Các chế độ làm việc của máy phát điện

Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện Các chế độ làm việc của máy phát điện

CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN NỘI DUNG I CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG I.1 Biểu đồ véc tơ đặc tính cơng suất máy phát điện: I.1.1 Biểu đồ véc tơ I.1.2 Góc tải: I.1.3 Các đường cong đặc tính máy phát: I.2 Phạm vi hoạt động, đường cong công suất máy phát điện: 10 I.2.1 Công suất định mức: 10 I.2.2 Điện áp định mức: 10 I.2.3 Hệ số công suất máy phát: 10 I.2.4 Tốc độ quay định mức: .10 I.2.5 Đường cong công suất máy phát điện: .10 II CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT KHI CÁC THÔNG SỐ THAY ĐỔI: 12 II.1 Khi công suất vượt định mức: .12 II.2 Khi điện áp đầu cực tăng lên giảm so với điện áp định mức:.12 II.3 Khi tần số bị dao động: 13 II.4 Khi hệ số công suất cos thay đổi: 14 III CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHƠNG BÌNH THƯỜNG 15 III.1 Khái quát chung: 15 III.2 Chế độ tải máy phát: 15 III.3 Chế độ độ vận hành không đối xứng: 17 III.4 Chế độ không đồng bộ: 18 III.5 Các chế độ khác: 18 III.5.1 Khi nhiệt độ máy phát tăng trị số cho phép: 18 III.5.2 Khi có chạm đất pha cuộn dây stato: 18 III.5.3 Khi có chạm đất pha cuộn dây rơto: 19 III.5.4 Khi có ngắn mạch đầu cực máy phát điện: 19 III.5.5 Máy phát điện bị kích thích: 20 Tác giả: Trịnh Quang Khải III.5.6 Máy phát trở thành động điện: 21 III.5.7 Không nâng điện áp máy phát: 22 Tác giả: Trịnh Quang Khải CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG I Chế độ làm việc bình thường máy phát điện chế độ làm việc ổn định, đáp ứng yêu cầu công suất phụ tải, trì thời gian cung cấp điện liên tục với tần số điện áp đầu cực máy phát đạt trị số định mức cho phép Ở chế độ làm việc bình thường nhiệt độ máy phát phải nằm giới hạn nhiệt độ cho phép Khi vận hành nhiệt độ máy phát tăng lên, nhiệt độ giới hạn quy định gọi nhiệt độ cho phép, chế độ làm việc bình thường nhiệt độ cho phép phận máy phát quy định quy phạm kỹ thuật Không phép vận hành máy phát điện với nhiệt độ lớn nhiệt độ cho phép Khi nhiệt độ khí làm mát 450C độ tăng nhiệt độ nhiệt độ lớn cho phép phận máy phát quy định theo Bảng Tên phận Cuộn dây rôto máy phát Cuộn dây stato máy phát Lõi sắt stato Bảng Độ tăng nhiệt độ 0C 85 70 60 Nhiệt độ lớn max0C 130 115 105 Khi nhiệt độ gió làm mát máy phát điện tăng giảm 450C bắt buộc phải tăng giảm dòng điện qua stato theo Bảng Phạm vi tăng giảm nhiệt độ 450C ÷ 500C 500C ÷ 550C 450C ÷ 250C Bảng Tăng lên 10C buộc phải giảm Giảm xuống 10C cho phép dòng điện (% I đm) tăng dòng điện (% I đm) 0,5 Khi nhiệt độ gió làm mát giảm thấp 250C khơng tăng dòng điện stato (Is) 100% Iđm Chế độ làm việc định mức chế độ làm việc bình thường máy phát điện, thông số kỹ thuật điện áp đầu cực UF, dòng điện IF, tần số fF, công suất phát SF, hệ số công suất cos F nằm giới hạn định mức I.1 Biểu đồ véc tơ đặc tính cơng suất máy phát điện: I.1.1 