hiendaihoa.com

banner ni 540x150

Hệ thống kích từ máy phát thuỷ điện

Email In PDF.

Trong các nhà máy điện nói chung và nhà máy thuỷ điện nói riêng, vấn đề duy trì điện áp đầu cực máy phát ổn định (liên quan đến tần số phát) và bằng với giá trị điện áp định sẵn là rất quan trọng, hệ thống kích từ máy phát phải đảm bảo điều này bằng cách thay đổi giá trị của bộ bù tổng trở khi máy phát vận hành hoặc cách ly với hệ thống và các máy cắt đường dây truyền tải đóng hoặc mở. Thành phần quan trọng nhất trong hệ thống là các cầu chỉnh lưu thyristor và bộ tự động điều chỉnh điện áp (AVR- Automatic Voltage Regulator).

Đàm Khắc Tiến - Tổng công ty Sông Đà

Trong các nhà máy điện nói chung và nhà máy thuỷ điện nói riêng, vấn đề duy trì điện áp đầu cực máy phát ổn định (liên quan đến tần số phát) và bằng với giá trị điện áp định sẵn là rất quan trọng, hệ thống kích từ máy phát phải đảm bảo điều này bằng cách thay đổi giá trị của bộ bù tổng trở khi máy phát vận hành hoặc cách ly với hệ thống và các máy cắt đường dây truyền tải đóng hoặc mở. Thành phần quan trọng nhất trong hệ thống là các cầu chỉnh lưu thyristor và bộ tự động điều chỉnh điện áp (AVR- Automatic Voltage Regulator).

Tính năng của hệ thống kích từ

Mỗi tổ máy Tuabin - máy phát được cung cấp một hệ thống kích từ hoàn chỉnh kiểu điện tử kỹ thuật số, có thể được giám sát bởi hệ thống SCADA tại phòng điều khiển trung tâm, bao gồm cả bộ điều chỉnh điện áp tự động tốc độ cao. Đầu ra của bộ kích từ tĩnh phải được đấu nối đến vành góp của máy phát thông qua hộp đấu dây lắp đặt trên khung máy phát.

Hệ thống kích từ được cấp nguồn từ hệ thống điện tự dùng tổ máy và máy biến áp kích từ. Kích từ ban đầu trong thời gian bắt đầu tự kích nguồn được lấy từ một trạm ắc qui 220V. Giá trị dòng điện và điện áp kích từ thường lớn hơn các giá trị định mức tối thiểu là 20% và l0%.

Hệ thống kích từ cung cấp nguồn một chiều tạo từ trường cho máy phát đồng bộ để đạt được phạm vi công suất máy phát như đã quy định và ổn định điện áp máy phát để vận hành phù hợp trong hệ thống điện mà máy phát được nối vào.

Trong trường hợp tần số máy phát gia tăng tới giá trị tương ứng với sự gia tăng tốc độ lớn nhất do máy phát mất phụ tải, hệ thống kích từ sẽ nhanh chóng phục hồi điện áp đến giá trị định mức và giữ ổn định.

Hệ thống kích từ có khả năng thực hiện các chức năng chính xác trong khoảng thời gian có các nhiễu loạn quá độ, ví dụ như ngắn mạch trên hệ thống điện cao áp, thông thường thiết bị bảo vệ sẽ giải trừ sự cố trong 0,125s. Thêm vào đó, nó sẵn sàng gia tăng kích từ (chế độ cường hành) nếu được yêu cầu.

Điện áp trần của hệ thống kích từ không nhỏ hơn 2 lần giá trị tương ứng với điện áp đầu cực máy phát định mức với công suất phát định mức và hệ số công suất 0,85 quá kích từ hoặc kém kích từ.

Sự tắt dần của các dao động giữa máy phát và hệ thống điện có giá trị tích cực tại mọi thời điểm và dưới tất cả các điều kiện vận hành trong khả năng của máy phát. Hệ thống kích từ sẽ chi phối sự suy giảm dao động dưới các điều kiện như vậy và các tín hiệu phản hồi là tín hiệu ổn định nhận được từ góc quay giữa rotor và máy phát hoặc là công suất máy phát phải được cung cấp cho hệ thống kích từ.

