HD vận hành hệ thống kích từ

THỦY ĐIỆN BAC KHEE / /2012 HD08Mạch kích từ bao gồm 01 cầu chỉnh lưu 3 pha có điều khiển được cấp nguồn từ thứ cấp của máy biến áp kích từ TE nối vào đầu cực máy phát.. Nguyên lý làm việ

THỦY ĐIỆN BAC KHEE / /2012 HD08

Mạch kích từ bao gồm 01 cầu chỉnh lưu 3 pha có điều khiển được cấp nguồn

từ thứ cấp của máy biến áp kích từ TE nối vào đầu cực máy phát Mỗi nhánh củacầu chỉnh lưu bao gồm 2 thyristor mắc nối tiếp nhau

Dòng kích từ được cung cấp cho cuộn dây cực từ thông qua các điện trở sun1FL, 2FL và máy cắt dập từ MK Các cầu chì cắt nhanh RS1~ RS6 mắc nối tiếpphía sau thyristor được sử dụng để bảo vệ quá dòng Khi cầu chì đứt sẽ có tínhiệu cảnh báo Để có thể bảo vệ được thyristor, điện trở và tụ điện sẽ được nốisong song với mỗi thyristor Nó sẽ chống lại được sự quá áp khi thyristor bịthông mạch, mạch điện cảm và tổn hao điện cảm là lý do dẫn đến sự quá áp.Trong trường hợp mất đồng bộ, máy phát hoạt động trong chế độ kích từ tốithiểu sự quá áp rất nguy hiểm tới thyristor và cuộn dây kích từ Phải lựa chọnloại thyristor có khả năng chịu được điện áp cao Nếu cần thiết có thể sử dụngđiện trở phi tuyến để chống quá áp cuộn dây cực từ

Điểm kết nối với phần cao áp của máy biến áp kích từ phải nằm trong vùngbảo vệ so lệch của máy phát

2 Nguyên lý làm việc của bảng mạch điều khiển TKL-PLC

Tín hiệu điện áp, dòng điện từ biến dòng, biến điện áp đi đến đầu vào củakhối đo lường và bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số cung cấp thông tin cho

bộ CPU sử dụng cho quá trình điều khiển trong chế độ điều khiển theo điện ápmáy phát Tín hiệu điện áp và dòng kích từ có thể lấy sau điện trở 1FL và 2FLqua các bộ biến đổi SWP1 và SWP2 cung cấp thông tin cho CPU Dòng kích từđược sử dụng cho quá trình điều khiển trong chế độ điều khiển theo dòng kích từFCR

Tuỳ theo chế độ điều khiển là AVR hay FCR khi lưới điện có sự dao động

bộ CPU sẽ sử dụng tín hiệu điện áp máy phát hay tín hiệu dòng kích từ qua thuậttoán điều khiển PID sẽ tính toán để điều khiển bộ phát xung điều khiển góc mởcủa thyristor, khi góc mở của thyristor thay đổi sẽ dẫn đến tăng hay giảm dòngkích từ để giữ cho điện áp máy phát hoặc dòng kích từ bám sát giá trị đặt Khidòng kích từ tăng giảm sẽ dẫn đến điện áp đầu cực máy phát tăng giảm hay côngsuất vô công của máy phát tăng giảm

Qua khoá điều khiển tại chỗ S2 hoặc do lệnh của người vận hành từ hệ thốngDCS đưa vào bộ CPU được hiểu như là tăng hoặc giảm giá trị đặt của điện ápđầu cực máy phát hay dòng kích từ CPU sẽ tính toán để điều khiển bộ phátxung để thay đổi góc mở thyristor

3 Đặc tính kỹ thuật

3.1 Cấu tạo hợp lý, dễ dàng vận hành và bảo dưỡng

3.2 Hệ thống có tính năng mạnh Hệ thống bao gồm khối điều chỉnh kích từ,khối chỉnh lưu, khối dập từ Khối điều chỉnh kích từ bao gồm bộ AVR, hệ thốngbảo vệ và tín hiệu vận hành

