từ động hóa trong hệ thống điện tự hòa đồng bộ

Vai trò của hòa đồng bộ:  Nâng cao tính kinh tế trong vận hành  Nâng cao độ an toàn cung cấp điện  Đảm bảo chất lượng điện năng tần số và điện áp Yêu cầu: - Máy phát điện làm việc riê

TS Vũ Thị Anh Thơ

Đại học Điện Lực

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

TỰ ĐỘNG HÒA ĐỒNG BỘ

1 – Khái niệm chung

Định nghĩa: là quá trình đưa các máy phát điện đồng bộ vào làm việc song song với nhau hay song song với Hệ thống điện

Vai trò của hòa đồng bộ:

 Nâng cao tính kinh tế trong vận hành

 Nâng cao độ an toàn cung cấp điện

 Đảm bảo chất lượng điện năng (tần số và điện áp)

Yêu cầu:

- Máy phát điện làm việc riêng rẽ: không cần đồng bộ với nhau

- Máy phát điện làm việc song song: đồng bộ với nhau

Điều kiện đồng bộ

 Rotor của các máy phát quay cùng một góc độ điện như nhau

 Góc lệch pha tương đối giữa các rotor không được vượt quá một giới hạn cho phép

 Điện áp quy đổi ở đàu cực các máy phát điện phải gần bằng nhau

Nếu một trong ba yêu cầu trên không được đáp ứng, sẽ sinh ra chênh lệch điện áp (điện áp phách Up) giữa các máy phát Khi đóng máy phát sẽ sinh ra dòng điện (dòng cân bằng Icb) có thể làm hỏng trục máy phát

Điều kiện hòa đồng bộ trở thành:

 Dòng điện cân bằng lúc đòng máy không được vượt quá giá trị cho phép

 Rotor của máy phát hòa điện sau khi đóng máy phải quay đồng bộ với rotor máy phát đang làm việc

Điện áp của máy phát cần hòa và điện áp lưới điện biến đổi hình sin

 Điện áp phách cũng biến đổi theo quy luật hình sin

U

3 – Dòng điện cân bằng

Khái niệm: dòng điện cân bằng là dòng điện chạy vòng qua các máy phát điện làm việc song song với nhau khi vector điện áp của chúng không bằng nhau.

 Điện áp phách UP là nguyên nhân gây ra dòng điện cân bằng Icb

Suất điện động các máy phát bằng nhau

 Dòng điện cân bằng khi đóng máy cắt

HĐB

HT MF

"

sin

2 8 , 1

Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng

Khi điện áp của máy phát và hệ thống ngược pha nhau (δ=180o)

Nếu máy phát nối vào hệ thống có công suất vô cùng lớn

 Dòng cân bằng lớn gấp hai dòng ngắn mạch đầu cực máy phát

 Thành phần tác dụng của icb tác động lên cuộn dây và trục máy phát

HĐB

HT MF

x

=

3 – Dòng điện cân bằng

Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng

Khi góc pha của hai điện áp khác nhau

Momen cân bằng tác động lên trục máy phát

 Momen này có thể làm hỏng trục máy phát

HĐB

HT MF

Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng

Khi

Giả sử

 Dòng cân bằng trùng pha với UI

Công suất cân bằng

 Momen này cũng tác dụng làm hỏng trục máy phát

HĐB

HT MF

P U

cb

I

3 – Dòng điện cân bằng

Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng

Khi

Giả sử

 Dòng cân bằng trùng pha với UI

Công suất cân bằng

 Momen này cũng tác dụng làm hỏng trục máy phát

HĐB

HT MF

P U

cb

I

Ảnh hưởng của dòng điện cân bằng

Khi

Điện áp phách UP trùng pha với UI

 Dòng cân bằng vuông góc với UI

Kết luận: Khi hòa điện có góc δ sẽ nguy hiểm cho trục máy phát và tua bin  Khi hòa điện không được để δ vượt quá giá trị cho phép δcp

4 – Phương pháp hòa đồng bộ chính xác

Trình tự hòa

 Cho máy phát cần hòa được kích từ trước

 Khi số vòng quay và điện áp của máy phát cần hòa xấp xỉ số vòng quay và điện áp của máy phát đang làm việc thì chuẩn bị đóng máy cắt điện

 Chọn thời điểm mà điện áp giữa hai máy phát không sai lệch nhau (∆U=0) để đóng máy cắt

 Hai máy phát được đưa vào làm việc song song với nhau

Thực tế, ngay cả khi tần số và điện áp của hai máy phát trùng nhau, nhưng nếu chọn thời điểm đóng MC không

đúng thì cũng làm xuất hiện điện áp phách UP và dòng điện cân bằng Icb

- Giá trị dòng điện hòa phụ thuộc vào góc lệch δ Đóng MC

lúc δ=0 hoặc δ ≤δcp để dòng Icb=0 hoặc nhỏ trong giá trị cho

phép

- MC làm việc có thời gian  Phát tín hiệu đóng MC sớm hơn một

khoảng thời gian  Thời gian đóng trước tdtr hoặc góc đóng

trước δdtr

U

t δ tdtr

4 – Phương pháp hòa đồng bộ chính xác

Đánh giá

Nhược điểm:

 Quá trình hòa phức tạp, cần nhiều thời gian

 Đòi hỏi người vận hành có nhiều kinh nghiệm

 Có thể gây dòng cân bằng lớn nếu chọn thời điểm đóng máy sai

Ưu điểm:

-Máy hòa êm

Phạm vi ứng dụng:

Tất cả các loại MF

Trình tự hòa:

 Cho tuabin kéo máy phát sắp hòa quay gần với tốc độ đồng bộ

 Cắt tự diệt từ (TDT) để chập mạch cuộn kích thích qua điện trở diện từ

 Đóng MF vào mạng, MF làm việc ở chế độ động cơ không đồng bộ

 Đóng TDT để kích từ cho MF, MF được kéo vào làm việc song song với hệ thống

 Cho MF mang tảii

6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ

Đặc điểm

 Có đột biến về dòng điện và công suất phản kháng Q, nhưng không có đột biến về công suất tác dụng P nguy hại cho trục máy

 Trị số dòng điện khi đóng máy

: Điện kháng quá độ của máy phát: Điện kháng đường dây nối MF và Hệ thống

HĐB

HT MF

HT

U I

=

+ '

dF

x x

Đặc điểm

So sánh với dòng ngắn mạch đầu cực MF do Hệ thống cấp tới

So sánh với dòng cân bằng khi hòa chính xác khi chọn thời điểm sai

 Dòng đóng máy nằm trong giới hạn chịu đựng cho phép của MF

HĐB

HT MF

6 – Phương pháp hòa tự đồng bộ

Điều kiện hòa tự đồng bộ

Với IdmF là dòng việc định mức của máy phát

Trong hệ đơn vị tương đối

Máy phát tua bin nước có  cho phép hòa

Máy phát tua bin hơi  không thỏa mãn điều kiện hòa

Trừ máy phát nối bộ với MBA, có  cho phép hòa

Đánh giá

Ưu điểm:

Phương thức hòa đơn giản

Làm việc đảm bảo

Thời gian hòa nhanh vì không cần xem xét đến tính đồng bộ (U,f,δ)

 Quan trong khi hệ thống cần huy động nhanh công suất

Nhược điểm:

- Có biến động về dòng điện  Làm giảm điện áp thanh góp

 Không ổn định khi hòa hai máy phát có công suất tương đương nhau