Biểu đồ véc tơ Biểu đồ véc tơ dùng để biểu diễn mối quan hệ đại lượng Eo, U I máy phát điện có ảnh hưởng điện kháng đồng Sơ đồ tương đương pha sơ đồ véc tơ Hình Điện áp rơi tổng trở đồng lấy Zs.I Điện áp đầu cực máy phát có tải là: Tác giả: Trịnh Quang Khải U = Eo - Zs.I Hình Mạch tương đương pha sơ đồ véc tơ có điện kháng đồng Xs Trên Hình 1: V điện áp đặt vào tải “R, X” Eo sức điện động cảm ứng định mức đầu cực máy phát điện trở đồng Xa điện kháng ảo X1 điện kháng rò phần ứng Xs điện kháng đồng R điện trở tải X điện kháng tải Zs tổng trở đồng góc tải hay độ lệch pha điện áp U Eo E sức điện động bên máy phát I.1.2 Góc tải: Góc tải “ ” (Hình 1) góc lệch pha sức điện động không tải Eo điện áp U cực máy phát máy phát mang tải Góc tải tăng giảm theo tăng giảm dòng điện phụ tải Góc tải khơng phụ thuộc vào hệ số cơng suất cos Khi phụ tải tăng góc tải tăng lên nghĩa độ sụt áp tăng Để trì góc tải khơng đổi máy điều tốc tua bin máy phát xác định nhanh chóng tình trạng tăng cường mô men quay cho tua bin đồng nghĩa với việc tăng cường lực quay cho tua bin Đây giải pháp để trì ổn định điện áp máy phát trình vận hành máy phát điện Thí dụ: Với máy phát điện tua bin nước - Khi phụ tải tăng, máy điều tốc tua bin nước phải kịp thời điều chỉnh tăng lượng nước chảy vào tua bin để tăng cường lực quay cho cánh tua bin, trì góc tải không đổi, giữ ổn định điện áp đầu cực máy phát điện I.1.3 Các đường cong đặc tính máy phát: Các đường cong đặc tính dùng để mô tả mối quan hệ đại lượng điện có liên quan máy phát điện vận hành chế độ không tải, chế độ ngắn mạch trì, chế độ mang tải định mức Tác giả: Trịnh Quang Khải I.1.3.1 Đường cong bão hịa khơng tải: Đường cong bão hịa khơng tải “OM” Hình 2b mơ tả quan hệ dịng điện kích thích điện áp đầu cực máy phát Khi máy phát điện chạy không tải với tốc độ quay rơ to định mức có dịng điện kích thích tăng dần lên từ trị số khơng Điện áp máy phát tăng lên dịng điện kích thích tăng Khi điện áp vùng có trị số thấp Uo If có quan hệ gần tuyến tính Trên vùng bão hịa đường đặc tính OM gần ngang, điện áp Uo không tăng If tiếp tục tăng lên Khi máy phát vận hành mang tải mà cắt điện pha làm tăng điện áp đầu cực máy phát Từ trở máy phát có ảnh hưởng hạn chế tăng điện áp, mức độ tăng điện áp đầu cực máy phát tùy thuộc vào từ trở máy phát lớn hay bé a) Sơ đồ thử nghiệm khơng tải b) Đường cong bão hịa khơng tải Hình Thử nghiệm đặc tính khơng tải máy phát Trên đường cong OM lấy điểm “c” tương ứng với điện áp U = 1,2 Uđm, dóng sang ngang cắt trục tung điểm b Từ O kẻ đường tiếp tuyến với đường OM cắt đường thẳng cb c· Tính hệ số bão hịa biểu thức: cc· = bc· Tác giả: Trịnh Quang Khải Hình Đường cong tính tốn hệ số bão hịa từ I.1.3.2 Đường cong ngắn mạch pha: a) Sơ đồ thử nghiệm ngắn mạch pha b) Đường cong ngắn mạch pha Hình Thử nghiệm đặc tính ngắn mạch pha Đường cong ngắn mạch pha thể Hình Dạng ngắn mạch pha xảy máy phát điện có tốc độ quay rô to định mức, đầu cực cuộn dây phần ứng