Trong chế độ điều khiển tự động bộ điều khiển sẽ ra lệnh mồi từ và tăng điện

áp lên đến định mức khi tốc độ tổ máy đạt 95% tốc độ định mức Sau khi hoàlưới sẽ luôn giữ cho điện áp hoặc dòng kích từ không đổi theo giá trị đặt hoặcgiá trị định mức khi lưới có sự dao động

Trong chế độ điều khiển bằng tay người vận hành sẽ phải tự mồi từ khi tốc

độ tổ máy đạt 95% và tăng điện áp của máy phát lên đến định mức bằng khoáđiều khiển hoặc từ hệ thống DCS

3.4 Có khả năng điều chỉnh điện áp dải rộng, dễ dàng đồng bộ với lưới Dải điềuchỉnh điện áp trong khoảng 20 đến 30% điện áp đầu cực Khi cần đồng bộ vớilưới cần thiết phải có một dải điều chỉnh điện áp lớn Hệ thống có thể làm việctrong chế độ đặc tính không tải để kiểm tra hiệu chỉnh.

3.5 Mồi từ đơn giản, công suất mồi từ rất nhỏ Không cần nguồn điện đặc biệt.3.6 Vận hành tự động đồng bộ với lưới

3.7 Cho phép điều khiển giám sát từ xa

3.8 Trang bị bảo vệ và các đặc tính giới hạn

Hệ thống bao gồm các bảo vệ sau:

- Bảo vệ quá áp phía xoay chiều

- Bảo vệ quá áp phía một chiều

- Bảo vệ quá điện áp pha

- Giới hạn kích từ tối thiểu

3.9 Dễ dàng kiểm tra bảo dưỡng

Trước khi hệ thống được đưa vào vận hành, có thể đưa nút ấn về vị tríTEST, bộ AVR và cầu chỉnh lưu sẽ được kiểm tra

3.10 Các tham số của bộ điều khiển PID được điều chỉnh trực tiếp

3.11 Các thông số được điều chỉnh trực tiếp

3.12 Có khả năng tự chuẩn đoán, tự động khôi phục

3.13 Sử dụng màn hình số để hiển thị các thông số như U, Q, F, I, A …

3.14 Khi máy cắt đầu cực cắt, điện áp máy phát đã được cố định trong dải,không thể dẫn đến hiện tượng quá áp.

3.15 Bảo vệ máy phát khi có sự cố tần số thấp và quá dòng kích từ tăng tuổi thọmáy cắt

4 Môi trường làm việc:

b Nhiệt độ môi trường không quá 350C

Chú ý: Nếu nhiệt độ môi trường nhỏ hơn -50C nhưng vẫn trên -100C, liên hệ với

bộ phận chăm sóc khách hàng Nếu nhiệt độ lớn hơn +400C hoặc nhỏ hơn -400C,phải liên hệ với nhà sản xuất

- Cường hành điện áp: 250% giá trị định mức

- Cường hành dòng điện: 250% giá trị định mức

- Thời gian cường hành cho phép: 20s

- Khoảng điều chỉnh điện áp máy phát: 5%

- Giải tự động điều chỉnh điện áp: 10 ~ 130%.

- Dải điện áp điều chỉnh: ≥ 20%

- Phạm vi điều chỉnh điện áp trên đường dây truyền tải: 20%

- Giải điều chỉnh điện áp tổn hao trên đường dây truyền tải: ± 10%

- Phạm vi điều chỉnh dòng phản kháng theo điện áp tổn hao 40% trên đườngdây truyền tải: 110%

- Lỗi tần số cho phép của hệ thống kích từ không quá 0,25%

- Hệ số phản hồi: 2

- Điện áp tăng tối đa khi xa thải phụ tải: ≤ 15%

- Thời gian dập từ tối đa khi hệ thống kích từ đang mang tải: 5s

6 Thông số kỹ thuật tổ máy.

6.1 Máy phát

- Công suất hữu công: PN=6000kW;

- Hệ số công suất: cosΦ=0.8;

Công suất: 150kVA Tổ đấu dây: Y/△-11

Điện áp sơ cấp: 6.3kV Dòng sơ cấp: 13.8A

Điện áp thứ cấp: 230V Dòng thứ cấp: 377A

6.3 Dòng một chiều đầu ra lớn nhất: 684A

6.4 Điện áp một chiều định mức: 220VDC.

