối. Trong trạng thái này, bộ ngắt mạch không thể cấp điện cho thiết bị tải, nhưng có thể thực hiện các kiểm tra và xác minh chức năng khác nhau.

Tại vị trí thử nghiệm, có thể tiến hành kiểm tra bộ ngắt mạch bằng các thiết bị thử nghiệm bên ngoài (như máy hiệu chuẩn công tắc chính, bộ mô phỏng, v.v.) để xác định xem thiết bị có hoạt động theo các thông số đã định hay không. Việc mô phỏng các sự cố của hệ thống điện, chẳng hạn như quá tải, ngắn mạch, v.v., nhằm đảm bảo bộ ngắt mạch có thể ngắt dòng điện kịp thời trong những tình huống này, từ đó ngăn chặn sự cố lan rộng. Qua các thử nghiệm tại vị trí thử nghiệm, có thể xác minh xem các tính năng bảo vệ của bộ ngắt mạch có phản ứng chính xác hay không, bao gồm bảo vệ trễ, bảo vệ tức thời, bảo vệ quá tải, v.v.

(3) Vị trí ngắt kết nối

Vị trí ngắt là vị trí mà mạch điện được cách ly hoàn toàn khỏi nguồn điện khi các tiếp điểm mạch chính của cầu dao đã ngắt hoàn toàn. Tại vị trí này, dòng điện không thể đi qua cầu dao để vào thiết bị điện, và toàn bộ mạch điện bị ngắt hoàn toàn.

Vị trí ngắt được sử dụng để ngắt hoàn toàn nguồn điện, cách ly thiết bị điện khỏi nguồn điện, đảm bảo thiết bị không còn mang điện trong quá trình sửa chữa, bảo trì hoặc xử lý sự cố, từ đó bảo vệ an toàn cho nhân viên vận hành. Trong trường hợp xảy ra sự cố nghiêm trọng hoặc các tình huống khẩn cấp khác, có thể nhanh chóng chuyển công tắc ngắt mạch sang vị trí ngắt để cắt nguồn điện, ngăn chặn sự cố lan rộng. Khi thiết bị điện cần được kiểm tra, bảo trì hoặc thay thế, hãy chuyển công tắc ngắt mạch sang vị trí ngắt để đảm bảo thiết bị được ngắt hoàn toàn khỏi nguồn điện, tránh nguy cơ bị điện giật.

3. Các bước kiểm tra quá dòng

(1) Giai đoạn chuẩn bị

Đảm bảo các thiết bị thử nghiệm và dụng cụ đo lường đã được kết nối đúng cách, đồng thời kiểm tra xem tất cả các thiết bị có hoạt động bình thường hay không.
Hiệu chuẩn bộ tạo dòng điện, thiết lập dải đo quá dòng.

(2) Cài đặt các thông số của thiết bị bảo vệ

Cần thiết lập giá trị dòng điện kích hoạt của thiết bị bảo vệ dựa trên dòng điện định mức của máy phát điện và các yêu cầu kỹ thuật của thiết bị bảo vệ quá dòng.
Cài đặt thời gian trễ kích hoạt của thiết bị bảo vệ quá dòng để đảm bảo thiết bị này có thể phản ứng đúng theo thời gian đã cài đặt trong quá trình thử nghiệm.

Bảo vệ quá dòng chủ yếu bao gồm ba trường hợp sau:

Bảo vệ quá dòng tức thời:Mô phỏng trực tiếp tình trạng ngắn mạch hoặc quá dòng tức thời để kiểm tra xem rơle có thể ngắt mạch ngay lập tức hay không.
Bảo vệ quá dòng có thời gian giới hạn:Trong khoảng thời gian trễ sau khi xảy ra quá dòng, cần kiểm tra xem thiết bị bảo vệ có phản ứng hiệu quả hay không.
Bảo vệ quá dòng chống quá thời gian:Mô phỏng các mức quá dòng khác nhau để kiểm tra xem thiết bị bảo vệ có thể điều chỉnh thời gian kích hoạt tùy theo cường độ dòng điện hay không.

(3) Mô phỏng sự cố quá dòng

Khởi động bộ tạo dòng điện, tăng dần dòng điện đầu ra cho đến khi đạt đến ngưỡng quá dòng đã cài đặt.
Kiểm tra xem thiết bị bảo vệ quá dòng có hoạt động đúng theo cài đặt hay không.
Ghi lại thời gian phản ứng và giá trị dòng điện của thiết bị bảo vệ quá dòng để đảm bảo thiết bị này có thể ngắt mạch trong thời gian quy định.

(4) Ghi chép kết quả thử nghiệm

Ghi lại thời gian hoạt động của thiết bị bảo vệ, giá trị dòng điện và chức năng khôi phục khi xảy ra quá dòng.

IV. Thực hành kiểm tra quá dòng

(1) Giới thiệu về thiết bị hiệu chuẩn công tắc chính trên tàu

Nguyên lý cụ thể như sau:

1. Mô phỏng tín hiệu sự cố điện

(1) Dòng điện ngắn mạch: Mô phỏng sự cố ngắn mạch để kiểm tra khả năng ngắt dòng điện trong thời gian cực ngắn của cầu dao.
(2) Dòng điện quá tải: Mô phỏng tình trạng quá tải để kiểm tra xem cầu dao có ngắt mạch kịp thời hay không, nhằm ngăn ngừa hư hỏng.
(3) Thiếu pha hoặc thứ tự pha sai: Nguồn điện mô phỏng bị thiếu pha hoặc sai thứ tự pha; kiểm tra xem cầu dao đã ngắt đúng chưa.
(4) Quá áp: Điện áp mô phỏng tăng bất thường, kiểm tra phản ứng của cầu dao.

2. Kiểm tra thời gian thực hiện các thao tác tự động

Máy kiểm tra công tắc chính trên tàu có thể đo chính xác thời gian đóng ngắt của công tắc ngắt mạch. Nếu thời gian đóng ngắt vượt quá phạm vi cài đặt, điều đó có nghĩa là thiết bị cần được điều chỉnh hoặc bảo dưỡng.

3. Kiểm tra chức năng bảo vệ

(1) Bảo vệ quá tải: Mô phỏng tình huống quá tải khi hoạt động trong thời gian dài.
(2) Bảo vệ chống ngắn mạch: Mô phỏng tình huống ngắn mạch để ngăn ngừa thiệt hại thêm.
(3) Bảo vệ khi điện áp thấp: Kiểm tra xem thiết bị có ngắt kết nối đúng cách khi mất điện áp hoặc điện áp không ổn định hay không.

4. Ghi chép dữ liệu và phân tích kết quả

Ghi lại các thông số điện theo thời gian thực và tạo báo cáo thử nghiệm, đồng thời phân tích so sánh để xác định xem các yêu cầu về chức năng bảo vệ có được đáp ứng hay không.

(2) Thực hành trên phần mềm mô phỏng

Sạc năng lượng cho công tắc chính, sau đó đóng công tắc chính. Kiểm tra đèn báo trạng thái của công tắc chính.
Trên bảng điều khiển cài đặt tham số, hãy thiết lập các tham số hệ thống (như hình 6-2).
Cài đặt các thông số thời gian trễ ngắn mạch: giá trị dòng điện kích hoạt, nhấn nút kiểm tra, quan sát và ghi lại kết quả, sau đó thực hiện khôi phục cài đặt gốc.
Đóng công tắc chính, cài đặt các thông số hệ thống, sau đó tiến hành lần lượt các thử nghiệm ngắt mạch chậm khi quá tải và ngắt mạch tức thời.