HỆ THỐNG KÍCH TỪ ROTOR TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Nguyễn Tường Dũng Quản đốc PXVH Tóm tắt: Trong nhà máy nhiệt điện, muốn máy phát điện phát điện, việc cần động sơ cấp kéo, phải có dòng điện kích từ Dòng điện kích từ dòng điện chiều, đưa vào rotor máy phát để kích thích từ trường rotor máy phát Hệ thống thiết bị tạo dòng điện chiều gọi chung hệ thống kích thích máy phát Dòng điện kích thích máy phát, việc tạo từ trường cho rotor, dùng để điều chỉnh điện áp máy phát Ngoài ra, dòng điện điều chỉnh công suất vô công máy phát máy phát nối vào lưới Để thay đổi trị số dòng điện kích thích nhằm đáp ứng yêu cầu trên, cần phải có phận điều khiển Hệ thống mạch điện để điểu khiển dòng điện kích thích gọi hệ thống điều khiển điện áp Hình Cấu tạo máy phát điện đồng cực hãng Alstom Nguyên lý làm việc hệ thống kích thích máy phát liệt kê đây, tùy thuộc vào nguồn cấp điện dạng quay hay tĩnh, thể loại chỉnh lưu, nguyên lý điều khiển: Hệ thống kích thích dùng máy kích từ (exciter): Hình Nguyên lý Hệ thống kích thích dùng máy kích từ Hệ thống kích thích máy kích thích điều khiển, thường có rotor nam châm vĩnh cửu Trong số trường hợp máy kích thích dùng để điều khiển có rotor kiểu nam châm điện ta thấy máy kích thích dùng để điều khiển hình Máy kích thích điều khiển gắn trục với máy kích máy phát Dòng điện máy kích thích điều khiển sinh qua tự động điều chỉnh điện áp AVR (Automatic Voltage Regulator) Bộ tự động điều chỉnh điện áp điều chỉnh kích thích mạch vào cho máy kích thích tuỳ theo yêu cầu đầu máy phát (điện áp đầu cực máy phát) Đầu kích thích chỉnh lưu trước đưa vào vành góp rôto máy phát Bộ tự động điều chỉnh điện áp (AVR) lắp đặt hệ thống kích từ sau máy kích thích điều khiển dòng điện vị trí nhỏ giới hạn làm việc cho phép AVR nhỏ máy có kích thước gọn nhẹ Hệ thống kích thích tĩnh: Hình Nguyên lý Hệ thống kích thích tĩnh Xu hướng hệ thống kích thích sau người ta bỏ kích thích điều khiển kích thích thay hệ thống hệ thống kích thích tĩnh bao gồm máy biến áp cho hệ thống kích thích, hệ thống điều chỉnh kích thích tự động AER (Automatic Excitation Regulator), khuếch đại xung PA (Pulse Amplifier) Sơ đồ đơn giản hệ thống kích thích hình Ưu điểm hệ thống có giá thành rẻ phận quay, có bất lợi điện để dùng cho hệ thống kích thích lấy từ lưới điện (hệ thống) khởi động đen (khởi động máy phát mà không cần điện lưới điện) Hệ thống kích thích không chổi than (dùng diod quay) Hình Nguyên lý Hệ thống kích thích không chổi than Các máy phát điện tuabin khí hệ nhà máy nhiệt điện thường dùng hệ thống kích từ không chổi than Sơ đồ hệ thống thể hình 4, nguyên lý vận hành hệ thống sau: • Với kích thích không dùng chổi than, máy phát kích từ dùng để điều khiển máy phát điện có cấu trúc rôto nam châm vĩnh cửu thông thường Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp (AVR) lắp đặt vị trí giống hệ thống kích từ dùng vành trượt (dùng chổi than) máy phát kích từ có cấu trúc mà phần kích từ stato rôto loại dây quấn ba pha Một chỉnh lưu ba pha lắp đặt trục rô to cung cấp dòng điện kích từ dòng chiều cho rô to máy phát Thiết bị tự động điều chỉnh điện áp (AVR=Automatic Voltage Regulator) Hình Nguyên lý mạch AVR Thiết bị điều chỉnh điện áp thiết bị dùng để điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát Nó vận hành chế độ điều khiển tay (tuy nhiên không nên điều chỉnh điện áp đầu cực máy phát tay dùng trường hợp cố) Trong tình trạng vận hành bình thường điện áp đầu cực máy phát điều khiển tự động hoàn toàn (chế độ ưa chuộng) Có số phương pháp khác sử dụng để thực chức tự động điều chỉnh điện áp (AVR) cho kết Nguyên tắc vận hành thiết bị điều chỉnh điện áp tự động thể hình sau: • Đầu máy kích thích điều khiển trước hết chỉnh lưu Sau chạy qua loạt điện trở cân để tới vành trượt dương kích thích Vành trượt âm kích thích nối trực tiếp quay trở lại kích thích dùng để điều khiển • Khi điện áp đầu cực máy phát tăng lên, điện áp đầu cực máy phát đo máy biến điện áp (VT=Voltage Tranformer) đầu cực máy phát tăng lên Điều dẫn đến dòng điện chạy cuộn dây vận hành cân tăng lên Với tăng lên dòng điện cuộn dây cân bằng, cường độ từ trường tăng lên hút cân phía Khi điểm tiếp xúc (các công tắc) cân di chuyển theo chiều kim đồng hồ tới đầu tăng điện trở mạch tới vành trượt kích thích Điều dẫn tới giảm cường độ kích từ kích thích chính, dẫn đến giảm dòng điện rô to máy phát giảm điện áp đầu cực máy phát Trái lại điện áp đầu cực máy phát giảm xuống, cuộn dây vận hành có lực hút điện từ giảm xà cân di chuyển theo chiều ngược chiều kim đồng hồ tác động lò xo gắn vào cân Dẫn tới tiếp điểm cân di chuyển tới đầu giảm điện trở mạch Với việc giảm điện trở mạch, dòng điện mạch tăng lên dẫn đến tăng lên kích từ mạch kích thích dòng điện rô to làm cho điện áp đầu cực máy phát tăng lên • Sau tăng lên giảm đi, hệ thống tìm điểm cân trì điểm trừ mà điện áp đầu cực máy phát bị thay đổi yêu cầu hệ thống việc thay đổi điểm đặt • Điều chỉnh điểm đặt điện áp máy phát hệ thông cách xoay núm điều chỉnh có ren để tăng giảm sức căng lò xo cân Kết luận: Hệ thống kích từ hệ thống điều chỉnh điện áp tự động AVR quan trọng máy phát điện nhà máy nhiệt điện Việc nghiên cứu tìm hiểu sâu nguyên lý làm việc thiết bị góp phần vào việc vận hành sửa chữa máy phát điện cách an toàn hiệu Tài liệu tham khảo Các tài liệu JICA-EVN Tổng quan nhà máy điện- EVN Excitation System-ABB company ALSPA® CONTROGEN™ generator excitation system EX Excitation Systems GE company