7 Dải nguồn cung cấp.

7.1 Sơ đồ kết nối các bộ chỉnh lưu trong hệ thống kích từ sẽ được cung cấp bởinhà sản xuất

7.2 Thiết bị đo lường

Máy biến dòng: 3 bộ

Máy biến điện áp: 3 bộ

Chương II: Nguyên lý cấu tạo bộ điều khiển.

1 Thiết kế phần cứng.

1.1 Phần cứng.

Được thiết kế bao gồm bộ vi xử lý 8951, là một bộ vi xử lý 16 bit trongseries-5 MCS bộ vi xử lý công nghiệp Nó có chức năng mạnh mẽ, hiệu xuấtcao Hệ thống kích thích nếu điều khiển bằng cách sử dụng bộ vi xử lý 8 bít cóthể ảnh hưởng đến độ chính xác và tốc độ

Bộ vi xử lý đã được chứng minh bằng thực tế mà tính chính xác và tốc độ cóthể đáp ứng được yêu cầu hoàn toàn sau khi xử lý một số phép đo trong phầnmềm và phần cứng Ban đầu, thiết kế một kênh kép tự động để đảm bảo độ tincậy của hệ thống, bây giờ nó được chứng minh là không cần thiết Nếu dùngmột số phép so sánh về khả năng chịu được sự tác động và tự phục hồi, tự độngđiều chỉnh thì một kênh đơn có thể hoạt động lâu năm liên tục

1.2 Cấu hình.

Mặt trước:

Giao diện hiển thị bao gồm 6 đèn hiển thị số LED 8 thanh, nó có thể chỉ thịthông số của lưới điện Lựa chọn thông số cần hiển thị bằng các phím chuyển

Có 7 đèn LED chỉ thị bên dưới Hiển thị điều kiện vận hành của bộ điều chỉnh

Bộ điều chỉnh vận hành rất đơn giản Các nút vận hành chính là tăng giảm kích

từ Cài đặt chế độ vận hành điều khiển theo điện áp đầu cực máy phát hoặc điềuchỉnh theo dòng kích từ Có 3 nút có thể vận hành tại chỗ, còn lại các chế độkhác điều khiển từ xa

Có một công tắc nguồn của bộ vi xử lý ở mặt trước Một chiết áp có khoá đểđiều chỉnh quá trình lấy mẫu dòng kích từ

Mặt sau:

Bố cục phía trên là 3 pha A, B, C và các cầu chì của mạch điện áp một chiều220V Có một khoá chuyển mạch (1NK) được sử dụng để thiết lập điện ápkhông tải của máy phát Khi đóng kích từ, điện áp không tải sẽ tăng lên 90%

điện áp kích từ định mức Khi cắt kích từ, điện áp sẽ giảm xuống 17% điện ápkích từ Nó được sử dụng cho lần tăng điện áp đầu tiên khi máy phát mới đượcđưa vào vận hành hoặc sau khi đại máy phát.

Thiết bị đo lường dòng kích từ 10 bao gồm hai bộ chuyển đổi 11, hai máybiến áp đo lường 12 và một tấm mạch in 13 Số 14 là nguồn cung cấp đã đượclọc

1.4 Cấu tạo của bộ chuyển đổi.

Bộ chuyển đổi được thể hiện trong hình 6 Số 1 là biến áp dao động , trong

đó, điện áp 5V được chuyển thành ba nhóm các nguồn điện độc lập Đầu tiên là

± 8 vôn, cung cấp các bộ khuếch đại vi mạch Thứ hai là 12 V, cung cấp cácmạch 555 Thứ ba là 5 vôn 300 mA, cung cấp các LM339 và mạch ghép nốidiodes ánh sáng trên bảng xử lý, để nâng cao khả năng chống nhiễu