nối tắt (nối ngắn mạch), dòng điện kích thích tăng dần từ trị số Ta gọi dạng ngắn mạch trì ngắn mạch lâu dài Trong vận hành máy phát bị ngắn mạch đầu cực ta gọi ngắn mạch tức thời gọi dạng ngắn mạch cố Dòng điện ngắn mạch pha phụ thuộc vào tổng trở cuộn dây phần ứng cuộn dây phần ứng có điện trở đồng nhỏ điện kháng ảo Xa có ngắn mạch (Hình 1) 105% UđmF từ thơng o lới thép tăng lên gây nóng mạch từ làm nguy hại cho cách điện cuộn dây làm suy giảm dần khả dẫn từ lõi thép Nếu U > 110% UđmF cuộn dây máy phát dễ bị chọc thủng cách điện, phá hỏng máy phát Khi điện áp tăng cao qúa định mức dẫn đến hư hỏng thiết bị tiêu thụ điện: Cháy bóng đèn, cháy động điện, cháy hỏng thiết bị điện có yêu cầu điện áp ổn định nhạy cảm với điện áp Khi điện áp dao động vượt giới hạn cho phép hệ thống tự động điều chỉnh điện áp AVR, PSS khởi động để trì điện áp đầu cực máy phát II.3 Khi tần số bị dao động: Tần số f(Hz) máy phát điện tiêu định việc cho phép máy phát hòa vào hệ thống điện Tần số quy chuẩn f = 50Hz toàn hệ thống điện quốc gia (ở số nước tần số lấy quy chuẩn f = 60Hz) Các máy phát điện hoạt động không tần số không cho phép hòa vào hệ thống điện Trong chế độ làm việc bình thường tần số f = 50Hz dao động phạm vi cho phép: fcf = ±0,2Hz fcf = ± 0,4% fđm Như chế độ làm việc bình thường tần số máy phát phép dao động phạm vi f = 49,8Hz đến f = 50,2Hz Dựa biểu thức tính tốn tốc độ đồng - n tốc độ đồng - f tần số - p số độ cực máy phát Nếu tần số máy phát tăng vượt giới hạn cho phép f > 50,2Hz rơto máy phát tuabin chạy vượt tốc làm mòn hỏng gối trục.Tần số tăng lên dẫn đến lệch pha điện áp máy phát điện điện áp hệ thống điện n= Tác giả: Trịnh Quang Khải 60f p 13 (UF, Uht) góc lệch pha điện áp máy phát điện điện áp hệ thống điện, cf góc lệch pha giới hạn cho phép Nếu (UF, Uht) > cf máy phát điện rơi vào tình trạng ổn định Hình Hình biểu diễn góc lệch pha véc tơ điện áp máy phát véc tơ điện áp hệ thống điện Nếu tần số giảm giới hạn cho phép f < 49,8Hz tốc độ quay giảm, điều kiện làm mát bị giảm làm cho máy phát bị phát nóng Do điện áp đầu cực máy phát tỉ lệ với sức điện động phần ứng mà sức điện động phần ứng lại tỉ lệ với số vịng quay Eư = Ce. n tốc độ giảm điện áp đầu cực máy phát giảm theo Để trì điện áp định mức máy phát phải: Tăng dịng điện kích thích lên lớn định mức Ikt > Iktđm làm cho điện áp đầu cực máy phát tăng lên Nhưng việc tăng dịng kích thích lại làm cho làm cuộn dây rơto phát nóng bất lợi cho máy phát Giảm bớt phụ tải để giảm phản ứng phần ứng giảm mô men điện từ làm cho điện áp đầu cực máy phát tăng lên công suất phát máy phát điện lại giảm II.4 Khi hệ số công suất cos  thay đổi: Trong chế độ làm việc bình thường hệ số cos quy định nằm giới hạn đảm bảo tiêu vận hành kinh tế cho máy phát điện Hệ số cos quy định: cosđm = 0,8 ÷ 0,95 PF cos F = SF Hình 10 Tam giác cơng suất P,Q,S hệ số công suất cos Trong thực tế hệ số cos thường hay dao động giới hạn định mức Khi cos F < cos đm: Công suất tác