Vận hành và điều khiển hệ thống điện docx

1 VẬN HÀNH VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN: TS. Huỳnh Châu Duy Bộ môn Hệ thống điện Trường ĐạihọcBáchKhoaTP. HCM Chương 2: Vận hành máy phát điện 2 MÁY PHÁT ĐIỆN chỉ có thể phát ra điện khi: - được cung cấpmột công suấtcơ, M để làm quay rotor. - đượccấp dòng kích từ vào cuộn dây rotor để tạora từ thông chính, φ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện Động cơ sơ cấp Máy kích từ M φ Máy phát ĐIỆN NĂNG 2 3 -Khithayđổi công suấtcơ, M Æ tầnsố, f và công suấttácdụng, P F thay đổi. -Khithayđổidòngkíchtừ (công suấtkíchtừ) Æ điện áp, U và công suấtphản kháng, Q F thay đổi. Động cơ sơ cấp Máy kích từ M φ Máy phát f, P F U, Q F Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 4 - TẦN SỐ, f được điềuchỉnh bởi công suấtcơ, M. - ĐIỆN ÁP, U được điềuchỉnh bởi công suấtkíchtừ . Tuy nhiên, -Sựđiềuchỉnh công suấtcơ, M cũng làm thay đổi chút ít điệnáp, U. -Sựđiềuchỉnh công suấtkíchtừ cũng làm thay đổi tầnsố, f nhưng không nhiều. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 3 5 I. Hệ kích từ máy phát điện đồng bộ Hệ kích từ có nhiệmvụ cung cấp dòng điệnmộtchiều cho các cuộndâykíchtừ nhằm: -Giữđiện áp không đổi khi phụ tảibiến đổi. -Nâng cao giớihạncôngsuấttruyềntải từ nhà máy điệnvàohệ thống đảm để bảo ổn định tĩnh và ổn định động. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 6 -Trong chếđộlàm việcbìnhthường, bộ tựđộng điềuchỉnh kích từ (TĐK) sẽ: Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện * Điềuchỉnh điệnáptrênđầucực máy phát. * Thay đổilượng công suấtphản kháng. * Nâng cao ổn định tĩnh và ổn định động cho hệ thống điện. 4 7 -Trong chếđộsự cố (ngắnmạch): * Chỉ có bộ phậnkíchtừ cưỡng bứclàmviệcmàcho phép duy trì điệnápcủalưới ổn định. * Hiệuquả thựchiện nhiệmvụ trên phụ thuộcvào: -Đặctrưng và thông số củahệ thống kích từ. -Cũng như kếtcấucủabộ phậntựđộng điều chỉnh kích từ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 8 Hệ kích từ máy phát đồng bộ phải đảmbảo: 1. Duy trì điện áp máy phát U trong điềukiệnlàmviệc bình thường. Æ Điềuchỉnh dòng kích từ. Æ Điềuchỉnh điệnápkíchtừ U t . t t t r U I = Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 5 9 2. Giữđồng bộ giữa máy phát vớilướikhiđiệnáplưới hạ thấpdo xảyrangắnmạch ở xa. Æ Cưỡng bứckíchtừ. Æ Muốnvậyhệ kích từ phảicókhả năng tăng nhanh gấp đôi dòng kích từ trong khoảng 0,5 giây. () 2 5,0 = − tdm tdmtm U UU t(s) 0,5 U tdm U tm(0,5) U t Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 10 3. Để bảovệ cách điệncủadâyquấnkíchtừ khi sự cố ngắnmạch nộibộ dây quấnstator. Æ Triệttừ trường kích thích. Æ Nghĩalàgiảm nhanh dòng I t đến không mà điệnáptrênđiệntrở triệttừ R T không vượt quá 5 lầnU tdm. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 6 11 Hệ thống kích từ có thểđượcchế tạotheo3 loạisau: -Hệ thống kích từ dùng máy phát điệnmột chiều -Hệ thống kích từ dùng máy phát điện xoay chiều, chỉnh lưu. -Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưucóđiều khiển. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 12 II. Máy phát điện đồng bộ làm việcvới tải đốixứng Chếđộlàm việccủa máy phát điện đồng bộ vớitải đốixứng đượcthể hiện qua các đạilương như: -điệnáp, U ởđầudâyquấnphần ứng, -dòng điệntải, I trong dây quấnphần ứng, -dòng điệnkíchtừ i t , -hệ số công suất cos ϕ ,Æcos ϕ = const do tải bên ngoài quyết định -tầnsố f hoặctốc độ quay n,Æ f = f đm Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 7 13 1. Đặc tính không tải U 0 = E = f(i t ) khi I = 0; f = f đm . 