Bộ chuyển đổi kích từ chủ yếu là bốn vi mạch trên bảng chuyển đổi Có tínhiệu 0 ~ 75 mV từ các điện trở sun FL của mạch khuếch đại kích thích chính là

do các phần tử 4558 Các tín hiệu khuếch đại được chuyển đổi thành tín hiệuxung với các tần số tỷ lệ với tín hiệu đầu vào bởi máy điện áp / tần số LM311.Sau máy biến áp cách ly 4N25, xung được chuyển thành tín hiệu từ 0 ~ 5 volts

DC đưa vào bộ 555 Các tín hiệu 0 ~ 5 volts sau đó đi vào bảng mạch chính vàtrở thành tín hiệu số sau bộ biến đổi tương tự số ADC0809

Các chiết áp ZW1 và ZW2 ở bên phải của bảng mạch được được sử dụng đểthiết lập Uc và Ut.

1.5 Cấu tạo của bảng mạch máy tính.

Trên bảng máy tính, hệ thống máy tính gồm có bộ VXL 89C51 và IC74LS373 với một cổng song song 8155 trong đó có một bộ nhớ RAM là 256byte có khả năng mở rộng và chuyển đổi tương tự kỹ thuật số bit ADC0809.Sau sự bộ lọc giới hạn, tín hiệu đồng bộ hóa được gửi đến IC LM393 để kiểmtra điểm không, và được chuyển đổi sang dạng sóng vuông Sóng vuông đượcđưa vào cổng 8031

CZ1 là các khe cắm đầu vào cho bộ chuyển đổi hiển thị, vị trí của công tắcđược gửi tới một cổng A của phần tử 8155 CZ2 là các khe cắm đầu ra của bộhiển thị Các bộ chuyển đổi địa chỉ số 8 bit quyết định các thông số của bộ PIDđược đưa đến cổng B của 8155 Nó có 256 nhóm tham số khác nhau Các cổng

C 8155 được sử dụng cho đầu ra của xung kích hoạt Sau khi khuếch đại và côlập thông qua bảng mạch khuếch đại xung 3, xung kích đi vào thyristors

Bảng máy tính là trung tâm của bộ điều chỉnh, tất cả các chức năng như cácphép đo so sánh, tính toán điều khiển, chuyển giai đoạn, tạo xung, hạn chế vàbảo vệ được thực hiện bên trong Nó cũng có các mạch tự giám sát có thể làmviệc liên tục

1.6 Bảng mạch khuếch đại xung.

Bảng mạch khuếch đại xung kích hoạt có ba bộ giống nhau, được sử dụngcho các khuếch đại của xung kích hoạt Nó cung cấp xung dốc với đủ nănglượng để các mở các thyristors

Bên trong là biến áp xung BG được chế tạo từ hợp chất bán dẫn, có thể phátxung tối đa dòng là 8 A, và điện áp của nó chịu được là 80 V, có đủ điều kiện đểlàm việc MB có cả chức năng của máy biến áp trở kháng và cách ly điện giữacác mạch chính và máy tính

2 Nguyên lý làm việc và cấu tạo của một số thiết bị khác.

2.1 Đo lường dòng stator.

Sau khi suy giảm 50 lần thông qua các máy biến áp hiện BL1 và BL2, dòngmáy phát điện là Ia và Ic, từ các máy biến dòng của stator máy phát điện, chúngđược phân chia nhờ các điện trở Ra, Rc trên một bảng nhỏ Phía đầu vào của Ra

và Rc đã được cung cấp các điện áp Ub và Uc đến từ các máy biến áp điện ápcủa máy phát điện Sau khi qua điện áp trở chúng trở thành U’b và U’c Điện ápUBC phía đầu ra của điện trở được thay đổi thành điện áp mẫu Uc lấy mẫu điện

áp thông qua các máy biến áp đo lường và bộ chuyển đổi CB1 Tương tự UBC’được thay đổi thành Ut