Trong trường hợp có sự thay đổi nhanh công suất tuabin do bộ điều tốc làm việc, sự biến đổi điện áp đầu cực máy phát nhờ tác động của các tín hiệu phản hồi được hạn chế để không vượt quá 2% khi máy phát được nối vào hệ thống điện.

Thành phần chính của hệ thống kích từ

Thiết bị kích từ bao gồm máy biến áp kiểu khô, các bộ chỉnh lưu thyristor, bộ điều chỉnh tự động điện áp AVR, bộ phận diệt từ, thiết bị bảo vệ quá áp và tất cả trang thiết bị cần thiết cho việc điều khiển, bảo vệ hệ thống kích từ và máy phát trong các điều kiện vận hành bình thường và sự cố.

Thiết bị kích từ ban đầu sẽ cung cấp dòng kích từ định mức thích hợp, đảm bảo chắc chắn và ổn định phát xung mở cơ cấu chỉnh lưu thyristor. Thiết bị cho phép kích hoạt các thiết bị kích thích từ các nguồn tạm thời bên ngoài với công suất dòng kích từ liên tục tới l,2 lần công suất định mức và có thể điều chỉnh liên tục với các bước điều chỉnh l0% đến 100% điện áp đầu cực máy phát, để kiểm soát sự bão hoà máy phát và thử nghiệm đặc tính trở kháng trong thời gian vận hành.

Tất cả các tính năng điều khiển, bảo vệ và hoạt động của thiết bị tương thích với chế độ điều khiển từ xa từ phòng điều khiển nhà máy. Điều khiển từ xa được giới hạn trong một vài điều khiển, chẳng hạn chỉ với chức năng như "khởi động-dừng" và "tăng-giảm" thông qua bộ điều chỉnh tự động điện áp và điều khiển bằng tay biến trở tăng-giảm. Thiết bị kích từ được thiết kế để có đủ khả năng khởi động và vận hành ứng với công suất nguồn hạn chế và phải độc lập với nguồn tự dùng xoay chiều AC của nhà máy.

Bộ tự động điều chỉnh điện áp

Mỗi hệ thống kích từ của máy phát được trang bị một bộ tự động điều chỉnh điện áp (Automatic Voltage Regulator - AVR). Bộ AVR được đấu nối với các biến điện áp một pha ll0V riêng biệt nhau nằm trong tủ thiết bị đóng cắt máy phát. Bộ AVR đáp ứng được thành phần pha thứ tự thuận của điện áp máy phát và không phụ thuộc vào tần số. Bộ AVR là loại điện tử kỹ thuật số, nhận tín hiệu đầu vào là điện áp 3-pha tại đầu cực máy phát, sử dụng nguyên lý điều chỉnh PID theo độ lệch điện áp đầu cực máy phát, nó cũng có chức năng điều chỉnh hằng số hệ số công suất và hằng số dòng điện trường.

Một bộ cài đặt điện áp được sử dụng, thiết bị này thích hợp với việc vận hành bằng tay tại tủ điều chỉnh điện áp và tại tủ điều khiển tại chỗ tổ máy. Bộ cài đặt này có khả năng đặt dải điện áp đầu cực máy phát trong khoảng ±5% giá trị điện áp định mức. Tất cả các bộ cài đặt giá trị vận hành đều là kiểu điện tử kỹ thuật số. Bộ cài đặt giá trị điện áp vận hành bằng tay và bộ cài đặt giá trị điện áp mẫu phải tự động đặt về giá trị nhỏ nhất khi tổ máy dừng. Bộ AVR tự động mở hoặc đóng mạch mồi kích từ ban đầu trong quá trình khởi động tổ máy.

Chức năng bù điện kháng được thiết kế kèm theo các phương pháp điều chỉnh để có thể bù điện kháng trong khoảng lớn nhất là 20%. Chức năng bù dòng giữa các tổ máy được thiết kế để đảm bảo điện kháng được phân bổ ổn định giữa các máy phát. Có biện pháp ngăn ngừa quá kích từ máy phát trong quá trình khởi động và dừng bình thường của tổ máy.