dụng (PF = SF.cos F) phát máy phát giảm đi, sin tăng lên, công suất phản kháng (QF = SF.sin F) tăng lên, dòng điện phản kháng Ipk tăng lên làm cho phản ứng khử từ tăng lên dẫn đến điện áp đầu cực giảm Tác giả: Trịnh Quang Khải 14 Muốn giữ ổn định điện áp phải tăng dịng điện kích từ lớn dịng kích từ định mức: Ikt > Iktđm Nhưng dịng điện kích từ tăng lên q định mức lại gây phát nóng cho cuộn dây rơto Khi cos F > cos đm: cos F tăng sin F giảm đi, công suất phản kháng (QF = SF.sin F) giảm đi, dòng điện phản kháng Ipk giảm làm cho phản ứng khử từ giảm dẫn đến điện áp đầu cực tăng lên Muốn giữ ổn định điện áp phải giảm dịng điện kích từ Khi giảm dịng kích từ nhiệt độ máy phát giảm đi, công suất tác dụng (PF = SF.cos F) phát máy phát phép tăng lên Nếu PF > PFđm động sơ cấp máy phát điện lại rơi vào tình trạng tải, bất lợi cho máy phát Khi hòa vào lưới điện quốc gia cos F > 0,95 máy phát phát huy tối đa công suất, hiệu suất làm việc máy phát có tăng lên máy phát hoạt động ổn định III CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHƠNG BÌNH THƯỜNG III.1 Khái qt chung: Chế độ làm việc khơng bình thường chế độ làm việc ổn định máy phát điện, không đáp ứng u cầu cơng suất phụ tải, khơng trì thời gian cung cấp điện liên tục với tần số điện áp đạt định mức cho phép Chế độ làm việc khơng bình thường hay xảy khoảng thời gian ngắn Nếu tình trạng khơng bình thường có nguy phá hỏng máy phát phải cho ngừng hoạt động máy phát Ngày máy phát điện trang bị thiết bị tự động có khả kiểm sốt tình trạng hoạt động máy phát thơng qua thiết bị đo lường, tín hiệu Trong đó: Hệ thống điều khiển tự động có khả trì ổn định điện áp, tần số; Hệ thống relay tự động cắt điện có cố: ngắn mạch, chạm đất pha cuộn dây stato chạm đất mạch điện kích thích, đồng giảm dịng điện kích thích điện cuộn dây kích thích máy phát … III.2 Chế độ tải máy phát: Khi công suất phát tăng cao so với công suất định mức máy phát gọi tải: SF > SđmF, PF > PđmF, QF > QđmF Khi tải dòng điện xoay chiều qua cuộn dây stato dòng điện chiều qua cuộn dây rô to tăng lên trị số định mức làm cho nhiệt độ máy phát tăng lên cao mức quy định làm hỏng cách điện máy phát Có hai trạng thái tải: Tác giả: Trịnh Quang Khải 15 Quả tải bình thường xảy máy phát bị tăng cao công suất hệ thống vận hành bình thường Trong vận hành bình thường khơng cho phép q tải Q tải cố xảy có tổ máy phát đột xuất phải tách khỏi lưới Các máy phát cịn lại phải trì việc cung cấp điện cho phụ tải hệ thông dẫn đến tải ta gọi tải cố Máy phát tình trạng cố cho phép tải ngắn hạn theo dòng điện stato 50% phút Trong tất chế độ hoạt động bất thường máy phát, tải ngắn hạn cho phép theo dòng stato với bội số dòng điện so với trị số định mức dòng điện stato phải tương ứng với trị số quy định nhà máy phát điện, đồng thời số lần tải ngắn hạn không nhiều hai lần năm, tham khảo thí dụ Bảng Bảng Quá tải ngắn hạn cho phép theo dòng stato 2,0 1,5 1,4 1,3 1,3 1,1 Bội số tải Thời gian Nhà máy điện Trị An 60 qúa tải (phút) 50s 60 Nhà máy điện Hịa Bình Máy phát có cường hành kích thích cho phép tăng gấp đơi dịng kích thích định mức khoảng thời gian 50s Cường hành kích thích trạng thái chập tắt vịng dây cuộn dây kích thích rơto để tăng tức thời dịng điện kích thích nhằm chống suy giảm điện áp đầu cực máy phát dòng điện stato tăng đột biến Trong tất chế độ bất thường máy phát, thời gian tải ngắn hạn cho phép quy định theo bội số tải dịng điện dịng điện kích thích so với dòng điện định mức Thời gian tải ngắn hạn quy định với nhà máy phát điện, tham khảo thí dụ Bảng Bảng Bảng Thời gian tải ngắn hạn cho phép theo dòng stato 2,0 1,5 1,4 1,3 Bội số tải Thời gian Nhà máy điện Trị An 50s qúa tải (phút) Nhà máy điện Hịa Bình 1,2 6 1,1 60 60 Bảng Thời gian tải ngắn hạn cho phép theo dòng điện kích thích 1,4 1,25 1,2 1,15 1,10 Bội số tải Nhà máy điện Trị An 60 Thời gian tải 2,0 1,5 Bội số q tải Nhà máy điện Hịa Bình 6,50 Lâu Thời gian tải 50s dài Tác giả: Trịnh Quang Khải 16 III.3 Chế độ độ vận hành không đối xứng: Chế độ vận hành không đối xứng cịn gọi chế độ lệch tải có dịng điện phụ tải pha không cân Trên pha xuất dòng điện thứ tự thuận I1 thứ tự nghịch I2 Dòng điện I2 cảm ứng cuộn dây sta to từ thơng nghịch có vận tốc quay nhanh gấp lần tốc độ đồng bộ, từ thông lại cảm ứng cuộn dây rôto mạch từ rơto dịng điện I·2 có tần số f2 = 100Hz, gấp đôi tần số f1 = 50Hz Dòng điện I·2 gây tổn hao phụ làm cho thân rôto cuộn dây rôto bị phát nóng cục Ngồi tác dụng tương hỗ dịng điện I·2 từ thơng sinh mơ men cản M2 có chiều ngược với chiều mô men đồng M1 gây rung động máy phát điện Trong vận hành bình thường có lúc xảy đối xứng cố gây ra, giới hạn “mất đối xứng ” cho phép quy định theo chênh lệch dòng điện pha stato với dòng điện định mức Khi máy phát mang tải định mức: Với máy phát điện tua bị dòng điện chênh lệch pha khơng q 10% so với dịng điện định mức máy phát IđmF Với máy phát điện tua bị nước dịng điện chênh lệch pha khơng q 20% so với dòng điện định mức máy phát IđmF so với dòng điện định mức Khi máy phát mang tải nhỏ định mức: Mức độ đối xứng cho phép lớn quy định mức độ lệch dòng điện phải xác định thực nghiệm Theo độ bền nhiệt rô to, máy phát cho phép hoạt động ngắn hạn chế độ không đối xứng khoảng thời gian Thời gian cho phép hoạt động ngắn hạn chế độ đối xứng quy định khác cho nhà máy phát điện, tham khảo Bảng Thời gian cho phép tính sau: I2 % t 40 s Trong đó: I2% dịng điện thứ tự nghịch tính theo phần trăm (%) dòng điện định mức stato Is, t thời gian khơng đối xứng tính giây Bảng Thời gian cho phép hoạt động ngắn hạn chế độ không đối xứng I2 % 0,1 0,5 1,0 2,0 3,0 Trị An t(sec) 4000 160 40 10 4,4 I2 % 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 Hịa Bình t(sec) 40 18 10 Khi lưới điện xảy cố chạm đất pha gây đối xứng ta gọi đối xứng cố: Với lưới điện Udđ = 110kV trung tính nối đất xảy chạm đất pha dòng điện chạm đất lớn gọi dòng điện ngắn mạch pha, quy định không cho phép vận hành, phải cắt điện để tách máy phát khỏi lưới Với lưới điện Udđ 35kV trung tính cách điện xảy chạm đất pha dòng điện chạm đất nhỏ, quy định cho phép trì vận hành với thời giạn cho phép: Không với mạng điện có điện áp Udđ = 10,5 ÷ 35kV, khơng với mạng điện có điện áp Udđ = 6,3kV dòng điện chạm đất pha I(1)N lớn 5A phải cắt điện tách máy phát khỏi lưới Tác giả: Trịnh Quang Khải 17 III.4 Chế độ không đồng bộ: Trong hệ thống điện máy phát điện hoạt động bình thường chế độ đồng Trường hợp xảy đồng điện áp tần số máy phát bị dao động khơng phù hợp với hệ thống Nguyên nhân đồng dòng điện kích thích giảm bị kích thích, ngắn mạch nội máy phát điện, cố hệ thống tua bin … vài nguyên nhân khác Chế độ không đồng xảy bắt đầu hòa đồng máy phát điện vào lưới điện Yêu cầu hòa đồng máy phát phải có tần số, điện áp, thứ tự pha Khi hệ thống tự động hịa đồng hoạt động sai máy phát điện khơng hịa với hệ thống, hệ thống relais chống hịa sai làm việc khơng tốt dẫn đến tình trạng đồng thời điểm hòa Khi xảy đồng dòng điện stato máy phát tăng lên lớn, điện áp hệ thống bị dao động, máy phát điện có tiếng rú mạnh, đồng hồ bị dao động mạnh hệ thống relais bảo vệ khởi động cắt máy phát khỏi hệ thống Các máy phát điện không phép hoạt động chế độ không đồng III.5 Các chế độ khác: Chế độ khác chế độ làm việc máy phát khơng bình thường cố gây Khi có xảy cần phải phát kịp thời, tìm nguyên nhân xử lý xong cho máy phát tiếp tục hoạt động III.5.1 Khi nhiệt độ máy phát tăng trị số cho phép: Máy phát điện làm việc bình thường, cơng suất nằm định mức phát thấy: Nhiệt kế nhiệt độ cuộn dây stato rôto tăng Nhiệt kế nhiệt độ mạch từ tăng cao Nhiệt kế nhiệt độ hệ thống làm mát vượt 300C Nguyên nhân công suất tải tăng đột biến, đường thơng gió hoạt động hiệu quả, có hư hỏng hệ thống bơm nước tuần hồn làm mát…cần phải kiểm tra để tìm nguyên nhân, không phát giải phải cho ngừng hoạt động máy phát III.5.2 Khi có chạm đất pha cuộn dây stato: Thông thường máy phát điện đấu Y cuộn dây stato, trung điểm cuộn dây nối đất, máy phát trang bị relais bảo vệ chạm đất Khi xảy chạm đất relais bảo vệ chạm đất khởi động cắt điện máy phát Nếu bảo vệ relais không tác động phải giảm tải tách máy phát khỏi lưới Tác giả: Trịnh Quang Khải 18 III.5.3 Khi có chạm đất pha cuộn dây rôto: Máy phát vận hành ổn định hay không điều chỉnh dược dịng điện kích thích để trì điện áp đầu cực máy phát đạt định mức cho phép Cuộn dây kích thích mạch điện kích thích bị chạm đất đột biến thay đổi dịng điện kích thích, khơng cho phép chạm đất mạch kích thích, phải giảm tải tách máy phát khỏi lưới III.5.4 Khi có ngắn mạch đầu cực máy phát điện: Ngắn mạch đầu cực trạng thái nguy hiểm máy phát điện vì: Xuất lực điện động tác dụng lên cuộn dây phần ứng làm xô lệch cuộn dây Gây nhiệt phá hỏng cách điện máy phát Mỗi pha máy phát chịu dịng điện ngắn mạch trì Is dịng điện kích thích If tăng dần (từ ÷ Ifcf ), dịng điện Is chạy qua phần ứng, mối quan hệ If Is tuyến tính biểu thức