Các giá trị công xuất phản kháng QG được tính bằng các phép nhân của cácgiá trị dòng phản kháng và điện áp Tóm lại, U’c đại diện cho điện áp máy phátđiện, giá trị của (Ut-U’c) nhân với một hằng số trở thành công xuất phản khánghiện tại Việc bù công xuất phản kháng được điều chỉnh bằng cách thiết lập kỹthuật số

2.2 Máy biến điện áp

Điện áp từ máy biến điện áp CB1 chuyển đổi thành điện áp DC, và nó đi quacác mạch lọc RC của chiết áp RHE , từ đó chúng ta có thể nhận được điện áp

DC tỷ lệ thuận với đầu vào Các điện áp đầu ra DC được gửi đến bộ chuyển đổitương tự số ADC0809 để lấy mẫu Điện áp này có hai kênh từ đó chúng ta cóthể nhận được U’c và U1

2.3 Thực hiện bù công xuất phản kháng

Việc bù công suất phản kháng được thực hiện bằng thuật toán thuật toán củamáy tính tự động làm cho độ sai lệch e = (UG-UC-alw) tiến đến 0 Lúc đó UG-

UC = •lw với • là hệ số bù Hệ số này là thích hợp cho việc áp dụng trường hợpthông thường Các công suất phản kháng có thể được tăng hoặc giảm nhẹ nhàng,

và nếu có một số máy phát điện chạy song song, chúng có thể được làm việc ổnđịnh và chia sẻ công suất phản kháng hợp lý

2.4 Nút tăng giảm và nút lựa chọn chế độ AVR/FCR

Việc tăng, giảm lựa chọn chế độ AVR / FCR của bộ điều khiển bằng các nútđiều khiển trên mặt tủ được gửi đến cổng P1 của 8031 Các tín hiệu điều khiển

từ xa của ba loại này được kết nối với các thiết bị đầu cuối tương ứng thông quacác hàng kẹp Các tín hiệu điều khiển từ xa có thể được điều khiển tại chỗ vàsong song bên trong máy tính

Trước khi máy phát điện đồng bộ với hệ thống, tăng và giảm các nút được sửdụng để tăng hoặc giảm điện áp đầu cực máy phát điện Sau khi đồng bộ, chúngđược sử dụng để tăng hoặc giảm công xuất phản kháng Dưới chế độ hoạt độngAVR, điện áp máy phát UG có thể tăng lên hoặc giảm xuống một đơn vị (mộtphần trăm) trên mỗi 1,5 giây khi điều khiển các nút, và tương ứng công xuấtphản kháng sẽ được thay đổi trong khoảng 12% Dưới chế độ hoạt động FCR.Dòng kích từ ILG sẽ được thay đổi một đơn vị mỗi 1,5 giây khi điều khiển cácnút, tương ứng công xuất phản kháng sẽ được thay đổi 1% Vì vậy, ở chế độFCR điều khiển chậm hơn AVR

2.5 Tín hiệu hiển thị

Các đèn số 6 và đèn tín hiệu LED 7 trên các mặt tủ được điều khiển bằng bộ74LS164 7 thanh Cổng nối tiếp của 8031 tín hiệu RXD và TXD được điềukhiển bằng IC 74LS164 Đây là hiển thị tĩnh với một thời gian làm mới theo chu

kì Loại hiển thị có những ưu điểm là ánh sáng cường độ cao, ổn định và chiếmthời gian làm việc của máy tính ít hơn Nó chỉ sử dụng ba dây cho kết nối và rấtthuận tiện cho việc hiển thị từ xa

3 Giới thiệu chức năng của chương trình.

3.1 Chức năng gọi hiển thị

Nội dung hiển thị được chọn bởi bộ chuyển đổi hiển thị trên mặt tủ có 100loại khác nhau từ 00-99

Nếu số bên trái là 0, hiển thị một số thông số đo như điện áp trong 4 giây

Nếu bên trái là số 1, hiển thị phần cài đặt

Nếu bên trái là số 2, hiển thị các giá trị đo lường

- 16: Hiển thị hệ số bù công xuất phản kháng.

- 17 đến 19: Hiển thị các hệ số của thuật toán PID bao gồm Ki, Kp, Kd

- 20: Hiển thị điện áp lấy mẫu Uc

- 21: Hiển thị điện áp Ut của công xuất phản kháng

- 23: Hiển thị ILB được điều chỉnh bằng chiết áp trên mặt tủ Các giá trị cóthể thay đổi từ 0 đến 255, Giá trị mặc định của nhà chế tạo là 100

- 22: hiển thị dòng kích lấy mẫu ILC theo tỷ lệ phần trăm giá trị của dòngkích từ định mức

Tăng điện áp máy phát điện đến định mức, sau khi đồng bộ với hệ thống.Tăng từ từ dòng kích từ đến 60% định mức Chuyển chiết áp lle trên mặt tủ đểcho hiển thị là 60 Sau đó gia tăng dòng kích từ đến định mức, quay cho đến khihiển thị là 22, tương ứng với giá trị 100

- 24: Hiển thị công xuất phản kháng lấy mẫu Qc theo phần trăm giá trị địnhmức

- 30 đến 99 hiển thị bộ nhớ của máy tính, sử dụng để kiểm tra chương trình

Ở chế độ bình thường sẽ hiển thị ở vị trí 05

3.2 Chế độ vận hành.

Hệ thống có 2 chế độ vận hành là AVR và FCR

Chế độ AVR là chế độ điều khiển theo điện áp máy phát, chế độ FCR là chế

độ điều khiển theo dòng kích từ

Phải có ba điều kiện khi chuyển sang chế độ FCR Đầu tiên máy cắt máy cắtđầu cực FD phải đóng, thứ hai công suất phản kháng Qc không được quá 15%,

và thứ ba là phải nhấn nút FCR Bây giờ các chỉ số FCR sang lên Khi ấn các núttăng hoặc giảm, bộ hiển thị sẽ tự động chuyển sang ILG

Khi máy cắt FD cắt bộ điều chỉnh sẽ chuyển sang chế độ AVR tự động đưađiện áp đầu cực về 90% điện áp định mức để tránh quá áp

3.3 Thay đổi các thông số PID trực tuyến.

Các thông số PID bên trong được xác định bởi người sử dụng Một trongnhững lợi thế cho hệ thống này là các thông số PID có thể được thay đổi trựctuyến Có một địa chỉ 8 bit chuyển đổi lên IC 8155 trên bảng máy tính

Có 256 nhóm tham số PID, được lựa chọn bởi người lập trình

3.4 Đặt điện áp đầu cực.

Khi máy cắt đầu cực cắt điện áp đầu cực nhỏ hơn 10 Nút tăng giảm không

có tác dụng, điện áp sẽ giảm xuống 90% để chống quá áp

Nếu trong lần đầu khởi động hoặc sau khi đại tu sửa chữa phải xoay chiết áp1NK về vị trí nhỏ nhất và Ug được đặt là 17, điện áp kích từ sẽ giảm xuống17%, sau đó xoay chiết áp để tăng dần điện áp

3.5 Giới hạn quá kích thích và cường kích.

Trong chế độ AVR, nếu điện áp lưới đang thấp, hệ thống kích từ sẽ tăngdòng vô công, khi đó dòng kích thích sẽ vượt quá định mức có thể đến giá trịcường kích Khi bộ hiển thị dòng ILC lớn hơn 110, đèn quá kích thích sẽ sánglên Nếu dòng ILC lớn hơn 150 đèn cường kích sẽ sáng lên.Nếu quá kích thíchquá 30 giây bộ điều chỉnh sẽ tự động giảm xuống 110

Khi ILC nhỏ hơn 100 đèn quá kích thích sẽ tắt, trong suốt quá trình đèncường kích sáng nút tăng sẽ bị khoá

3.6 Giới hạn thấp kích thích.