Bộ AVR cùng với trang thiết bị phụ được đặt trong tủ độc lập trên sàn máy phát, phù hợp với các tủ khác của hệ thống kích từ. Tất cả trang thiết bị cho vận hành và điều khiển được lắp trên mặt trước của tủ.

Các mạch tổ hợp được thiết kế với độ tin cậy lớn nhất có thể và có kết cấu dự phòng phù hợp để sự cố ở một vài phần tử điều khiển sẽ không làm hệ thống kích từ gặp nguy hiểm hay không vận hành. Tất cả các bộ phận sẽ phù hợp với điều kiện làm việc liên tục và dài hạn dưới điều kiện nhiệt độ 00C-700C và độ ẩm tới 95%.

Mỗi cầu nắn dòng thyristor được trang bị riêng một mạch điều khiển xung. Mạch điều khiển xung có khả năng vận hành tự động và không tự động.

Các cổng tín hiệu vào và ra có thể bị ảnh hưởng do các nhiễu loạn trong mạch điều khiển, do đó được bảo vệ bằng các bộ lọc nhiễu hoặc bằng các rơ le thích hợp.

Độ tin cậy và chính xác của góc pha mạch điều khiển xung phải đảm bảo sao cho các bộ chỉnh lưu hoạt động trong toàn bộ phạm vi áp xoay chiều là 30% - 150% giá trị định mức và tần số là 90%- 145% giá trị định mức, thậm chí cả khi sóng điện áp bị méo (không là hình sin).

Bộ AVR cơ bản gồm có một vòng lặp điều chỉnh áp bằng các tín hiệu tích phân tải để đạt được sự ổn định tạm thời và ổn định động. Đo lường điện áp máy phát được thực hiện trên cả ba pha. Độ chính xác của điện áp điều chỉnh nằm trong trong khoảng 0.5% giá trị cài đặt, trong các chế độ vận hành từ không tải tới đầy tải.

Một tín hiệu điều khiển từ bên ngoài được tác động vào bộ AVR để thay đổi liên tục giá trị điều chỉnh mẫu mà không cần bất cứ một bộ phận quay nào. Một mạch cản có thể được sử dụng để hạn chế độ dốc của tín hiệu bên ngoài, nếu cần thiết.

Bộ AVR được cung cấp cùng với các bộ giới hạn giá trị kích từ min, max và có thể điều chỉnh; bộ giới hạn cho phép tổ máy vận hành an toàn và ổn định, thậm chí tại các giá trị giới hạn trên và dưới kích từ. Bộ giới hạn hoạt động sẽ tác động điều chỉnh góc mở các thyristor. Nó có khả năng đưa đường cong vận hành của các bộ giới hạn càng gần với đường cong công suất của tổ máy. Do sự xuất hiện sụt áp tức thời hoặc do ngắn mạch ngoài, bộ giới hạn quá kích từ sẽ không phản ứng trong khoảng 1s để cho phép chính xác lại dòng kích từ cưỡng bức.

Các giá trị đo lường thích hợp như đo tính trễ của mạng được lấy để đưa vào phục vụ chế độ vận hành dưới kích từ.

Một khoá Giữ ổn định mạng - switchable stabilizing network được trang bị để góp phần dập dao dộng của tổ máy bằng cách điều khiển thích hợp bộ kích từ. Tín hiệu ổn định được giới hạn sao cho nó không thể làm bộ kích từ thay đổi quá l0% giá trị bình thường trong bất cứ trường hợp nào. Tín hiệu ổn định sẽ tự động cắt khi dòng tác dụng nhỏ hơn giá trị đã xác định. Nó có khả năng xác định các giá trị từ 10-30% giá trị dòng tác dụng bình thường và điều chỉnh tín hiệu đầu ra của khoá Giữ ổn định mạng theo thực tế với các giá trị liên tục từ 0 tới giá trị lớn nhất của nó. Các thông số ổn định được dựa vào thành phần tích phân của biến đổi công suất tác dụng. Tín hiệu công suất đầu vào được lọc thích hợp để không sinh ra giá trị bù điện áp cố định. Bộ AVR được trang bị bộ điều khiển nạp đường dây và mạch bù dòng tổ máy để phân bố tải giữa các máy phát.