sau: Eo Is = If Khi ngắn mạch dịng điện qua cuộn dây máy phát bị tăng đột biến sau vài giây giảm dần đến trị số dòng điện ngắn mạch trì Tại thời điểm xảy ngắn mạch có điện kháng rị phần ứng cản trở dịng điện ngắn mạch Sau thời gian dòng điện độ giảm tới trị số dòng điện ngắn mạch trì, xác định theo điện kháng đồng Zs (Hình 11) Hình 11 Đặc tuyến dịng điện ngắn mạch máy phát Hình 12 Đặc tuyến ngắn mạch xoay chiều trì Đặc tuyến Hình 12 có thành phần chiều IDC giảm dần theo số thời gian Ta Thành phần dòng điện xoay chiều IAC đạt trị số lớn ngắn Tác giả: Trịnh Quang Khải 19 mạch, sau dịng điện giảm dần chuyển sang trạng thái ngắn mạch trì có đặc tuyến hình sin có biên độ khơng đổi Dịng điện chiều sinh q trình độ xảy ngắn mạch Khi ngắn mạch dòng điện phần ứng tăng lên gây giảm từ thơng dịng điện khích thích dẫn đến giảm nhanh điện áp máy phát Vì từ thơng sinh cuộn cản có chiều ngược chiều từ thơng nên hạn chế suy giảm từ thơng chính, thời gian q độ từ đến 10 chu kỳ điện áp trì Thời gian q độ tính từ thời điểm có ngắn mạch đến thời điểm có dịng điện chiều giảm khơng Q trình q độ kéo dài từ đến 10 chu kỳ đầu tiên, chu kỳ 0,02sec Thời gian siêu độ tính chu kỳ đầu tiên, dòng điện ngắn mạch siêu độ tăng đột biến đến 40 lần dịng điện định mức Trong khoảng thời gian siêu độ lực điện động tăng lớn bẻ cong trục, làm bung bối dây stato máy phát… Sau 0,2 sec tương ứng với đến 10 chu kỳ thời gian ngắn mạch trì, dịng điện ngắn mạch trì tăng lên từ đến 10 lần dòng điện định mức Trong thời gian ngắn mạch trì nhiệt độ máy phát điện bị tăng lên qúa giới hạn cho phép gây phá hỏng cách điện Do thời gian ngắn mạch độ ngắn nên “trang bị bảo vệ rơ le máy cắt điện” khơng kịp tác động, phải tính tốn chỉnh định relay bảo vệ theo dịng điện ngắn mạch trì III.5.5 Máy phát điện bị kích thích: Hình 13 Sơ đồ ngun lý mạch kích thích máy phát điện Mất kích thích tình trạng hư hỏng mạch kích thích dẫn đến điện cuộn dây kích thích (Hình 13) Ngun nhân: Do đứt mạch cuộn dây kích thích, Do chạm đất cuộn dây kích thích hai điểm làm cho cuộn dây kích thích bị nối tắt hoàn toàn, Do hư hỏng máy phát điện kích thích (do đứt mạch cuộn dây kích thích máy phát điện kích thích thích, chổi than điện trở điều chỉnh tiếp xúc kém…) Trong trường hợp hư hỏng mạch kích thích tua bin máy phát điện quay để cấp công suất M1, máy phát không phát điện mà lại nhận điện áp Tác giả: Trịnh Quang Khải 20 từ hệ thống Lúc hệ thống điện lại cung cấp cho máy phát điện lượng công suất vô công Q·F làm cho điện áp hệ thống bị suy giảm Ngoài hệ thống điện phải cung cấp cho máy phát dịng điện kích thích phụ cuộn dây kích thích đủ để máy phát phát cơng suất tác dụng P·F làm cho dòng điện stato bị tăng lên Loại trừ trường hợp kích thích đứt mạch cuộn dây kích thích CKF, trường hợp cịn lại cuộn dây kích thích mạch kín rơto quay với vận tốc n làm cho công suất PF bị giảm đột ngột mô men cản điện từ bị giảm đột ngột so với mô men sơ cấp MCđt < M1 dẫn đến tốc độ rôto bị tăng lên, máy phát xuất hệ số trượt s, lúc máy phát rơi vào trạng thái không đồng s= n1 – n n Khi rơi vào tình trạng khơng đồng xuất mô men cản điện từ không đồng Mckđb làm cho tốc độ rôto lại giảm xuống, lúc số đồng hồ đo điện áp, đo dịng điện, đo tần số, đo cơng suất bị dao động, máy phát điện có tượng chấn động Nếu máy cắt kích thích MCKT nhảy mà máy cắt đầu cực máy phát chưa nhảy điện áp kích thích bình thường đóng điện trở lại MCKT để nâng điện áp kích thích lên Nếu điện áp kích thích bình thường mà dịng điện mạch kích thích khơng chắn mạch kích thích rơto bị đứt, cần thay máy kích thích máy kích thích dự phịng Trong điều kiện không cho phép máy phát làm việc chế độ kích thich III.5.6 Máy phát trở thành động điện: Máy phát vận hành chế độ bình thường chuyển sang chế độ động cơ, lúc mô men quay trục máy phát khơng cịn dẫn đến tình trạng cơng suất truyền từ hệ thống tua bin sang trục máy phát bị mất, máy phát chuyển thành động điện Khi máy phát nhận cơng suất P·F từ hệ thống điện dùng để thắng lực ma sát trục máy phát kéo tua bin quay Lúc đồng hồ đo công suất hữu công trị số âm, đồng hồ đo công suất vô công tăng lên, điện áp tần số giảm xuống, có tín hiệu chng đèn báo “sập van chính” báo cố tua bin “ máy nguy hiểm” Rôto máy phát điện quay với vận tốc n = n1, dịng điện kích thích rơto tồn nên máy phát phát công suất vô công Q·F lên lưới điện Thực tế cho thấy: P·F < PF Q·F > QF Gặp trường hợp khơng cần thiết dừng máy phát mà phải tìm cách phục hồi lại tua bin, nhanh chóng đưa vào tua bin để máy phát trở lại trạng thái bình thường sau điều chỉnh nâng cơng suất hữu công máy phát lên, điều chỉnh điện áp tần số trị số quy định Nếu không gài lại van tua bin khơng có cách khắc phục tách máy phát khỏi lưới điện Tác giả: Trịnh Quang Khải 21 III.5.7 Không nâng điện áp máy phát: Khi khởi động máy phát phải nâng dần tốc độ rôto lên dần đến trị số định mức, sau điều chỉnh dịng điện kích thích biến trở điều chỉnh để nâng dần điện áp máy phát có điện áp khơng nâng lên Trường hợp xảy khi: Mạch đấu dây máy kích thích bị đấu ngược cực tính Máy phát bị từ dư cần phải nạp lại từ dư Tiếp xúc chổi than không tốt lực ép lị so chổi than Cổ góp vành trượt bị bẩn gây tiếp xúc không tốt Mạch đấu dây chưa tốt quên chưa đấu nối Tác giả: Trịnh Quang Khải 22 ... suất làm việc máy phát có tăng lên máy phát hoạt động ổn định III CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG III.1 Khái quát chung: Chế độ làm việc khơng bình thường chế độ làm việc ổn định máy phát điện, ...III.5.6 Máy phát trở thành động điện: 21 III.5.7 Không nâng điện áp máy phát: 22 Tác giả: Trịnh Quang Khải CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC BÌNH THƯỜNG I Chế độ làm việc bình thường máy phát điện chế độ làm. .. 0,8÷ 0,95 Cơng suất máy phát điện bị giới hạn tăng nhiệt độ máy phát điện, máy phát điện mang tải đến định mức nhiệt độ máy phát khơng vượt nhiệt độ cho phép Sự tăng nhiệt độ máy phát có tổn thất