2. Đặc tính ngắnmạch I n = f(i t ) khi U = 0; f = f đm . 3. Đặc tính ngoài U = f(I) khi i t = const; cos ϕ = const và f = f đm . 4. Đặc tính điềuchỉnh i t = f(I) khi U = const; cos ϕ = const và f = f đm . 5. Đặc tính tải U = f(i t ) khi I = const, cos ϕ = const và f = f đm . Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 14 Sơđồnốidâyxácđịnh các đặc tính của máy phát điện đồng bộ Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 8 15 Khi làm việc trong máy phát có các tổnhaonhư: -tổnhaođồng, -tổnhaosắt, -tổn hao kích từ, -tổnhaophụ, -tổnhaocơ. * Tổnhaovàhiệusuấtcủamáy phát điện đồng bộ: Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 16 1. Tổnhaođồng là công suấtmấtmáttrêndây quấnphầntĩnh vớigiả thiếtlàmật độ dòng điện phân bổđềutrêntiếtdiệncủadâydẫn. Tổnhaonàyphụ thuộcvào: * Trị số mật độ dòng điện * Trọng lương đồng Và thường được tính ở nhiệt độ 75 0 C. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 9 17 2. Tổnhaosắttừ là công suấtmất mát trên mạch từ (gông và răng) do từ trường biến đổi hình sin (ứng vớitầnsố f 1 ) -Tổnhaonàyphụ thuộcvàotrị số của: * Từ cảm. * Tầnsố. * Trọng lượng lõi thép. * Chấtlượng của tôn silic. * Trình độ công nghệ chế tạolõithép. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 18 3. Tổnhaokíchtừ là công suấttổn hao trên điệntrở củadâyquấnkíchtừ và của các chổi than. Nếu máy kích từđặttrêntrụccủamáyđồng bộ thì công suấttổnhaotrênphải chia cho hiệusuất của máy kích từ. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 10 19 4. Tổnhaophụ bao gồm các phầnsau: a) Tổnhaophụ do dòng điện xoáy ở các thanh dẩn củadâyquấn stato và các bộ phận khác củamáy, dưới tác dụng củatừ trường tản do dòng điệnphần ứng sinh ra. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 20 b) Tổnhaoở bề mặtcựctừ hoặc ở bề mặtcủalõithép rotor máy cực ẩn do stator có rãnh. c) Tổnhaoở răng của stator do: -Sựđậpmạch ngang và dọccủatừ thông chính -Các sóng điều hòa bậc cao vớitầnsố khác f 1 . Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện–TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện [...]... nhiều Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 26 13 IV Máy phát điện đồng bộ làm việc song song: Trong mỗi nhà máy điện thường có đặt nhiều máy phát điện đồng bộ và các nhà máy điện được làm việc chung trong hệ thống điện Như vậy, trong hệ thống điện có rất nhiều máy phát điện đồng bộ làm việc song song Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh... mômen điện từ có trị số rất lớn có thể sinh ra sự cố làm hỏng máy và các thiết bị điện khác gây rối loạn hệ thống điện thì: Các trị số tức thời của điện áp máy phát điện và hệ thống điện phải luôn bằng nhau Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 30 15 Muốn vậy phải đảm bảo các điều kiện sau đây: -Điện áp của máy phát UF phải bằng điện áp của lưới điện. .. máy phát điện Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 32 16 * Sự trùng pha giữa điện áp của máy phát điện và của lưới điện được kiểm tra bằng: -đèn vônmet có chỉ số không -dụng cụ đo đồng bộ * Thứ tự pha của máy phát điện thường chỉ được kiểm tra một lần sau khi lắp ráp máy và hòa đồng bộ với lưới điện lần đầu Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS... điện Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 36 18 1 Phương pháp đồng bộ chính xác Theo phương pháp này, máy phát được kích từ và tăng tốc độ quay gần bằng tốc độ đồng bộ Thời điểm đóng đồng bộ vào mạng được chọn bởi nhân viên vận hành hoặc do thiết bị tự động theo các điều kiện: Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận. .. trình diễn ra càng nhanh càng tốt Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 34 17 Quá trình hòa đồng bộ máy phát điện phải được thực hiện sao cho ảnh hưởng của dòng điện này nhỏ nhất đến mức có thể, quá trình diễn ra càng nhanh càng tốt Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 35 Phương pháp hòa đồng bộ... Máy phát điện đồng bộ sẽ làm việc với tải không đối xứng Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 22 11 Khi đó, trong máy phát điện đồng bộ sẽ sinh ra một số hiện tượng bất lợi như: -điện áp không đối xứng, -các sóng điều hòa s.đ.đ., -dòng điện bậc cao xuất hiện làm tổn hao tăng lên, -rotor nóng, -máy rung,… Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS... kế báo nhiệt độ hệ thống làm mát cho máy phát khác thường Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 51 b) Nguyên nhân: - Có thể do hệ thống làm mát không bình thường: * Nhiệt độ của nước vào làm mát quá 300C * Các đường ống làm mát bị cáu bẩn hoặc bị tắt ở bên trong * Hỏng bơm đẩy nước tuần hoàn làm mát Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh... giảm Hệ số công suất tăng Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 62 31 - Trường hợp cuộn kích từ bị nối tắt hoàn toàn do chạm masse tại hai điểm, máy phát nhận công suất kích từ từ hệ thống về để duy trì cân bằng điện áp (UF = UHT) * Nên đồng hồ đo công suất phản kháng chỉ ngược lại * Hệ số công suất cosϕ sớm Vận hành và điều khiển hệ thống điện –... hồ công suất phản kháng tăng lên Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 68 34 - Tần số và điện áp có thể bị giảm xuống - Có thể có đèn báo “Sập van hơi chính”, chuông kêu - Có thể có tín hiệu bên turbine đánh sang “máy móc nguy hiểm” Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 69 b) Nguyên nhân: - Có thể... điện Do đó, tiết kiệm đươc than trong thời gian đó, Nâng cao đươc các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật khi thiết kế và vận hành Vận hành và điều khiển hệ thống điện – TS Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vận hành máy phát điện 29 * Ghép một máy phát điện đồng bộ làm việc song song: Khi ghép một máy phát điện đồng bộ làm việc song song với hệ thống điện hoặc với một máy phát điện đồng bộ khác, để tránh: -dòng điện . tĩnh và ổn định động. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 6 -Trong chếđộlàm việcbìnhthường, bộ tựđộng điềuchỉnh kích từ (TĐK) sẽ: Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ. kỹ thuậtkhithiếtkế và vận hành. Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 30 Khi ghép một máy phát điện đồng bộ làm việc song song vớihệ thống điệnhoặcvớimột máy phát điện đồng. vậnhànhhoặc do thiếtbị tựđộng theo các điềukiện: Vậnhànhvàđiềukhiểnhệ thống điện TS. Huỳnh Châu Duy Chương 2 – Vậnhànhmáyphátđiện 38 -Vậntốc góc của máy phát bằng vậntốc góc củahệ thống. - Điện pcủa