Tính năng của các bộ điều khiển số:

- Chip vi xử lý trung tâm (CPU) là loại 32bit và có khả năng mở rộng với nhiều bộ vi xử lý.

- Hai cổng nối tiếp theo chuẩn RS 232C với tốc độ giao tiếp là 9600 baud, phần mềm có khả năng ghi lại trình tự khởi động máy và mọi sự kiện phát sinh trong chế độ vận hành bình thường.

- Có hai cổng song song theo tiêu chuẩn, một trong hai cổng được sử dụng để bảo dưỡng, kiểm tra phần mềm.

- Bộ nhớ chỉ đọc có khả năng nạp chương trình (EPROM) được cung cấp để vận hành hệ thống và thi hành các chương trình điều khiển. Nó được thiết kế sao cho bộ điều khiển có thể phục hồi tự động sau sự cố bên trong CPU mà không đòi hỏi cài lại chương trình từ các đĩa lưu trữ. Hệ thống được chuyển sang chế độ vận hành bằng tay trong khi bộ điều khiển số đang phục hồi trạng thái điều khiển bình thường. Tất cả các biến số chọn lựa cho vận hành và biến số thời gian vận hành đòi hỏi để chip vi xử lý khởi động lại sẽ được lưu trữ trên EPROM.

Trang thiết bị cũng bao gồm các phần trợ giúp định dạng cấu hình, trợ giúp chỉnh định tham số và trợ giúp về tự chuẩn đoán, cảnh báo.

Các biến số chính của quá trình ở dạng tương tự được biến đổi với tần số lấy mẫu ít nhất là 12 bit.

Bộ điều chỉnh điện áp được đặt trong tủ vỏ kim loại với cấp bảo vệ IP43 hoặc cao hơn.

Bộ điều chỉnh điện áp bằng tay

Bộ điều chỉnh điện áp bằng tay có khả năng điều chỉnh góc mở thyristor bằng một mạch độc lập. Để chỉ báo sự khác nhau giữa điều khiển bằng tay và điều khiển tự động, sẽ trang bị một mạch cân bằng. Trong trường hợp bộ điều chỉnh tự động gặp sự cố thì điều chỉnh bằng tay phải sẵn sàng để tổ máy tiếp tục vận hành. Một mạch chuyển tiếp phải được cung cấp để cho phép chuyển từ chế độ tự động sang chế độ bằng tay mà không có sự thay đổi nào cho bộ kích từ.

Các thiết bị phục vụ điều khiển bằng tay được cung cấp cho mỗi hệ thống kích từ máy phát. Trang thiết bị chuyển mạch được cung cấp cho hệ thống kích từ tại các tủ điều khiển tổ máy tại chỗ và tại phòng điều khiển để có thể chọn lựa chế độ vận hành của hệ thống kích từ là tự động điều chỉnh điện áp (AVR) hoặc diều chỉnh bằng tay.

Một bộ điều khiển chuyển tiếp phải được cung cấp để chuyển tiếp điều khiển kích từ từ chế độ AVR sang chế độ điều chỉnh bằng tay trong trường hợp mất tín hiệu từ một vài thiết bị đo áp hoặc nguồn vận hành DC, AC của hệ thống AVR. Bộ phát hiện dưới áp xoay chiều sẽ phân biệt được giữa sự cố của mạch áp thứ cấp và sự sụt áp của mạch sơ cấp gây ra bởi các sự cố ngắn mạch.

Trang thiết bị điều khiển bằng tay được thiết kế để liên tục và tự động đặt tại các vị trí tương ứng với các giá trị mà bộ AVR đạt được sao cho không có sự thay đổi về dòng kích từ nào xảy ra khi chuyển từ chế độ AVR sang điều khiển bằng tay hoặc do chọn chế độ vận hành hoặc do bộ điều khiển chuyển tiếp tác động.


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: